DE69009358T2 - Hochdruckentladungslampe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit
• - einem transparenten Außenkolben mit einer Achse,
• - einem Lampengefäß aus Quarzglas mit einem Elektrodenpaar und einer ionisierbaren Füllung, das im Außenkolben axial angeordnet ist,
• - einer inneren und einer äußeren Glashülle mit ersten und zweiten Enden, die an diesen ersten und zweiten Enden mit einer jeweiligen Metallplatte abgeschlossen sind, wobei diese Hüllen im Außenkolben zum Umgeben des Lampengefäßes angeordnet sind,
• - Stromzuführungsleitern, die sich von der Außenseite des Außenkolbens zum Elektrodenpaar erstrecken.
• Eine derartige Lampe ist in EP-A-381265 beschrieben (für diese Patentschrift gilt der Artikel 54(3) EPC). In dieser Lampe dienen die Glashüllen zum Schützen der Umgebung der Lampe gegen die Folgen einer Explosion des Lampengefäßes, die am Ende der Lebensdauer der Lampe auftreten kann. Die Lampe ist derart ausgelegt, daß Bruchteile des Lampengefäßes und einer Glashülle im Außenkolben dadurch bleiben, daß dieser Kolben unbeschädigt bleibt.
• An Entladungslampen dieser Art, die einen transparenten Außenkolben enthalten, d.h. einen nicht mit Pulver beschichteten Außenkolben, und die zum Betreiben in offenen Leuchten dienen, wird die Anforderung gestellt, daß sie Strahlung erzeugen, die für Menschen und Werkstoffe harmlos ist.
• Es gibt dabei Standardwerte in bezug auf:
• - den Beschädigungsfaktor (Fd), der kleiner als 0,25 sein soll, wobei
• Fd = Cd P(λ).D(λ).dλ/ P(λ).V(λ)dλ
• Hierin ist Cd eine Konstante, P(λ) die Spektralleistungsverteilung, V(λ) die Augenempfindlichkeitskurve und D(λ) die relative spektrale Beschädigungsfunktion nach der Beschreibung durch das National Bureau of Standards (siehe Lighting Res. Techn. 20(2), 43...53, 1988)).
• - die zulässige Bestrahlungszeit (PET), die für eine 70 W-Lampe mit einer Beleuchtungsstärke von 1000 Lumen länger als 16 Stunden sein soll (Nat. Inst. for Occupational Safety and Health), worin
• PET = Cp P(λ).V(λ).dλ/ P(λ).S(λ)dλ (Std.)
• Hierin ist Cp eine Konstante, haben P(λ) und V(λ) den obigen Inhalt und ist S(λ) eine Funktion, die die relative Auswirkung von Strahlung auf Haut und Augen beschreibt.
• - die emittierte UV-A-Leistung (P UV-A), die kleiner als 0,55 W sein soll.
• In NL-A-8502966 ist eine Entladungslampe beschrieben, in der die Entladung von einem Interferenzfilter umgeben wird, und daß das Lampengefäß mit einem derartigen Filter bedeckt ist. Jedoch strahlt die Lampe eine wesentliche Menge an UV-A-Strahlung aus und überträgt auch UV-B- und UV-C-Strahlung. Daher ist die Lampe zum Anwenden in einer geschlossenen Leuchte entwickelt.
• In US-A-4 281 274 ist eine Entladungslampe beschrieben, die um das Lampengefäß ein offenes Rohr aus Borosilikatglas enthält, das ein positives Potential in bezug auf das Lampengefäß hat. Das Rohr aus Borosilikatglas, das für UV-Strahlung undurchlässig sein soll, soll verhindern, daß diese Strahlung Elektronen aus Metallteilen der Lampe freisetzt. Derartige Elektronen können auf dem Lampengefäß abgeschieden werden und Anlaß zum Verlust von Natrium aus seiner Füllung geben. Nichtsdestoweniger wird ein positives Potential an das Rohr zum Einfangen und Festhalten freigemachter Elektronen gelegt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lampe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die Sicherheitsnormen in bezug auf UV-Strahlung genügt.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
• - das Glas der Innenhülle einen SiO&sub2;-Gehalt von wenigstens 96 Gew. % hat,
• - die äußere Hülle aus Aluminosilikatglas besteht, und
• - das Lampengefäß von einem Ultraviolett-Strahlung reflektierenden Interferenzfilter umgeben ist.
• Für die Innenhülle kann beispielsweise Quarzglas oder ein Glas mit einer großen Ähnlichkeit damit und mit dem angegebenen hohen SiO&sub2;-Gehalt in Gew. %, wie z.B. Vycor, verwendet werden. Die Innenhülle hat eine hohe thermische Widerstandsfähigkeit und bildet einen Thermowiderstand, der die Außenhülle auf einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur beispielsweise von höchstens 700ºC hält.
• Zusammen mit dem Interferenzfilter schirmt die Außenhülle die Umgebung der Lampe wirksam von der durch die Entladung im Lampengefäß erzeugten UV- Strahlung ab. Vorteilhaft für die Strahlungsbelastung der Außenhülle ist, wenn das Interferenzfilter sich zwischen der Hülle und dem Lampengefäß befindet.
• In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird das Interferenzfilter durch die Innenhülle und insbesondere durch ihre Innenfläche getragen. Das Filter kann schnell und einfach beispielweise durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung bei niedrigem Druck angebracht werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Lampe nach der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 eine Seitenansicht einer Lampe,
• Fig. 2 eine graphische Darstellung von UV-Übertragungseigenschaften u.a. des Interferenzfilters.
• In Fig. 1 enthält die Hochdruckentladungslampe einen transparenten Außenkolben 1 mit einer Achse 2, in dem ein Quarzglas-Lampengefäß 3 mit einem Elektrodenpaar 4 und einer ionisierbaren Füllung axial angeordnet ist.
• Die Außenhülle 1 zum Umgeben des Lampengefäßes 3 enthält eine innere Glashülle 5 und eine äußere Glashülle 6 mit ersten und zweiten Enden 7 bzw. 8, die von einer Metallplatte 9 bzw. 10 abgeschlossen werden.
• Stromzuführungsleiter 11 und 12 erstrecken sich von der Außenseite des Außenkolbens auf vakuumdichte Weise nach dem Elektrodenpaar 4.
• Die Lampe hat eine Füllung beispielsweise von 13 mg an Hg, 2,4 mg Salz, das ein Jodid von Thulium, Holmium, Dysprosium, Natrium und Thorium und 10&sup4;Pa (100 mBar) an Ar/Kr enthält, eine Farbtemperatur von 4000 K aufweist und zum Verbrauchen einer Leistung von 70 W ausgelegt ist.
• Die Innenhülle 5 besteht aus Glas mit einem SiO&sub2;-Gehalt von wenigstens 96 Gew. %, beispielsweise aus Quarzglas, während die Außenhülle 6 aus Aluminosilikatglas besteht, beispielsweise aus Glas mit 58,8 Gew. % an SiO&sub2;, 17,2 Gew. % an Al&sub2;O&sub3;, 4,6 Gew.% an B&sub2;O&sub3;, 8,0 Gew.% an MgO, 11,3 Gew.% an CaO, 0,1 Gew.% an (Fe&sub2;O&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;).
• Der Lampenkolben 3 wird von einem Interferenzfilter 15 zum Reflektieren von UV-Strahlung umgeben. In der Zeichnung wird dieses Filter von der Innenhülle 5 getragen, d.h. auf ihrer Innenfläche.
• Das Filter kann beispielsweise aus abwechselnden Schichten aus SiO&sub2; mit einem verhältnismäßig niedrigen Brechungsindex und Si&sub3;N&sub4; mit einem verhältnismäßig hohen Brechungsindex zusammengesetzt werden. Das Filter kann Außenschichten von 22,19 nm an Si&sub3;N&sub4; enthalten, die an SiO&sub2;-Schichten von 60,75 nm abwechselnd mit Si&sub3;N&sub4;-Schichten von 44,38 nm grenzen, beispielsweise insgesamt 7 Si&sub3;N&sub4;-Schichten und 6 SiO&sub2;-Schichten.
• Die UV-Eigenschaften der Lampe werden zusammen mit den Standardnormen in der Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Lampe Norm * bei 1000 Lumen.
• Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Lampe wirksamen Schutz gegen UV-Strahlung aus der Entladung bietet.
• In Fig. 2 gibt die Kurve 2.1 die Durchlässigkeit des Interferenzfilters bei Verwendung in der Lampe nach Fig. 1 in Abhängigkeit von der Wellenlänge an. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß in einem Bereich unter 320 nm viel UV-Strahlung durchgelassen wird.
• Die Kurve 2.2 gibt die Durchlässigkeit von Aluminosilikatglas abhängig von der Wellenlänge bei 25ºC an. Bei Wellenlängen über 300 nm läßt das Glas viel Strahlung durch. Bei höheren Temperaturen verschiebt sich die Kurve nach größeren Wellenlängen. Bei einer Temperatur von 700ºC liegt der Punkt von 50% Übertragung bei 360 nm statt bei 330 nm wie in der Figur.
• Die Kurve 2.3 gibt die Durchlässigkeit der Kombination des Interferenzfilters und des Aluminosilikatglases abhängig von der Wellenlänge bei 25ºC an.
• Die Kurve 2.4 bezeichnet die Durchlässigkeit von Borosilikatglas abhängig von der Wellenlange.
• Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß Borosilikatglas viel mehr Kurzwellen-UV-Strahlung durchläßt als Aluminosilikatglas und sich nicht für die Aufgabe eignet, sogar nicht in Verbindung mit einem Interferenzfilter.
• Die Kurve 2.5 bezeichnet die Durchlässigkeit des Quarzglases abhängig von der Wellenlänge. Die Kurve zeigt, daß Quarzglas viel mehr UV-Strahlung durchläßt.

Claims (2)

1. Hochdruckentladungslampe mit

- einem transparenten Außenkolben (I) mit einer Achse (2),

- einem Lampengefäß (3) aus Quarzglas mit einem Elektrodenpaar (4) und einer ionisierbaren Füllung, und welches Gefäß im Außenkolben axial angeordnet ist,

- einer inneren und einer äußeren Glashülle (5, 6) mit ersten und zweiten Enden (7, 8), die an diesen ersten und zweiten Enden mit einer jeweiligen Metallplatte (9, 10) abgeschlossen sind, welche Glashüllen im Außenkolben zum Umgeben des Gefäßes angeordnet sind,

- Stromzuführungsleitern (11, 12), die sich von der Außenseite des Außenkolbens zum Elektrodenpaar erstrecken,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Glas der Innenhülle einen SiO&sub2;-Gehalt von wenigstens 96 Gew. % hat,

- die äußere Hülle aus Aluminosilikatglas besteht, und

- das Lampengefäß von einem Interferenzfilter (15) zum Reflektieren von UV-Strahlung umgeben ist.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter von der Innenhülle getragen wird.