HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Sachgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ungesättigte
Hochdrucknatriumdampflampe des Typs, wie er in den Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist. Eine solche
Hochdrucknatriumdampflampe ist aus der EP-A-341749 bekannt. Die Lampe, die in der
EP-A-341749 offenbart ist, weist eine Elektrodendurchführung auf, die aus einem
metallischen Nb: Zr-Rohr, abgedichtet gegen eine transluzente Al&sub2;O&sub3; Entladungsröhre mittels
eines Glaslots, umfassend Al&sub2;O&sub3;, CaO und BaO mit dem Ersatz oder den Zusätzen von
SrO, Y&sub2;O&sub3;, Al&sub2;O&sub3;, MgO und/oder B&sub2;O&sub3;.
2. Beschreibung des in Bezug stehenden Stands der Technik
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Allgemein besitzt eine Hochdrucknatriumdampflampe eine Entladungsröhre, und eine
äußere Röhre, die die Entladungsröhre darin umschließt. Eine metallische Kappe, die eine
Elektrode besitzt, ist in beide Endöffnungen einer transluzenten Aluminiumoxidröhre als
die Entladungsröhre eingesetzt und ist dicht abgedichtet, und Natrium-, Quecksilber- und
Xenongas ist innerhalb der Entladungsröhre eingefüllt.
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Die Lampencharakteristik der Hochdrucknatriumlampe hängt grundsätzlich von der
Füllmenge von Natrium und Quecksilber, dem Füllverhältnis davon und einer Position, wo
überschüssiges Natrium und Quecksilber während des Leuchtens der Lampe verbleiben,
das bedeutet der Temperatur der kühlsten Position in der Entladungsröhre, ab. Falls
Natrium mit dem Komponentenmaterial der Entladungsröhren reagiert, das bedeutet falls
Natrium verbraucht wird, wird das Verhältnis von Natrium und Quecksilber variiert.
Demzufolge wird die Charakteristik der Lampe variiert, insbesondere erhöht sich die Spannung
der Lampe, um sie auszuschalten.
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Die herkömmliche Hochdrucknatriumlampe ist eine sogenannte gesättigte
Hochdrucknatriumdampflampe, in der die überschüssige Menge an Natrium extrem größer als die
Menge an Natrium, die während des Leuchtens verdampft, eingefüllt wird, um so den
Verbrauch des Natriums zu kompensieren. Dabei ist eine geringe Änderung in der
Cha
rakteristik der Hochdrucknatriumlampe vorhanden, gerade dann, wenn Natrium während
des Leuchtens verbraucht wird. Allerdings bewirkt, im Hinblick auf den Wärmeeinfluss von
der Innenseite und der Außenseite, eine kleine Änderung in der Temperatur der kühlsten
Position die extreme Änderung deren Lampencharakteristik. Dementsprechend besitzt die
herkömmliche Hochdrucknatriumlampe eine starke Temperaturabhängigkeit.
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Andererseits erhöht sich in einem Fall, bei dem die gesamte Menge des eingefüllten
Natriums und Quecksilbers während des Leuchtens verdampft wird, da die eingefüllten
Materialien für Dampf nicht länger existieren, der Dampfdruck nicht länger. Dementsprechend
wird, gerade wenn die Temperatur der kühlsten Position geändert wird, die
Lampencharakteristik nahezu niemals geändert. Die Lampe, die eine solche ausgezeichnete
Charakteristik hat, ist eine ausreichend bekannte ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe.
Allerdings wird die Entladungsröhre der ungesättigten Hochdrucknatriumdampflampe mit
Natrium gefüllt, dessen Menge nur zum Verdampfen während des Leuchtens dient.
Dementsprechend erscheint, wenn Natrium mit dem Komponentenmaterial der
Entladungsröhre reagiert, der Verbrauch des Natriums als die Änderung seiner Lampencharakteristik.
Deshalb muss, um die ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe auszuführen, Natrium
davor bewahrt werden, dass es mit dem Komponentenmaterial der Entladungsröhre
reagiert. Demzufolge wird, derzeit, aufgrund der Schwierigkeit der Verhinderung der
Reaktion, die ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe noch für die praktische Verwendung
angepasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte, ungesättigte
Hochdrucknatriumdampflampe zu schaffen, die frei von dem Verbrauch an Natrium aufgrund
der Reaktion von Natrium und dem Komponentenmaterial der Entladungsröhre ist und
eine ausgezeichnete Lampenlebensdauer-Charakteristik besitzt.
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Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen und weitere Verbesserungen der vorliegenden Erfindung
sind in den Unteransprüchen definiert.
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Das Glaslötmittel, das die vorstehende Struktur besitzt, ist frei von der Reaktion mit
Natrium, wodurch kein Natrium verbraucht wird. Dementsprechend kann die ungesättigte
Hochdrucknatriumdampflampe, die eine ausgezeichnete Lebensdauer-Charakteristik
besitzt, ohne Verringerung der Lampenspannung realisiert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den beigefügten Zeichnungen:
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Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Entladungsröhre
einer ungesättigten Hochdrucknatriumdampflampe gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt; und
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Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Hauptbereichs der ungesättigten
Hochdrucknatriumdampflampe in Fig. 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Die Fig. 1 und 2 stellen eine Ausführungsform einer ungesättigten
Hochdrucknatriumdampfentladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Diese Ausführungsform
setzt eine 360 W Lampe ein. In Fig. 1 stellt das Bezugszeichen 1 eine transluzente
Aluminiumoxidröhre dar, die einen inneren Durchmesser von 8,0 mm und eine gesamte Länge
von 118 mm besitzt. Eine Aluminiumoxidkeramikscheibe 4 ist integral gesintert und an
beiden Endbereichen der transluzenten Aluminiumoxidröhre 1 befestigt. Eine
wärmebeständige, metallische Auslassröhre 6, hergestellt aus Nb-1%Zr, die einen äußeren
Durchmesser von 3,0 mm, eine Dicke von 0,25 mm und eine Länge von 15 mm besitzt, die den
Mittenöffnungsbereich der Aluminiumoxidkeramikscheibe 4 durchdringt, ist daran mit
einem Glaslot 5 angelötet. Das wärmebeständige, metallische Auslassrohr 6 besitzt eine
Elektrode 2 an dem oberen Endbereich davon, befestigt mit einem Titanwachs 3.
Xenongas unter dem Druck von 3, 3 · 10&sup4; Pa bei Zimmertemperatur, 0,055 mg Natrium und 4,5 mg
Quecksilber, sind in die dicht abgedichtete, transluzente
Aluminiumoxidentladungsröhre eingefüllt. Die Entladungsröhre, die so aufgebaut ist, ist in einem äußeren Kolben (nicht
dargestellt) untergebracht, um die Lampe zu bilden.
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Die vorliegenden Erfinder führten die folgenden, vorbereitenden Experimente durch, die
unter denselben Bedingungen durchgeführt wurden, mit der Ausnahme, dass die
folgenden Glaslote Nr. 1 bis Nr. 4 verwendet wurden, um die Lampen herzustellen. Diese
Lampen wurden einer Leuchtprüfung unter einer Lampenleistung von 360 W unterworfen.
Ergebnisse dieser Prüfung sind in der Tabelle 1 angegeben. Der Wert eines
Lampenspannungsabfalls in der Tabelle 1 ist eine Differenz zwischen dem Wert einer Anfangslampen-
Spannung und einer Lampenspannung nach dem Leuchten der Lampe für eine
vorbe
stimmte Zeit. Jeweilige Werte, angegeben in Tabelle 1, sind die Durchschnittswerte von
fünf Lampen.
(1) Glaslot Nr. 1
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Al&sub2;O&sub3; 46,0 Gew.-%
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CaO 42,0 Gew.-%
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Y&sub2;O&sub3; 3,0 Gew.-%
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SrO 9,0 Gew.-%
(2) Glaslot Nr. 2
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Al&sub2;O&sub3; 46,0 Gew.-%
-
CaO 42,0 Gew.-%
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Y&sub2;O&sub3; 3,0 Gew.-%
-
SrO 8,0 Gew.-%
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Sc&sub2;O&sub3; 1,0 Gew.-%
(3) Glaslot Nr. 3
-
Al&sub2;O&sub3; 46,0 Gew.-%
-
CaO 42,0 Gew.-%
-
Y&sub2;O&sub3; 3,0 Gew.-%
-
SrO 1,0 Gew.-%
-
Sc&sub2;O&sub3; 8,0 Gew.-%
(4) Glaslot Nr. 4
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Al&sub2;O&sub3; 46,0 Gew.-%
-
CaO 42,0 Gew.-%
-
Y&sub2;O&sub3; 3,0 Gew.-%
-
Sc&sub2;O&sub3; 9,0 Gew.-%
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Im Hinblick auf die vorstehenden Ergebnisse der vorbereitenden Untersuchungen wurden
die folgenden Fakten herausgefunden.
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1. Das Glaslot, umfassend SrO, verbraucht eine große Menge an Natrium.
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2. Das Glaslot, umfassend Sc&sub2;O&sub3; anstelle von SrO (nicht umfassend SrO), verbraucht
kein Natrium.
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Demzufolge wurde herausgefunden, dass eine Art eines Oxids bevorzugt anstelle
von SrO hinzugefügt wird, um die Reaktion von Natrium und des Glaslots zu
verhindern. Entsprechend diesen Ergebnissen wurde dasselbe Experiment in Bezug
auf verschiedene Arten von Oxiden durchgeführt, und die folgenden Ergebnisse
wurden herausgefunden.
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3. Oxid, verwendet anstelle von SrO, das eine große Menge an Natrium verbrauchte,
war Li&sub2;O, BaO, Na&sub2;O, oder dergleichen.
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4. Oxid, verwendet anstelle von SrO, das kein Natrium verbrauchte, war La&sub2;O&sub3;,
Sm&sub2;O&sub3;, Dy&sub2;O&sub3;, Ce&sub2;O&sub3;, Yb&sub2;O&sub3;, oder dergleichen.
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Lampen, die Glaslote der folgenden Beispiele 1 bis 8 verwenden, wurden hergestellt.
Diese Lampen wurden den Leuchtprüfungen unterworfen und der Lampenspannungsabfall
jeder Lampe pro 1000 Stunden war geringer als 1,0 V, woraus sich eine ausgezeichnete
Lebensdauer-Charakteristik ergibt.
Beispiel 1
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus:
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Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%; und
-
eine zweite Komponente, umfassend
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Sc&sub2;O&sub3; 100 Gew.-%;
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wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
2 Gew.-% beträgt.
Beispiel 2
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus:
-
Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%; und
-
eine zweite Komponente, umfassend
-
Sc&sub2;O&sub3; 100 Gew.-%;
-
wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
6 Gew.-% beträgt.
Beispiel 3
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus:
-
Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%; und
-
eine zweite Komponente, umfassend
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Sc&sub2;O&sub3; 100 Gew.-%;
-
wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
10 Gew.-% beträgt.
Beispiel 4
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus:
-
Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%; und
-
eine zweite Komponente, umfassend
-
Sc&sub2;O&sub3; 100 Gew.-%;
-
wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
15 Gew.-% beträgt.
Beispiel 5
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus;
-
Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%; und
-
eine zweite Komponente, umfassend
-
Sc&sub2;O&sub3; 50 Gew.-%,
-
Dy&sub2;O&sub3; 50 Gew.-%; und
-
wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
9 Gew.-% beträgt.
Beispiel 6
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus:
-
Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%; und
-
eine zweite Komponente, umfassend
-
Sc&sub2;O&sub3; 33,3 Gew.-%,
-
Dy&sub2;O&sub3; 33,3 Gew.-%, und
-
Ce&sub2;O&sub3; 33,3 Gew.-%;
-
wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
9 Gew.-% beträgt.
Beispiel 7
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus:
-
Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%; und
-
eine zweite Komponente, umfassend
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Sc&sub2;O&sub3; 25,0 Gew.-%,
-
Dy&sub2;O&sub3; 25,0 Gew.-%,
-
Ce&sub2;O&sub3; 25,0 Gew.-%, und
-
La&sub2;O&sub3; 25,0 Gew.-%;
-
wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
9 Gew.-% beträgt.
Beispiel 8
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Eine ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe umfasst ein Glaslot, das eine erste
Komponente besitzt, umfassend eine Mischung aus:
-
Al&sub2;O&sub3; 50,5 Gew.-%,
-
CaO 46,2 Gew.-%, und
-
Y&sub2;O&sub3; 3,3 Gew.-%;
-
eine zweite Komponente, umfassend
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Sc&sub2;O&sub3; 20,0 Gew.-%,
-
Dy&sub2;O&sub3; 20,0 Gew.-%,
-
Ce&sub2;O&sub3; 20,0 Gew.-%,
-
La&sub2;O&sub3; 20,0 Gew.-%, und
-
Sm&sub2;O&sub3; 20,0 Gew.-%;
-
wobei der prozentuale Gehalt der zweiten Komponenten in dem Glaslot
9 Gew.-% beträgt.
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Dabei sollten Bedingungen, die das Glaslot haben sollte, der Schmelzpunkt gleich zu oder
geringer als 1450ºC und der thermische Expansionskoeffizient ungefähr zu demjenigen
der Aluminiumoxidröhre sein. Allerdings ist, in einem Fall, bei dem die erste Komponente
außerhalb des folgenden Bereichs liegt:
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Al&sub2;O&sub3; 40 bis 60 Gew.-%,
-
CaO 40 bis 60 Gew.-%,
-
Y&sub2;O&sub3; 1 bis 6 Gew.-% und
-
in einem Fall, bei dem der prozentuale Gehalt der zweiten Komponente in dem Glaslot
außerhalb des Bereichs von 2 bis 15 Gew.-% liegt, das Glaslot, das ein solches Merkmal
besitzt, nicht praktikabel, da der Schmelzpunkt des Glaslots 1450ºC übersteigt und/oder
sein thermischer Expansionskoeffizient nicht ungefähr zu demjenigen der
Aluminiumoxidröhre ist.
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Wie vorstehend beschrieben ist, ist die ungesättigte Hochdrucknatriumdampflampe der
vorliegenden Erfindung, bei der eine Niobkappe, die eine Elektrode besitzt, in beide
Endöffnungen einer Entladungsröhre eingesetzt ist, aufweisend eine transluzente
Aluminiumoxidröhre, und dicht abgedichtet ist, und die Entladungsröhre mit Xenongas, Quecksilber
und Natrium gefüllt ist, wobei im Wesentlichen die gesamte Menge des Quecksilbers und
Natriums während des Leuchtens der Lampe verdampft, dadurch gekennzeichnet, dass
das Glaslot eine erste Komponente, die eine Mischung aus Al&sub2;O&sub3;, CaO und Y&sub2;O&sub3; ist, und
eine zweite Komponente, die mindestens eine Verbindung aufweist, ausgewählt aus der
Gruppe, die besteht aus Sc&sub2;O&sub3;, La&sub2;O&sub3;, Sm&sub2;O&sub3;, Ce&sub2;O&sub3;, Yb&sub2;O&sub3; und Dy&sub2;O&sub3;; und ein
konstanter Prozentsatz der zweiten Komponenten in dem Glaslot in einem Bereich von 2 bis
15 Gew.-% liegt. Deshalb ist Natrium frei von der Reaktion mit dem Glaslot und Natrium
wird nicht während des Leuchtens der Lampe verbraucht, wodurch eine ungesättigte
Hochdrucknatriumdampflampe geschaffen wird, die eine ausgezeichnete Lebensdauer-
Charakeristik besitzt.