189529. lajstromszámú szabadalom • Nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa javaított elektródával
1 189 529 2 A találmány tárgya nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa, amelynek nátrium és nemesgázból álló töltéssel rendelkező kerámia kisülési csöve van, amelynek falán keresztül legalább egy árambevezető nyúlik be egy, a kisülési csövön belüli, tűzálló fémből lévő elektródához, amelynek csúcsából a lámpa működése közben a kisülés kilép. Ilyen lámpák manapság széles körben használtak, és ezeknek az az előnyük, hogy nagy a fajlagos fényhatásfokuk. A kisülési cső kristályos oxidból áll, amely ellenáll a nátriumgőznek, például monokristályos zafírból, vagy tömören színtereit polikristályos alumínium-oxidból van. A nátriumon és egy vagy több nemesgázon kívül a kisülési cső töltése higanyt is tartalmazhat. Ezeknek a lámpáknak ismert hátránya az, hogy a gőztöltésböl a nátrium eltűnik az elektródákból kiszabaduló anyag hatására, amely eltűnés mértéke növekszik a lámpa feszültségével. A nátrium eltűnésének megakadályozására vonatkozó intézkedés ismeretes a 7.713.348. számú holland szabadalmi bejelentésből, amelynek az a lényege, hogy az elektróda olyan elektronemittáló anyagot tartalmaz, amely alkáliföldfém-oxidoknak és volfrám-oxidnak 8-50 közötti molekulaarányú összetételéből áll. Azt találtuk, hogy ez az intézkedés csak részben akadályozza meg a nátrium eltűnését. A találmány elé célul tűztük ki egy olyan nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa kidolgozását, amilyent a bevezetőben ismertettünk, és amelyben a nátriumnak az elektróda anyagának hatására történő eltűnése gyakorlatilag teljesen megszüntethető. A kitűzött célt a találmány szerint úgy értük el, hogy a lámpa működése közben teljesül a 2<I/(dcff)*<5 összefüggés, ahol I = a lámpa árama amperban, és deff = az elektróda (4, 5) effektiv átmérője mm-ben, továbbá az elektróda (4, 5) kis-emissziójú anyagot tartalmaz. Ez alatt a jelen leírásban és az igénypontokban azt értjük, hogy az elektróda alkáli-földfém mentes. Az elektróda deff átmérője alatt jelen leírásban egy olyan szilárd, körhenger alakú rúdnak az átmérőjét kell érteni, amelynek hossza és anyaga az elektródáéval azonos, és a rúd az elektróda csúcsának hődisszipációja vonatkozásában azonos tulajdonságokkal rendelkezik. Azt találtuk, hogy a találmány szerinti lámpákban nem tűnik el a nátrium az elektródákból származó anyag hatására. Ennek a kiviteli alaknak az az előnye, hogy egyszerű módon elérhető a lámpa működése közben az elektróda csúcsának 2400-2700 K hőmérséklete. Meglepő, hogy az elektróda csúcsának viszonylag alacsony hőmérséklete elégségesnek bizonyult ahhoz, hogy a lámpa működése közben elegendő elektron-emisszió jöjjön létre. Az elektróda csúcsának hőmérséklete a fent említett tartományon belül kell hogy legyen. Ha a gyakorlatban ez a hőmérséklet nagyobb mint 2700 K, az elektróda anyaga fokozottan elgőzölög. Az elgőzölődött anyag akkor a kisülési cső viszonylag hiden falán kondenzálódik, amely a fal feketedéséhez vezet. Ha az elektróda csúcsának hőmérséklete 2400 K alatt marad, akkor az ív nem lép ki stabilan az elektróda csúcsáról. Ennek eredményeként a lámpa instabil működésű lesz, de gyakran előfordulhat, hogy ki is alszik. A találmány a következő felismerésen alapszik. Az ismert lámpákban az elektródák alkáli-földfémeket tartalmazó emitterekkel vannak ellátva. Ezek az alkáli-földfémek az elektródákon oxidok formájában vannak jelen, amelyek vagy vegyülnek, vagy nem vegyülnek a volfrámmal. Ezeknek az oxid-vegyületeknek egy része a kisülési csőben gázfázisban van jelen. Ennek a résznek a mennyisége függ az illető oxid-vegyületek gőznyomásától az illető hőmérsékleten. A kisülési csőben levő kisülés hatására oxigén szabadul fel az oxid-vegyületekből és feltételezhető, hogy ez az oxigén a gázfázisú oxigén-vegyületek összetevőiből szabadul fel. A felszabadult oxigén stabil nátrium-vegyületekké alakul át. Azt találtuk, hogy az emitterek céljára alkalmas alkáli-földfém-oxidoknak viszonylag nagy gőznyomásuk van, a kisülési csőben a lámpa működése közben fennálló körülmények között. Olyan anyagok, mint a tórium-oxid vagy ittriumoxid, kevésbé hatásos emitterek, mint az alkáliföldfém-oxidok ; ezeknek azonban az az előnyük, hogy nagyon kicsi a gőznyomásuk azonos körülmények között; következésképpen azok alkalmasabbak emitterek céljára kisülési csőben. Olyan nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa, amely két, volfrám-csúcsként kialakított elektródával rendelkezik, és amely csúcsoknak az átmérője hozzávetőlegesen 0,5 mm, ismeretes a 3.476.969. számú amerikai szabadalmi leírásból. Ennek a lámpának, amely működés közben 175-200 W-ot diszszipál mintegy 5 atmoszféra parciális higanynyomása van. Ebből következik, hogy a lámpának viszonylag magas ívfeszültsége (mintegy 500 V nagyságrendű), és kis lámpaárama - 0,5 A nagyságrendű - van működés közben. Ily módon a lámpának túlságosan vastag elektródái vannak, amiért fokozottan fennáll annak a veszélye, hogy a lámpa működése instabil lesz. A találmány szerinti lámpákban a nemesgáz előnyösen xenon, amelynek 300 K. hőmérsékleten a nyomása legalább 6,7 kPa, és az elektróda gyakorlatilag volfrámból van, és emittáló anyagot nem tartalmaz. A nagynyomású xenonnak az az előnye, hogy a kisülési cső feketedése a begyújtási fázisban az elektróda anyagának elporlása és elgőzölgése következtében nem jön létre. A találmány szerinti lámpa egy kiviteli alakjánál a lámpa működésé közben legfeljebb 100 W teljesítményt disszipál; az elektróda egy tű, és a lámpa működése közben teljesül a 2<I/dyi<5 összefüggés, ahol I = a lámpa árama amperben, és d = a tü átmérője mm-ben. Ennek a kiviteli alaknak az az előnye, hogy a lámpa zárt helyiségek világítására alkalmazható kivitelben gyártható, a gyártás viszonylag egyszerű, mivel árambevezetőként egy egyszerű tű használható, amelynek átmérője úgy választható meg. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
