DE3232633A1

DE3232633A1 - Hochdruck-natriumdampflampe mit verbessertem infrarot-reflektor

Info

Publication number: DE3232633A1
Application number: DE19823232633
Authority: DE
Inventors: Jerome Sidney Schenectady N.Y. Prener; Seth David Silverstein
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-09-03
Filing date: 1982-09-02
Publication date: 1983-03-10
Also published as: BR8205197A; FR2512273A1; JPS5878363A; GB2105515A; GB2105515B; US4467238A; MX152210A; FR2512273B1

Description

-U-

Hochdruck-Natriumdampflampe mit verbessertem Infrarot-Reflektor

Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruck-Natriumdampflampen und sie richtet sich auf das Verbesserung der Wirksamkeit solcher Lampen durch die kombinierte Wirkung des vergrößerten Entladungsrohr-Durchmessers und der Verwendung eines verbesserten Infrarot reflektierenden Films, um die Temperatur der Wandung des Entladungsrohrs im optimalen Bereich zu halten.

Eine Hochdruck-Natriumdampflampe umfaßt im allgemeinen ein inneres Entladungsrohr, das innerhalb einer äußeren Schutzumhüllung angeordnet ist, und die ein übliches ionisierbares Medium aus Natrium, Quecksilber und einem Inertgas enthält, letzteres um das Zünden zu erleichtern. Strom wird durch die Elektroden geführt, die an jedem Ende des Entladungsrohrs angeordnet sind, wobei das inerte Gas ionisiert und einen Bogen zwischen den Elektroden bildet. Aufgrund der Hitze des Bogens verdampft das Natrium. Eine optimale Temperatur für die Wandung des Entladungsrohrs solcher Lampen liegt im Bereich von 1 400 bis 1 500°K. Der Durchmesser des Entladungsrohrs einer üblichen Hochdruck-Natriumdampflampe von 400 Watt beträgt etwa 7 mm.

Ein wichtiger Gesichtspunkt für die Schaffung von Hochdruck-Natriumdampflampen ist die "Wandbelastung", die als Leistung pro Flächeneinheit definiert ist. Im praktischen wird die Wandbelastung dadurch bestimmt, daß man die der Lampe zugeführte Leistung durch die Fläche der inneren Oberfläche des Entladungsrohrs dividiert. Die Bedeutung der Wandbelastung ergibt sich aus ihrer merklichen Wirkung auf die Temperatur der Wandung des Entladungsrohrs, die wiederum in einer engen Beziehung zur Lampenwirksamkeit, die in Lumen/Watt gemessen ist, steht. Es ist daher in hohem Maße erwünscht, eine vorbestimte Wandtemperatür für das Entladungsrohr in einer Hochdruck-Natriumdampflampe aufrechtzuerhalten.

J. F. Weymouth und E. F. Wyner haben in einem Vortrag, der bei dem jährlichen Treffen der IES im August 1980 gehalten wurde, demonstriert, daß die Wirksamkeit einer Hochdruck-Natriumdampflampe durch Vergrößern des Durchmessers des Entladungsrohrs bei konstanter Wandungstemperatur des Entladungsrohrs verbessert wird. In einer üblichen Hochdruck-Natriumdampflampe wird ein merklicher Anteil der der Lampe zugeführten Energie als langwellige Infrarotstrahlung des erhitzten Entladungsrohrs aus Al₃O₃ abgestrahlt. Da die thermische Strahlung proportional zur Fläche des Entladungsrohres ist, führt ein größerer Durchmesser des Entladungsrohrs, der eine größere Fläche zur Folge hat, zu einer stärkeren Abstrahlung von Wärme. Wenn nicht Schritte unternommen werden, die abgestrahlte Wärme wiederzugewinnen, dann wird die Temperatur der Wandung des Entladungsrohrs unterhalb des optimalen Temperaturbereiches abfallen.und es muß mehr Energie zugeführt werden, um die Wandtemperatur des Entladungsrohrs wieder anzuheben. Außerdem ist die Natriumkonzentration umgekehr proportional zur Wandtemperatur des Entladungsrohrs. Je kühler die Wandtemperatur um so mehr wird die Hauptnatriumemissionslinie (NaD) reabsorbiert und dies führt zu einer Verminderung der Lampenwirksamkeit.

Das von Weymouth und Wyner vorgeschlagene Verfahren zur Aufrechterhaltung der Wandtemperatur des Entladungsrohrs bei einem größeren Durchmesser besteht im Ersatz des Aluminiums als Material für das Entladungsrohr durch Yttriumoxid (Y₂°3^' ^das eine geringere Emission, insbesondere im Infrarotbereich des Spektrums; als Aluminiumoxid aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wirksamkeit einer Hochdruck-Natriumdampflampe mit einem Durchmesser für das Entladungsrohr, der größer als üblich ist, dadurch erhöht, daß man einen Infrarot reflektierenden Verbundfilm auf der inneren Oberfläche der äußeren Lampenumhüllung anordnet, der aus mit Zinn dotiertem Indiumoxid (In-O..: Sn) oder mit Fluor

dotiertem Zinnoxid (SnO,, :F) in ,Kombination mit dielektrischen

2 und/

Filmen aus Titanoxid (TiO₂) oder Siliciumoxid (SiO₂) besteht. Der IR reflektierende Verbundfilm ist für sichtbare Strahlung im wesentlichen transparent, doch reflektiert er Infrarotstrahlung, die sonst verloren ginge, zu dem Entladungsrohr zurück. Ein beträchtlicher Anteil der IR-Emission des Bogens wird in das in dem Entladungsrohr enthaltene Plasma zurückreflektiert, wo dieses Infrarot reabsorbiert wird und dadurch die erforderliche Eingangsleistung vermindert. Dielektrische TiO-- und SiO₂~Filme in Kombination mit dem In₂O₃:Sn- oder SnO-:F-FiIm können die reflektierende Wirkung des Verbundfilmes für die sichtbaren Wellenlängen vermindern, die für die nahe dem sichtbaren Bereich liegenden Infrarotwellenlängen dagegen erhöhen. Die dielektrischen Filme können auch die chemische Stabilität des Verbundfilmes bei hoher Temperatur erhöhen. Auf diese Weise wird die Wandtemperatur des Entladungsrohres wirksam im optimalen Bereich gehalten.

In der Vergangenheit sind Infrarot reflektierende Filme bei Niederdruck-Natriumdampflampen als Mittel zur Verbesserung der Wirksamkeit eingesetzt worden. In der US-PS 3,400 288 ist eine solche Lampe beschrieben. Die Betriebsart einer Niederdruck-Natriumdampflampe ist jedoch von der einer Hochdruck-Natriumdampflampe verschieden. Infolgedessen ist auch der Mechanismus zum Erhöhen der Wirksamkeit bei der Niederdruck-Natriumdampflampe von dem bei der Hochdruck-Natriumdampflampe verschieden. Bei der Niederdruck-Natriumdampflampe ist die Wirksamkeitszunahme ein Ergebnis der Erhöhung des Natriumdampfdruckes bei konstanter Eingangsleistung aufgrund der höheren Wandtemperatur. Im Gegensatz dazu beruht die Wirksamkeitszunähme bei der erfindungsgemäßen Hochdruck-Natriumdampflampe auf der kombinierten Wirkung des vergrößerten Entladungsrohrdurchmessers und der Anwendung des Infrarot reflektierenden Verbundfilmes, um die optimale Wandbelastung aufrecht zu erhalten und einen Teil der nicht sichtbaren Emission des Plasmas wieder in das Plasma zurückzureflektieren. Darüber hinaus ist die Vergrößerung des Entladungsrohrdurchmessers einer Niederdrucklampe nicht von einer Änderung in der Wirksamkeit begleitet, wie sie in

3
- ar -

Hochdruck-Natriumdampflampen beobachtet wird.

In den US-PS 3,931,536 und 3,662,203 sind Hochdruck-Natriumdampflampen mit Infrarot reflektierenden Filmen beschrieben. In der US-PS 3,931,536 besteht der reflektierende Film aus alternierenden Schichten von Titandioxid und Siliziumdioxid. Ein solcher Reflektor besteht aus 13 alternierenden Viertelwellenschichten aus TiO- und SiO₂, die sandwichartig zwischen Achtelwellenschichten von SiO₂ angeordnet sind. Ein solcher Reflektor ist daher deutlich komplexer als der in der vorliegenden Erfindung angewendete Infrarot reflektierende Verbundfilm.

In der US-PS 3,662,203 wird ein zusätzliches Erhitzen des Entladungsrohres vorgeschlagen, indem man die äußere Umhüllung in sehr enge Nachbarschaft zum Entladungsrohr bringt. Die äußere Umhüllung, die aus stark reflektierendem Quarz besteht, strahlt die Bogenwärme zu dem ebenfalls aus Quarz bestehenden Entladungsrohr zurück. Bei dieser Lampe verwendet man daher nicht nur eine aus relativ teurem Quarz bestehende äußere Umhüllung, sondern die reduzierte Oberfläche der äußeren Umhüllung kann außerdem zu einem unerwünschten Überhitzen der auf der äußeren Umhüllung angeordneten reflektierenden Filme führen.

Keine der beiden US-PS 3,931,536 und 3,662,203 weist in irgendeiner Weise auf die vorteilhafte Wirkung des vergrößerten Entladungsrohrdurchmessers einer Hochdruck-Natriumdampflampe und eines Infrarot reflektierenden In₃O₃ISn- oder SnO₂:F-Films auf die Wirksamkeit einer solchen Lampe hin.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die Wirksamkeit einer Hochdruck-Natriumdampflampe dadurch verbessert, daß man gleichzeitig den Durchmesser des Entladungsrohres erhöht und einen IR reflektierenden Verbundfilm auf der inneren Oberfläche der äußeren Lampenumhüllung anordnet, der aus solchen halbleitenden Oxiden,

wie In₃O₃ISn oder SnO₃:F und Dielektrika, wie TiO₃ und SiO₃ besteht.

Die Filme aus Halbleiteroxid und Dielektrikum reflektieren Infrarotenergie, die sonst entweder absorbiert oder direkt durch die äußere Umhüllung abgestrahlt werden würde, in das Plasma im Entladungsrohr zurück. Die dielektrischen Materialien fördern auch die chemische Stabilität der Halbleiteroxid-Filme bei hoher Temperatur.

So führt das überziehen von Halbleiteroxidfilm aus In₃O₃:Sn oder SnO₃:F mit TiO₂ zu einer erhöhten Stabilität des Halbleiteroxides, erhöht jedoch die Wirksamkeit der Hochdruck-Natriumdampflampe gegenüber nur dem Halbleiteroxid-Film nicht. Doch wird die Wirksamkeit der Hochdruck-Natriumdampflampe gegenüber einer solchen mit nur einem Halbleiteroxid-Film erhöht, indem man einen 150nm dicken In_0,:Sn-FiIm mit einem 120 nm dicken SiO₃-FiIm überzieht, wodurch gleichzeitig die chemische Stabilität des Halbleiteroxid-Filmes verbessert wird. Ein Verbundfilm aus drei Schichten schließlich, bestehend aus In-O₃:Sn zwischen einem TiO„-Grundfilm und einem SiO -überzug auf dem Halbleiteroxid,

~ 2

ergibt eine noch größere Zunahme in der Wirksamkeit, verglichen mit dem vorstehenden Zwei-Schichten-Verbundfilm.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Lampe einen Dreischicht-Verbundfilm aus TiO_- In₃O-:Sn-SiO„ auf, deren einzelne Filmdicken 130-150-120 nm betragen. Im allgemeinen können die optimalen Dicken für die dielektrischen TiO₃- und SiO„-Filme um +^ 10 nm variieren.

Auf diese Weise wird die Wandtemperatur des Entladungsrohres im optimalen Bereich von 1400 bis 1500⁰K bei einem Entladungsrohr mit einem größeren als üblichen Durchmesser aufrecht erhalten.

Die Dicke des Halbleiteroxid-Films kann im Bereich von 80 bis 350 nm variieren, liegt jedoch vorzugsweise zwischen 130 und 200 nm für In₃O₃:Sn und zwischen 130 und 250 nm für SnO₂:F.

Der Entladungsrohrdurchmesser liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 14 mm, der bevorzugteste Bereich ist der zwischen 12 und 14 mm, doch kann dieser Innendurchmesser bis zu 25 mm betragen.

Der In₂O :Sn-FiIm kann unter Verwendung eines Sprays an der Luft mit anschließendem Glühen auf Glas aufgebracht werden. Die dielektrischen Filme können nach einer Reihe von Verfahren abgeschieden werden. So kann amorphes SiO„ durch übliche Hydrolyse von Siliziumverbindungen, wie Siliziumhalogeniden und organischen Silikatestern bei tiefer Temperatur abgeschieden werden. TiO₂ kann man bei tiefer Temperatur durch Hydrolyse von TiCl. abscheiden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wirksamkeit einer Hochdruck-Natriumdampflampe und die chemische Stabilität Infrarot reflektierender Halbleiteroxid-Filme bei hoher Temperatur zu verbessern. Weiter soll die Wirksamkeit einer solchen Lampe dadurch verbessert werden, daß man den Durchmesser des Entladungsrohres vergrößert und einen Infrarot reflektierenden Verbundfilm aus einem Halbleiteroxid-Film und dielektrischen Filmen auf die innere Oberfläche der äußeren Umhüllung aufbringt, um die Wandtemperatur des Entladungsrohres im optimalen Bereich zu halten. Schließlich wird durch die vorliegende Erfindung eine hochwirksame Hochdruck-Natriumdampflampe geschaffen, die ein Entladungsrohr aufweist mit einem Durchmesser, der größer ist als üblich, und einer äußeren Umhüllung, die einen Halbleiteroxid-Film aus In₂O-:Sn oder SnO-:F überzogen mit einem dielektrischen Film aus TiO- und SiO₂ aufweist, wobei der Halbleiterfilm auch sandwichartig zwischen den beiden dielektrischen Materialien angeordnet sein kann, um so die Wandtemperatur des Entladungsrohres im optimalen Bereich zu halten.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 - eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruck-Natriumdampflampe mit einem Infrarot reflektierenden

— * ^mm

Verbundfilm auf der inneren Oberfläche der äußeren Umhüllung,

Figur 2 - die Wellenlängen der emittierten Linien der Hochdruck-Natriumdampflampe und das spektrale Reflexionsvermögen und die Durchlässigkeit eines 150 nm dicken In-O₃ISn-FiImS, der auf Glas aufgebracht ist,

Figur 3 - das spektrale Reflexionsvermögen einer einzelnen 150 nm dicken Schicht aus In_O_:Sn auf einem Glassubstrat und das spektrale Reflexionsvermögen des gleichen Filmes, der mit einem 120 nm dicken Film aus SiO_? überzogen ist,

Figur 4 - ähnlich der Figur 3 das spektrale Reflexionsvermögen des In₃O-:Sn-Filmes, der jedoch mit einem 120 nm dicken Film aus TiO„ überzogen ist, und

Figur 5 - das spektrale Reflexionsvermögen eines Dreischicht-Verbundfilmes aus TiO₃-In₂O-:Sn-SiO₂, wobei die einzelnen Schichten eine Dicke von 130-150-120 nm haben.

Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform einer Hochdruck-Natriumdampflampe 10 umfaßt eine äußere Glasumhüllung 1 mit einem Infrarot reflektierenden Verbundfilm 2, der vorzugsweise auf der inneren Oberfläche der Umhüllung 1 angeordnet ist. Ein Natrium einschließendes übliches ionisierbares Entladungsmedium ist innerhalb eines Bogenentladungsrohres 4 angeordnet, das innerhalb der äußeren Umhüllung 1 mittels der Elektroden 5 und 6, die elektrisch mit leitenden Endkappen 7 und 8 verbunden sind, montiert ist.Mechanische Abstützung für die Elektrode 6 wird durch eine Vertiefung 11 in der äußeren Umhüllung 1 gewährt, um die die Elektrode 6 teilweise gewickelt ist. Das flexible Teil 12 verbindet die Elektrode 6 mechanisch und elektrisch mit der Endkappe 8 und sorgt für eine Kompensation der thermischen Ausdehnung des Entladungsrohres. Der Innendurchmesser des Entladungsrohres kann im Bereich von 10 bis 25 mm liegen, ist jedoch vorzugsweise im Bereich von 10 bis 14 mm und am bevorzugtesten zwischen 12 und

14 mm. Der Durchmesser des Entladungsrohres 4 hängt auch von der Leistung der Lampe ab. So hat eine konventionelle Hochdruck-Natriumdampflampe von 400 Watt einen Entladungsrohrdurchmesser von etwa 6 bis 7 Millimetern. Die Lampe 10 kann auch mit einem üblichen Edison-Schraubsockel 3 versehen sein. Der Raum 9 zwischen dem Entladungsrohr 4 und der äußeren Umhüllung 1 kann mit einem Inertgas, wie Argon, gefüllt sein, doch ist er in der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe evakuiert.

Der IR reflektierende Verbundfilm 2 kann stark mit Zinn dotiertes In₃O₃ oder mit Fluor dotiertes SnO₂ umfassen, wobei dieser Halbleiteroxid-Film eine Dicke im Bereich von 80 bis 350 nm aufweist und er mit einem 120 nm dicken dielektrischen Film aus TiO₂ oder SiO₂ überzogen ist. In einer anderen Ausführungsform besteht der Infrarot reflektierende Film 2 aus einem Halbleiteroxid-Film, der auf einem TiO^-Film als Substrat angeordnet und mit einem Film aus SiO₂ überzogen ist. Bei dieser Ausführungsform betragen die jeweiligen Dicken der Filme Ti0₂-Halbleiteroxid-Si0₂ 130-15Ö-120 nm. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, betragen die Dicken der dielektrischen TiO₂- und SiO₂~Filme 130 bzw. 120 nm, jeweils + 10 nm. Der bevorzugte Dickenbereich für den Halbleiteroxid-Film aus In,
bis 250 nm.

Film aus In₂O.,:Sn oder SnO₂:F reicht von 130 bis 200 nm bzw. 130

Die Halbleiteroxid-Filme aus In₃O :Sn oder SnO₃:F können mit Hilfe der üblichen an der freien Luft ausgeführten Sprühtechnik auf die äußere oder innere Oberfläche der äußeren Lampenumhüllung aufgebracht werden. Bei dieser Technik wird das Halbleitermaterial auf Glassubstrate aufgesprüht, die auf 400⁰C oder höher erhitzt sind. Die SiO₂~Filme können durch Tieftemperaturhydrolyse von Siliziumverbindungen, wie Siliziumhalogeniden und organischen Silikatestern, erhalten werden. TiO₂-Filme kann man durch Tieftemperaturhydrolyse von z.B. TiCl. abscheiden.

Figur 2 veranschaulicht die spektrale Durchlässigkeit T und das spektrale Reflexionsvermögen R eines einzelnen 150 nm dicken In₃O₃:Sn-Films, der eine freie Trägerkonzentration von 1,3 χ 10 ^cm aufweist. Die emittierten Linien eines Hochdrucknatrium-

bogens (bei dem die Höhen der relativen Stärke entsprechen), sind entlang der horizontalen Achse aufgetragen. Der Anteil des durchgelassenen oder reflektierten Lichtes läßt sich auf der vertikalen Achse ablesen. Aus Figur 2 ergibt sich, daß der In₂O₃:Sn-FiIm im Bereich von 1000 bis 3000 nm stark reflektierend ist und ein geringes Absorptionsvermögen im sichtbaren Spektralbereich aufweist, der die Hauptemissionslinie des Natriums im Bereich von 600 nm (NaD) einschließt. Das durchschnittliche Absorptionsvermögen für sichtbares Licht des Verbundstoffes aus In₃O₃:Sn-FiIm und Glassubstrat beträgt ungefähr 0,03. Der sichtbare Abschnitt des Spektrums, der in Figur 2 veranschaulicht ist, erstreckt sich bis etwa 700 nm, während der dem sichtbaren Bereich nahe Infrarot-Bereich von 700 bis etwa 1000 nm reicht. Die diskreten infraroten Natriumemissionen, die von erregten atomaren Zuständen herrühren, erscheinen bei 1100, 1850 und 2100 nm. Diese Emissionen werden partiell zum Entladungsrohr und in das Plasma zurückreflektiert, wo sie teilweise reabsorbiert werden, und so die Verminderung der Eingangsleistung bewirken. Der reflektierende Film reflektiert auch kontinuierliche Infrarot-Emissionen zu dem Entladungsrohr zurück, die hauptsächlich von der Rekombination ionisierter Na„-Moleküle resultieren und zu einem gewissen Maße auch Strahlung von molekularen Natrium-Quecksilber-Komplexen, was die Lampenwirksamkeit weiter verbessert.

Die Verwendung eines einzelnen 150 nm dicken reflektierenden In-O.,:Sn-Filmes in Kombination mit einem Entladungsrohr, dessen Durchmesser größer ist als üblich, führt zu einer beträchtlichen Verbesserung der Wirksamkeit der Hochdruck-Natriumdampflampe. Ein Teil der Wirksamkeitszunahme ist das Ergebnis des vergrößerten Entladungsrohr-Durchmessers. Eine weitere Zunahme ergibt sich aus der partiellen Reflexion und Absorption der IR Emission des Plasmas aufgrund der Infrarot reflektierenden Wirkung des In_?0_:Sn. Der Einsatz des Infrarot reflektierenden Filmes ergibt einen merklichen Beitrag zur Verbesserung der Lampenwirksamkeit, insbesondere wenn man in Betracht zieht, daß in einer üblichen Hochdruck-Natriumdampflampe ungefähr 35% der Eingangsenergie als langwellige IR-Strahlung des erhitzten Aluminiumoxid-Entladungsrohres zerstreut werden.

AO

Das spektrale Reflexionsvermögen eines 150 nm dicken In₃O₃:Sn-Filmes, der mit einem 120 nm dicken Film aus SiO₂ überzogen ist, ist in Figur 3 dargestellt, wo zum erleichterten Vergleich auch das spektrale Reflexionsvermögen eines einzelnen 150 nm dicken In₃O₃:Sn-Filmes gezeigt ist. Es ist zu erkennen, daß für den überzogenen In-O :Sn-FiIm das Reflexionsvermögen im sicht-

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baren Bereich leicht reduziert ist, verbunden mit der durch den Druck verbreiterten NaD-Linie und daß das Reflexionsvermögen im Bereich der Natriumemissionslinie bei 819 nm (nahes Infrarot) erhöht ist. Diese beiden Wirkungen führen zu einer Erhöhung der Wirksamkeit des Verbundfilmes gegenüber der, die durch einen einzelnen In O₃:Sn-FiIm erhalten wird.

Figur 4 zeigt das spektrale Reflexionsvermögen eines In₃O₃:Sn-Filmes ähnlich dem in Figur 3, der jedoch in Abweichung von Figur 3 mit einem 120 nm dicken Film aus TiO₃ überzogen ist. Bei dieser Ausführungsform erhält man gegenüber einem einzelnen In₉O-:Sn-FiIm keine Zunahme der Wirksamkeit, da der Gewinn hinsichtlich der Reflexion der 819 nm-Linie aufgrund einer Abnahme in der Durchlässigkeit für die NaD-Linie wieder verloren geht. Der TiO_-Decküberzug verbessert jedoch die chemische Stabilität des In₃O₃:Sn-Filmes bei hoher Temperatur.

Das Reflexionsvermögen — — ■

einer bevorzugten Ausführungsform eines aus drei Schichten bestehenden Verbundfilmes aus einem 150 nm dicken In₃O₃:Sn-FiIm, der auf einem 130 nm dicken TiO₃-Filmsubstrat angeordnet und dann mit einem 120 nm dicken SiO₃-FiIm überzogen ist, kann der Figur 5 entnommen werden. Der Vergleich mit dem Reflexionsvermögen eines einzelnen 150 nm dicken In₃O₃:Sn-Filmes zeigt das erhöhte Reflexionsvermögen bei der im nahen Infrarot bei 819 nm liegenden Natriumlinie und ein vermindertes Reflexionsvermögen bei der sichtbaren NaD-Linie. Es wurde abgeschätzt, daß der Dreischicht-Verbundfilm eine Wirksamkeitszunähme von etwa 4% gegenüber einem einzelnen In₃O₃CSn-FiIm ergibt. Aufgrund des verstärkten Reflexionsvermögens im 819 nm-Bereich der Natriumemission ergibt der Dreischicht-Verbundfilm auch eine größere Wirksamkeit als ein Verbundfilm, der nur eine einzelne SiO^-Deckschicht aufweist.

4b

Bei jedem der vorbeschriebenen Infrarot reflektierenden Verbundfilme sollte die äußere Umhüllung ausreichend groß gemacht werden, um eine Beschädigung des Filmes aufgrund von überhitzung zu vermeiden.

Die vorliegende Erfindung schafft eine merkliche Verbesserung hinsichtlich der Wirksamkeit einer Hochdruck-Natriumdampflampe und hinsichtlich der chemischen Stabilität des Infrarot reflektierenden Halbleiteroxid-Filmes bei hoher Temperatur. Halbleiteroxid-Filme in Kombination mit dieelektrischen Filmen aus und SiO„ gestatten eine wirtschaftliche und wirksame Wiedergewinnung von Infrarotstrahlung, die dann vorteilhaft zu einem Entladungsrohr mit vergrößertem Durchmesser zurückreflektiert wird und dadurch die Wandtemperatur des Entladungsrohres im optimalen Bereich hält. Die Wirksamkeit einer Hochdruck-Natriumdampflampe mit einem Entladungsrohr mit vergrößertem Durchmesser, sowie den oben beschriebenen, verbesserten reflektierenden Verbundfilmen, ist größer als die einer ähnlichen Lampe, die nur einen einzelnen In„0_:Sn- oder SnO_:F-FiIm aufweist.

Claims

Patentan Sprüche

ρ.)Hochdruck-Natriumdampflampe mit

einem langgestreckten, sichtbares Licht durchlassenden, druckbeständigen Entladungsrohr mit Elektroden in den gegenüberliegenden Enden,

wobei das Entladungsrohr einen Innendurchmesser im Bereich von 10 bis 25 mm aufweist,

einem atomaren Natrium im Entladungsrohr, wobei das Natrium auf Anregung Energie im sichtbaren und Infrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und einer evakuierbaren äußeren Umhüllung, die das Entladungsrohr umgibt,

wobei auf der äußeren Umhüllung ein zusammengesetzter Infrarot reflektierender Film vorhanden ist, der einen In₂O^rSn-FiIm einschließt, der mit einem Dielektrikum überzogen, das ausgewählt ist aus TiO₂ und SiO₂ und der Verbundfilm einen beträchtlichen Anteil des sichtbaren Lichtes durchläßt und einen beträchtlichen Anteil des Infrarotlichtes zu

dem Entladungsrohr reflektiert, so daß eine ausreichende Menge des reflektierten Infrarotlichtes durch das Entladungsrohr absorbiert wird, um die Temperatur der Wandung des Entladungsrohres in einem optimalen Temperaturbereich zu halten.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der In₃O₃: S]
Bereich von 80 bis 350 nm aufweist.

zeichnet , daß der In„0_:Sn-FiIm eine Dicke im
3. Lampe nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der In₇O^:Sn-FiIm eine Dicke im Bereich von 130 bis 200 nm aufweist.
4. Lampe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß der Verbundfilm auf der inneren Oberfläche der äußeren Umhüllung vorhanden ist.
5. Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Verbundfilm im wesentlichen durchlässig ist für elektromagnetische Energie mit einer Wellenlänge im 600 nm-Bereich des elektromagnetischen
Spektrums, daß er jedoch die Energie mit einer Wellenlänge von mehr als 1000 nm im wesentlichen reflektiert.
6. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der optimale Temperaturbereich
von 1 400 bis 1 500⁰K reicht.
7. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Dielektrikum einen TiO₂-FiIm mit einer Dicke von 110 bis 130 nm umfaßt.
8. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Dielektrikum

einer Dicke von 110 bis 130 nm umfaßt.

zeichnet , daß das Dielektrikum einen SiO₂-FiIm mit
9. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Infrarot reflektierende Verbundfilm TiOr, In-O :Sn-und SiO₂-Filme in einer Reihenfolge auf der äußeren Glasumhüllung umfaßt.
10. Infrarot reflektierender Verbundfilm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der TiO₂- und der SiO₃-FiIm je eine Dicke im Bereich von 110 bis 130 nm haben und daß der In„0_:Sn-FiIm eine Dicke im Bereich von 130 bis 200 nm hat.
11. Infrarot reflektierender Verbundfilm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der TiOp-FiIm eine Dicke von 130 nm, der In₂O^rSn-FiIm eine Dicke von 150 nm und der SiO₂-FiIm eine Dicke von 120 nm aufweist.
12. Hochdruck-Natriumdampflampe mit

einem langgestreckten, für sichtbares Licht durchlässigen, druckbeständigen Entladungsrohr mit Elektroden in den gegenüberliegenden Enden,

wobei das Entladungsrohr einen Innendurchmesser von 10 bis 25 mm aufweist,

einem atomaren Natriummetall innerhalb des Entladungsrohrs, wobei dieses Natriummetall bei Erregung Energie im sichtbaren und infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert und

einer evakuierbaren äußeren Umhüllung, die das Entladungsrohr umgibt,

wobei die äußere Umhüllung einen Infrarot reflektierenden Verbundfilm trägt, der einen SnO₃:F-FiIm einschließt, der mit einem Dielektrikum überdeckt ist, das ausgewählt ist aus TiO- und SiO„ und der Verbundfilm einen beträchtlichen Anteil der Energie sichtbarer Wellenlänge durchläßt und einen beträchtlichen Anteil der Energie infraroter Wellenlänge zu dem Entladungsrohr reflektiert, so daß eine ausreichende Menge der reflektierten infraroten Energie durch das Entladungsrohr absorbiert wird, um die Temperatur der

Wandung des Entladungsrohrs in einem optimalen Temperaturbereich zu halten.
13. Lampe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der
reich von 80 bis 350 nm hat.

zeichnet , daß der SnO-rF-Film eine Dicke im Be-
14. Lampe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der SnO-:F-FiIm eine Dicke im Bereich von 130 bis 250 nm hat.
15. Lampe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß sich der SnO₂:F-Film auf der inneren Oberfläche der äußeren Umhüllung befindet.
16. Lampe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundfilm für elektromagnetische Energie mit einer Wellenlänge im 600 nm-Bereich des elektromagnetischen Spektrums im wesentlichen transparent ist, daß er jedoch für elektromagnetische Energie mit einer Wellenlänge mit mehr als 1000 nm im wesentlichen reflektierend wirkt.
17. Lampe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der optimale Temperaturbereich sich von 1 400 bis 1 500°K erstreckt.
18. Verbundfilm nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Dielektrikum einen TiO₂ ^-FiIm mit einer Dicke im Bereich von 110 bis 130 nm umfaßt.
19. Lampe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Dielektrikum einen SiO₂-FiIm mit einer Dicke im Bereich von 110 bis 130 nm umfaßt.
20. Lampe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot reflektierende Verbundfilm ΤχΟ_-, SnO_:F- und SiO₂-Filme aufeinanderfolgend auf der äußeren Glasumhüllung umfaßt.
21. Infrarot reflektierender Verbundfilm nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der TiO₂- und der SiO-FiIm je eine Dicke im Bereich von 110 bis 130 nm haben, und der SnO₂:F-Film eine Dicke im Bereich von 130 bis 250 nm aufweist.
22. Infrarot reflektierender Verbundfilm nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der TiO--Film eine Dicke von 130 nm, der SnO₂:F-Film eine Dicke von 150 nm und der SiO₃-FiIm eine Dicke von 120 nm aufweist.