CZ222397A3

CZ222397A3 - Oblouková trubice pro vysokotlakou sodíkovou lampu

Info

Publication number: CZ222397A3
Application number: CZ972223A
Authority: CZ
Inventors: George C. Wei; Arlene Hecker; David Goodman
Original assignee: Osram-Sylvania Inc.
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1998-02-18
Also published as: CN1088252C; US5747402A; HU220170B; EP0822576A1; CN1176362A; HU9701314D0; DE69700155T2; US5631201A; CA2211224A1; CA2211224C; CZ291209B6; JPH1092379A; EP0822576B1; TW385300B; DE69700155D1; HUP9701314A1

Description

Vynález se týká průsvitné keramiky a zejména vysokohustotního polykrystalického oxidu hlinitého (PCA), který pokud se použije pro výrobu obloukových trubic pro vysokotlaké sodíkové lampy vykazuje zvýšenou odolnost proti ztrátám sodíku, jejímž průvodním jevem je nižší procento zachycení vyzařovaného světla vnějším obalem a současně vyšší účinnost lampy, plynoucí z provozu při vyšších teplotách stěny této trubice.

Dosavadní stav techniky

Průsvitná tělesa tvořená polykrystalickým oxidem hlinitým jsou v současné době známa. Coble navrhuje v patentu US 3,026,210 přidat do oxidu hlinitého oxid hořečnatý v množství 0,0625 až 0,5 hm.% a tím eliminovat zbytkovou pórovitost, přičemž oxid hořečnatý působí tak, že se zachytí v pórech uvnitř zrn oxidu hlinitého a v pozdějších stadiích slinování, v okamžiku, kdy hustota přesáhne 98 %, kontroluje růst těchto zrn.

Charles a kol. navrhují v patentu US 4,285,732 přidat do keramických materiálů na bázi oxidu hlinitého a oxidu hořečnatého malá množství oxidu zirkoničitého a/nebo oxidu hafničitého s cílem kontrolovat tvorbu druhé fáze, zpravidla spinelu, t j . hlinitanu hořečnatého, MgAl₂O₄, ke které může dojít v případě, že obsah oxidu hořečnatého vzroste nad mez rozpustnosti. Velikosti zrn ve slinutých tělesech dosahují 20 až 50 μπι. Dopující přísady jsou v uvedených materiálech zastoupeny v následujících rozmezích: 0,030 až 0,150 hm.% oxidu horečnatého a 0,002 až 0,070 hm.% oxidu zirkoničitého a/nebo hafničitého.

Patent US 3,377,176 popisuje kompozici oxidu hlinitého použitou pro výrobu obloukových trubic a obsahující 0,05 hm.% oxidu horečnatého a 0,35 hm.% oxidu yttritu.

Maekawa a kol. popisuje v evropské patentové přihlášce č. 93-119959.0 trojici přísad dopujících oxid hlinitý, který obsahuje 0,010 až 0,080 hm.% oxidu horečnatého, 0,001 až 0,030 hm.% oxidu yttritého a 0,020 až 0,120 hm.% oxidu zirkoničitého.

Podstata vynálezu

Jak již bylo uvedeno, cílem vynálezu je zkvalitnit výrobu průsvitné keramiky.

Dalším cílem vynálezu je vyrábět průsvitnou keramiku, která má při optimální hustotě malou velikost zrna.

Cílem vynálezu je rovněž poskytnutí obloukové trubice pro vysokotlakou sodíkovou lampu, která má vyšší účinnost a lépe udržuje světlo.

Vynález tedy poskytuje opticky průhledné polykrystalické tělo, které je v podstatě tvořeno oxidem horečnatým, oxidem terbitým a případně oxidem yttritým, přičemž uvedený oxid hořečnatý je obsažen v množství představujícím přibližně 0,02 hm.% a oxid terbitý je přítomen v množství účinném pro vytvoření většího obsahu hlinitanu terbitého v průběhu druhé fáze výroby obloukové trubice.

U výhodného provedení podle vynálezu je aluminové tělo tvořeno v podstatě 0,02 hm.% oxidu hořečnatého, 0,02 hm.% oxidu terbitého a 0,02 hm.% oxidu yttritého.

Způsob výroby tohoto průsvitného keramického výrobku zahrnuje následující kroky: vytvoření vodné suspenze s cílem získat výše popsanou kompozici a následné přidání kyseliny dusičné s cílem nastavit pH hodnotu na 4,6; následné přidání vodného pojivá a plastifikačního činidla v množství 2,5 hm.% sušiny a sušení suspenze rozprašováním. Výrobek se vyrobil tvářením za konstantního tlaku v mokrém vakuu a získaný výrobek se předběžně vypaloval na vzduchu při teplotě přibližně 1 325°C po dobu 2 hodin a následně po dobu 3 hodin slinoval ve vodíku, při teplotě přibližně 1 830°C.

Stručný popis obrázků

Obr. 1 znázorňuje nárysní pohled na vysokotlakou sodíkovou lampu, kterou lze použít v rámci vynálezu.

Obr. 2a a 2b znázorňuje grafy několika vynálezu a kontrolního vzorku vyjadřujících ztemnění způsobeného vnějším pláštěm na čase; a

Obr. 3a a 3b znázorňuje grafy několika vynálezu a kontrolního vzorku vyjadřujících světelného výkonu v tisících lumenů v závislosti příkladů závislost příkladů závislost na čase.

K lepšímu porozumění vynálezu poslouží následující podrobný popis, jehož součástí jsou odkazy na výše popsané doprovodné obrázky.

Sodíková výbojková lampa 100 má skelný vnější obal 6 se standardní závitovou paticí 4_ přichycenou ke konci nožky É3, která je znázorněna v nejspodnější části obrázku. Z této nožky .8 vybíhá pár relativně těžkých vodičů 10 a 12, jejichž vnější konce jsou připojeny k závitové objímce 17 a kroužku 18.

tvořeného materiálem, přenosem, keramickým trubice 14 který může

Lampa 100 má vnitřní obal nebo-li obloukovou trubici 14, která je umístěna uvnitř vnějšího obalu 6, a to v jeho středové části. Oblouková trubice 14 je vyrobena z keramického materiálu s dlouhým světelným polykrystalickým aluminovým který je průsvitný. Oblouková obsahuje náplň tvořenou odpařitelným kovem, obsahovat další kovový pufrovací plyn (např. rtuť), pracující v prostředí 0,01 až 0,5 MPa a u níž dochází k emisi sodíkových kousků při provozním tlaku 0,45 MPa nebo vyšším. Horní konec obloukové trubice 14 je uzavřen aluminovou keramickou ucpávkou 20, ze které vybíhá niobiová průchodka 26 a která nese horní elektrodu (není znázorněna) v uvedené obloukové trubici 14 . Spodní konec obloukové trubice 14 má uzávěr, který zahrnuje keramickou ucpávku 20, kterou prochází tenkostěnná niobová trubice 26.

Niobová průchodka 26 slouží jako průchodka pro obloukovou trubici 14. Dřík spodní elektrody (není znázorněna) obloukové trubice 14 vybíhá do trubice 26 a je přidržován na místě zamáčknutím trubice 26 okolo spodní elektrody v oblasti 25. Zmíněná lampa má okolo obloukové trubice 14 navinuté wolframové vlákno 50. Toto vlákno 50 je spojeno s jedním koncem elektrod pomocí tepelného spínače 52 a je umístěno mezi elektrodami v místě, kde se dosahuje nejnižšího průrazného napětí. Tepelný spínač se rozepne, jakmile se lampa, zahřeje.

Vynález se týká zejména obloukové trubice 14, která má obloukovou komoru 40 definovanou stěnami 42. Tato oblouková trubice obsahuje oxid hořečnatý v množství přibližně 0,020 až 0,050 hm.%, oxid terbitý a až 0,035 hm.% oxidu yttritého a rovnovážné množství alfa-aluminy, přičemž oxid terbitý je přítomen v množství účinném pro tvorbu podstatnějšího množství hlinitanů terbitého, který se tvoří v druhé fázi výroby zmíněné lampy.

Ukázalo se, že přítomnost oxidu terbitého dává vzniknout během provozu lampy hlinitanů terbitému, který, jak se ukázalo, snižuje ztráty sodíku a současně umožňuje zvýšit teplotu stěny. Je známo, že u vysokotlakých sodíkových lamp dochází při zvýšení teploty stěny o 50°C ke 2 až 3 % zvýšení intenzity osvětlení.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Dávka práškového oxidu hlinitého obsahujícího 0,02 % MgO, 0,04 % Tb₂O₃ a 2,5 % organického pojivá a plastifikačního činidla, např. 2,0 hm.% polyethylenglykolu a 0,5 hm.% polyvinilalkoholu, se připravila dispergováním 500 g 0,3 pm 65 % alfa- a 35 % gama- oxidu hlinitého ve vodě, do které byl přidán kvantitativně analyzovaný vodný roztok Mg(NO₃)₂ a Tb(NO₃)₃. Od společnosti Alfa Aesar se získal dusičnan terbitý s čistotou 99,99 %. Do suspenze se přidala kyselina dusičná s cílem nastavit pH hodnotu na 4,6. Vodné plnivo, např. polyvinilalkohol, a plastifikační činidlo, např. polyethylenglykol se přidaly v množství

2,5 hm.% sušiny. Získaná sušina se míchala a následně sušila rozprašováním a výsledný prášek se použil pro výrobu produktů, k jejichž výrobě se použilo tváření za konstantního tlaku v mokrém vakuu. Výrobek se následně předběžně 2 hodiny vypaloval na vzduchu při teplotě 1 320°C a následně slinoval v suchém dusíku a 8 % vodíku 30 minut při teplotě 1 900°C v pásové peci nebo přibližně 3 hodiny ve vodíku při teplotě přibližně 1 830°C.

Příklad 2

V tomto příkladu se příkladu 1 s tou výjimku, činilo 0,5 hm.%.

použil stejný postup jako v že množství oxidu hořečnatého

Příklad 3

V tomto příkladu se použil stejný postup jako v příkladu 1 s tou výjimku, že množství oxidu terbitého činilo 0,06 hm.%.

Příklad 4

V tomto příkladu se použil stejný postup jako v příkladu 1 s tou výjimku, že množství oxidu ytterbitého činilo 0,002 hm.%.

Příklad 5

V tomto příkladu se použil stejný postup jako v příkladu 1 s tou výjimku, že množství oxidu terbitého činilo 0,02 hm.% a že kompozice zahrnovala 0,02 hm% oxidu ytterbitého.

Příklad 6

V tomto příkladu se použil stejný postup jako v příkladu 1 s tou výjimku, že množství oxidu terbitého činilo 0,04 hm.%, množství oxidu hořečnatého činilo 0,02 hm.% a kompozice zahrnovala 0,02 hm% oxidu ytterbitého.

Příklad 7

V tomto příkladu se použil stejný postup jako v příkladu 1 s tou výjimku, že množství oxidu terbitého činilo 0,06 hm.%, množství oxidu hořečnatého činilo 0,02 hm.% a kompozice zahrnovala 0,02 hm% oxidu ytterbitého.

Ve všech případech představovaly získané slinované produkty výbojky vhodné pro vysokotlaké sodíkové lampy. Tyto výbojky byly navrženy pro provoz 200 W lamp, vestavěny do lamp a testovány za provozu při 400 W. Tento test prokázal zvýšenou sodíkovou reakci. U lamp podle vynálezu došlo v průběhu 2 000 hodin k více reakcí, než u běžných lamp v průběhu 24 000 hodin.

Výsledky jsou shrnuty v tabulce 1 a týkají se lamp starých 2 000 až 2 500 hodin (s výjimkou kontrolní lampy, která byla stará 1 500 hodin).

Tabulka 1

Test	POČÁTEČNÍ PŘENOS OBLOUKOVÉ TRUBICE (%)
Celkem	V řadě	klumeny	%T	Watty
Příklad 1	96, 4	5, 2	30,2	39,4	383
Příklad 2	96, 5	4,8	35,0	54,9	378
Příklad 3	96, 8	5,4	39, 9	63,1	366
Příklad 4	96, 5	4,6	39,7	64,2	369
Příklad 5	97,0	6,1	37,3	55,8	380
Příklad 6	96, 7	6,2	33, 4	42,5	391
Příklad 7	96, 8	5,5	31,0	38,5	393
Kontrolní	96, 4	6, 0	32,1	35, 3	378
Klumeny ve výše uvedené lumenů a %T reprezentuje pláště.	tabulce reprezentuje tisíce procentický přenos vnějšího
Jako obsahuj ící Závislosti čase jsou	kontrolní vzorek se použila standardní kapsle, jako aditiva 0,5 hm.% MgO a 0,035 hm.% Y₂O₃. osvětlení na čase a ztemnění vnějším pláštěm na vyneseny v grafech, znázorněných na obr. 2 a

obr. 3.

Z těchto grafů jsou zcela zřejmé přednosti kompozic podle vynálezu v porovnání se známými kompozicemi, takže zde popsaná kompozice poskytuje průhledné keramické produkty, které mají větší odolnost proti reakcím sodíku, než současně používané kompozice.

V závěru je třeba uvést, že výše popsané příklady mají pouze ilustrativní charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky.

Claims

1. Oblouková trubice pro vysokotlakou sodíkovou lampu vyznačená tím, že obsahuje oxid hořečnatý v množství přibližně 0,020 až 0,050 hm.%, oxid terbitý a až 0,035 hm.% oxidu yttritého a rovnovážné množství alfaaluminy, přičemž oxid terbitý je přítomen v množství účinném pro tvorbu podstatnějšího množství hlinitanu terbitého, který se tvoří v druhé fázi výroby zmíněné lampy.

2. Oblouková trubice podle nároku 1, vyznačená tím, že zmíněným účinným množstvím oxidu terbitého je přibližně 0,005 až 0,060 hm.%.

3. Oblouková trubice podle nároku 1, vyznačená tím, že zmíněná kompozice obsahuje přibližně 0,035 hm.% oxidu yttritého.

4. Oblouková trubice podle nároku 1, vyznačená tím, že zmíněná kompozice obsahuje 0,020 hm.% oxidu terbitého a 0,020 hm.% oxidu yttritého.

5. Případně průhledné polykrystalické aluminové slinuté tělo, vyznačené tím, že je v podstatě tvořeno oxidem hlinitým, oxidem hořečnatým , oxidem terbitým a případně oxidem yttritým, přičemž oxid hořečnatý je přítomen v množství představujícím přibližně 0,020 hm.%, zmíněný oxid terbitý je přítomen v množství přibližně od 0,005 do 0,060 hm.% a zmíněný oxid yttritý je přítomen v množství dosahujícím přibližně až 0,035 hm.%.