189015. lajstromszámú szabadalom • Nagynyomású nátrium kisülési lámpa
1 189 015 2 A találmány tárgya nagynyomású nátrium kisülési lámpa, amelynek nátrium és egy nemesgáz töltéssel rendelkező kisülő burája van, a kisülő bura falán legalább egy árambevezető nyúlik keresztül a kisülő bura belsejében elrendezett szilárd elektródához, az elektróda alkáli-földfémektől mentes wolframból van. Az ilyen lámpáknak, amelyek ismeretesek például a 8 005 025. számú holland szabadalmi leírásból, az az előnyük, hogy nagyon jó a fényhasznosításuk. Ezeknek a kisülő burája a nátrium gőzének ellenálló krisztalin-oxidból van, mint például monokristályos zafírból vagy tömören színtereit polikristályos alumínium-oxidból. A kisülő bura töltése tartalmazhat a nátriumon kívül egy vagy több nemesgázt és higanyt is. Azt találtuk, hogy az ismert lámpában sok esetben az elektróda kopik, amely végül az elektróda letöréséhez vezet, sokszor már mintegy 1000 óra üzemidő után, és ily módon ezeknek a lámpáknak az átlagos élettartama lényegesen kevesebb az elvárt legalább 2000 óránál. A találmány elé célul tűztük ki egy olyan megoldás kidolgozását, amely elnyomja ezt az élettartamot korlátozó jelenséget. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt lámpánál a találmány szerint úgy érjük el, hogy az elektróda legalább 1 súly% mennyiségben réniumot tartalmaz. Azt találtuk, hogy rénium már 1 súly% mennyiségben is hatásosan nyomja el az elektróda kopását. 3 súly% tartalomnál éppúgy, mint magasabb tartalomnál, például 27 súly%-nál ez a kopás egyáltalán nem jelentkezik. Tekintettel arra, hogy a rénium nagyon drága, olyan rénium-tartalmat kell megválasztani, amely az adott körülmények között oly módon nyomja el az elektróda kopását, hogy ez a kopás ne vezessen a lámpa élettartamának vegéhez. Ezért az esetek többségében a réniumtartalmat 1 —3 súly % közé kell választani. Megállapították, hogy a kopás az elektróda hosszirányából nézve helyileg, de az egész kerület mentén létrejön. A kopás úgy jön létre, hogy az anyag eltávozik a kisülés felőli oldalról, és rögtön ezt követi az anyag lerakódása a kisüléstől távolabbi oldalon. Egy további vizsgálat azt eredményezte, hogy a kopás az elektródának azon a részén jön létre, amelynek a hőmérséklete 2000 — 2500 K között van. Ennek a kopásnak a mechanizmusára egyenlőre nem találtak magyarázatot. Ebből következik, hogy a rénium hatása is egyenlőre ismeretlen marad. Való az, hogy az irodalomban wolframot és réniumot tartalmazó színtereit elektródákat javasoltak már nagynyomású kisülési lámpákhoz. Az elektróda ekkor tantál-karbidot is tartalmaz. A kísérletek azonban azt mutatták, hogy a nagynyomású nátrium kisülési lámpákban uralkodó körülmények között a tantál-karbid a kisülő bura gyors feketedéséhez vezet, porlódás és gőzölődés következtében. Ezen túlmenően egy olyan elektróda, amely nem tömör, de szintereit, olyan tulajdonságú, hogy porlódás sokkal könnyebben lép fel, mint tömör elektródánál. Annak érdekében, hogy az elektróda elektronemisszióját elősegítsék, és ily módon az elektróda hőmérsékletét minimális értéken lehessen tartani, a lá?npa működése közben, a találmány szerinti lámpa esetében az elektróda anyagára tórium-oxidot vagy ittrium-oxidot lehet felvinni. A találmány szerinti lámpánál azonban előnyösen az elektróda tiszta és tű-alakú. Tiszta alatt azt értjük, hogy emittáló anyag nélküli; és a nemesgáz xenon, amelynek a nyomása 300 K hőmérsékleten^ legalább 13 kPa. A nagynyomású xenonnak az az előnye, hogy az elektróda anyagának poriadása és elgőzölgése a begyújtás fázisa alatt, amely a kisülő bura feketedését okozza, jelentősen lecsökken. Ezen túlmenően egy tiszta, vagyis emittáló anyag nélküli elektróda gyártása jóval egyszerűbb, miközben kiderült, hogy az említett elektróda emissziós tulajdonsága alig rosszabb az olyan elektródáénál, amelyet tórium-oxiddal vagy ittrium-oxiddal láttunk el. Ezenkívül ilyen elektródák különösen előnyösen alkalmazhatók kis lámpákban, például 100 W vagy ennél kisebb teljesítményű lámpákban. A találmány szerinti lámpa egy kiviteli alakját az alábbiakban a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábra a találmány szerinti lámpát tünteti fel vázlatosan, a 2. ábra a találmány szerinti lámpa kisülő burájának részletes hosszmetszete. A találmány szerinti lámpának egy 1 külső burája, valamint ezen lévő 2 feje van. Az 1 külső bura egy 3 kisülő burát foglal magába, amelyben két 4 és 5 elektróda van. A 4 elektróda 8 áramvezetőn keresztül csatlakozik a lámpa 2 fejéhez. Az 5 elektróda egy 9 áramvezetőn keresztül hasonlóan csatlakozik. A 3 kisülő bura a 2. ábrán látható módon egy, a kisülő teret körülzáró 3a hosszúkás falrészből és ennek végein lévő 3b végrészekből tevődik össze. A 3a hosszúkás falrész és a 3b végrészek tömören szintereit alumínium-oxidból vannak, és ezek egymáshoz vannak csatlakoztatva, például a 7 szinterkötésekkel. A 3a hosszúkás falrész külső átmérője 3,5 mm. Az 1 kisülő burának két 4 és 5 elektródája van, amelyek tű-alakúak, és 3 súly % réniumot tartalmazó wolframból vannak. A 4 és 5 elektródák tű-alakú nióbiumból levő 40 és 50 árambevezetőkhöz vannak rögzítve. Az ismertetett lámpa tű-alakú 4 és 5 elektródájának átmérője 0,3 mm. Az elektróda-rés 13 mm. A tű-alakú 40 és 50 árambevezetők 6 forrasztóüveg segítségével gázzáróan vannak a 3b végrészekhez csatlakoztatva. Az ismertetett lámpa 1 kisülő burájának töltése xenont tartalmaz, amelynek nyomása 300 K hőmérsékleten 50 kPa, valamint 27 súly% nátriumból és 73 súly% higanyból álló 5 mg amalgámot tartalmaz. A lámpa egy 390 ohmos induktív stabilizáló ballaszton keresztül 220 V, 50 Hz-es hálózati feszültségről működik. A begyújtáshoz a lámpa egy gyújtóval van párhuzamosan kapcsolva. Ehhez a lámpát egy külső segédelektródával is el lehet látni. A lámpa által felvett teljesítmény hozzávetőlegesen 30 W, a lámpa által felvett áram 0,47 A. A fényhasznosítás hozzá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
