DE102009009890A1

DE102009009890A1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE102009009890A1
Application number: DE102009009890A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Stockwald
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-08-26
Also published as: WO2010094557A1; US20110279031A1; CN102326225A; DE112010000668A5

Abstract

Die Hochdruckentladungslampe weist ein keramisches Entladungsgefäß und eine Füllung aus Metallhalogeniden MXn und Metallen M auf, die ausgewählt sind bei X ein Vertreter aus der Gruppe J, Br, Cl ist, wobei in der Füllung ein metallischer Anteil von M im stöchiometrischen Überschuss gegenüber MXn enthalten ist, und wobei die Konzentration des metallischen Anteils im Bereich 0,1 bis 20 mg/cmbeträgt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. diese Lampen sind für die Allgemeinbeleuchtung gedacht.
Stand der Technik
Aus der DE 25 19 377 und aus der EP 57 093 sind Lampen bekannt, bei denen Hg und HgJ2 gleichzeitig verwendet werden, wobei auch weitere Metallhalogenide wie Jodide von Na, Tl und Ca verwendet werden. Derartige Lampen werden für fotooptische Zwecke verwendet.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe mit Metallhalogenidfüllung bereitzustellen, die für die Allgemeinbeleuchtung geeignet ist, wobei sie gut heißzündfähig ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Bisherige Metallhalogenid-Lampen sind nur mit hoher Zündspannung typ. < 10–15 kVpk heisswiederzündfähig.
Das liegt im Wesentlichen am hohen Hg-Druck und den flüchtigen Metallhalogenid-Komponeten, sowei der hohen Brennertemperatur und deren zeitlichen Verlauf nach dem Abschaltvorgang.
Dies begrenzt die Nutzbarkeit und erfordert konstruktive Isolationsmassnahmen mit großem Raumbedarf und schränkt die Miniaturisierung der Lampen stark ein.
Bisher wurden keramsiche Lampen mit hoher Zündspannung mittels Heisszündgeräten gezündet.
Sockel-Fassungs-Systeme sind entsprechend der erforderlichen Isolationslängen zu dimensionieren.
Erfindungsgemäß ist die Nutzung von Metallhalogenid-Füllungen in keramischen Metallhalogenid-Lampen mit elementaren metallischen Zusätzen, derart, daß die Hg-Dosis einen Wert von typ. 50 mg/ccm deutlich, bevorzugt mittels einer Dosis < 10–1 mg/ccm, unterschreitet.
Als metallische Zusätze neben Hg eignen sich Metalle, die leicht flüchtige Metallhlogenide mit J, Br, Cl bilden, welche auch als Metallhalogenid in der Lampe gefüllt sind, wie z. B. In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sc weiterhin. Typische Dosis ist 0.1–15 mg/ccm.
Zur Verbesserung der Lichtfarbe und des Rotanteiles können MH-Zusätze des Li-, Na, Ca, verwendet werden. MH kann durch Hg-halogenide (z. B. HgI2, HgBr2, HgCl2) derart angereichert sein, daß Brennspannung in weiterem Bereich eingestellt werden kann.
Der Startgasdruck (typ. Ar Edelgase oder deren Mischung) der Lampen beträgt 15–1000 mbar.
Die Lampen zeigen einen schnellen Abfall der Heisswiederzündspannung und lassen sich mit Hilfe von erhöhten Resonanzzündspannungen < 6 kVpk durch externe Zündhilfen heisswiederzünden.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf keramische Metallhalogenidlampen mit kleiner und mittlerer Leistung bis etwa 250 W mit guter Heißzündfähigkeit.
Besondere Ausführungsbeispiele sind:
Die Lampe enthält Füllungs-Komponenten, die besonders gute Heißzündfähigkeit besitzt, das heißt deren Zündspannung sich nach Abschalten der Lampe deutlich verstärkt verringert.
Insbesondere geht es um die Nutzung von Metallhalogenid-Füllungen in keramischen Entladungsgefäßen mit elementaren metallischen Zusätzen, derart, daß die Hg-Dosis einen Wert von typ. < 50 mg/ccm bevorzugt ca. < 10–1 mg/ccm unterschreitet. Am besten sollte er 1 mg/cm³ unterschrieten.
Als metallische Zusätze (neben Hg) eignen sich Metalle M, die leicht flüchtige Metallahlogenide MXn (mit X = J, Br, Cl) bilden, welche auch als Metallhalogenid in der Lampe gefüllt sind, wie z. B. In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sn, Sc weiterhin.
Die Metallhalogenid-Füllung kann dabei insbesondere durch Hg-Halogenide HgX2 (z. B. HgI2, HgBr2, HgCl2) derart angereichert sein, daß die Brennspannung in einem größeren Bereich eingestellt werden kann.
Der Startgasdruck (typ. Ar, shcwerere Edelgase oder deren Mischung) der Lampen beträgt 15–1000 mbar kalt.
Typische Dosis der elementaren Metall-Komponente ist 0.1–15 mg/ccm abhängig vom Metalltyp.
Zur Verbesserung der Lichtfarbe und des Rotanteiles können außerdem Metall-Halogenide des Li, Na, Ca einzel oder in Mischung als Zusätze verwendet werden.
Der Startgasdruck (typ. Ar, Edelgase oder deren Mischung) der Lampen beträgt insbesondere 25–1000 mbar.
Typische Volumina des keramischen Entladungsgefäßes sind in Tab. 1 dargestellt. Tab. 1 Sollvolumina bei keramischem Entladugnsgefäßen

No Wattage Lichtfarbe V_soll [mm³] Hg-menge/mgHg/mg/ccr

1 20 W warmweiß 76,40 3,6 47,1

2 35 W warmweiß 158,79 2,6 16,4

3 70 W warmweiß 374,30 5,5 14,7
Beispiele:
Heißwiederzündbares keramisches Entladungsgefäß mit bauchiger Kontur:
20 W-Lampe mit Brennervolumen von 80 mm³:
Füllungsbestandteile: Hg
35 W-Lampe 160 mm³
70 W-Lampe 375 mm³
70 W-Beispiele mit geringem oder geringem/keinem Hg-Anteil mit/In-Halogenid/metallischem Zn-Zusatz.
Die Lampenkonstruktion kann im Außenkolben leitfähige Zündhilfen enthalten (z. B. kapazitive, aufgesinterte oder über Aufpressen ankontaktierte Leiterführungen, die eine kapazitive Kopplung der Elektrodenpotentiale an der Außenwand des Entladungsgefäßes erzeugen und dadurch überhöhte Feldstärken in den Bereichen der Elektrodenspitzen bzw. entlang des Elektroden-Durchführungs-Schaftes erzeugen.).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 eine Hochdruckentladungslampe mit Entladungsgefäß;
2–5 weitere Ausführungsbeispiele.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
1a und 1b zeigen schematisch je eine Entladungslampe 1. Sie ist ihrem Wesen nach eine Keramik-Lampe. Das Entladungsgefäß 2 aus Al2O3-Keramik hat einen gegebenen Innendurchmesser ID, beispielsweise 2 bis 5 mm Innendurchmesser ID, und eine gegebene Innenlänge IL, beispielsweise 10 bis 15 mm Innenlänge IL. Die Füllung enthält beispielsweise NaJ, NaBr, InBr, InJ, CeJ3, CeBr3, Xe, HgJ2 und Hg. Das Entladungsgefäß enthält zwei Elektroden, die sich gegenüberstehen.
Das Entladungsgefäß ist langgestreckt (1a) mit abgerundeten Enden oder bauchig (1b).
Die Lampe hat einen Außenkolben und einen keramischen Sockel.
2 zeigt ein langestrecktes, abgerundetes Entladungsgefäß 2 im Detail mit Bemaßung.
Tab. 2a zeigt mehrere Füllungen für Entladungsgefäß gemäß 2. Tab. 2b zeigt Füllungen für Entladungsgefäße mit bauchiger Form.
Tab. 3 zeigt die Zusammensetzung einer Schmelze für Tab. 2a.
Tab. 4 zeigt Füllungen für elliptische Entladungsgefäße.
Tab. 5 zeigt Schmelzenzusammensetzungen für die Füllungen aus Tab. 4
3 zeigt Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Lampe in zwei um 90° gedrehten Ansichten (3 und 3b).
4 zeigt eine Lampe mit langgestrecktem abgerundeten Entladungsgefäß in einem evakuierten Außenkolben.

5a, 5b zeigt zwei um 90° gedrehte Seitenansichten einer Lampe mit Zündstreifen 20 aus Pt, der außen am Entladungsgefäß entlanggeführt ist. Er ist achsparallel und erstreckt sich vom ersten Ende 21 über das Entladungsvolumen 22 bis zum zweiten Ende 23. an das Ende setzen jeweils noch Kapillaren 24 an. Tab. 2b

Nr	Fül- lung 1	Füllung 2	Hg	Füll- druck	Füll- gas	Bemerkung Mit Nb
V-1	MHS 8 mg	Zn 3,0 mg	0,0	1000 mbar	Xe	12 mm Eo-Abst + Normalgestell-
V-2	MHS 8 mg	Zn 3,0 mg InJ 0,3 mg	0,0	1000 mbar	Xe	Einfachem Zündhilfsdraht
V-3	MHS 7 mg	Zn 3,0 mg MnJ2 1 mg	0,0	1000 mbar	Xe	Gleichmäßige Einschmelzung

Tab. 3 Beispiel MH-Füllung Schmelzenzusammensetzung

Schmelze	Komponente	Gewichts-%
MHS
	CaJ2	34,60
	CeJ3	4,20
	NaJ	58,10
	TlJ	3,10

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 2519377 [0002]
- EP 57093 [0002]

Claims

Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß, das zwei Elektroden und eine Metallhalogenidfüllung in einem Entladungsvolumen V enthält, wobei die Füllung ein Startgas enthält, ausgewählt aus der Gruppe der Edelgase einzeln oder in Mischung, wobei die Füllung weiterhin Metallhalogenide enthält, ausgewählt einzeln oder in Mischung aus der Gruppe MXn, wobei M ein Vertreter aus der Gruppe In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sn, Sc, Hg ist, und wobei X ein Vertreter aus der Gruppe J, Br, Cl ist, wobei weiterhin in der Füllung ein metallischer Anteil von M im stöchiometrischen Überschuss gegenüber MXn enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des metallischen Anteils im Bereich 0,1 bis 20 mg/cm³ beträgt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung gleichzeitig zu jedem enthaltenen Metallhalogenid MXn auch das zugehörige Metall M im Überschuss enthält.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Konzentration von Hg in der Füllung maximal 1 mg/cm³ beträgt und insbesondere null ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung gebundenes Hg in Form des Halogenids HgX2 enthält.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung mindestens eines der Metallhalogenide NaX, LiX, CaX2 enthält.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung zusätzlich mindes tens ein Halogenid der Seltenerdmetalle SE in Form von SEX3 enthält, wobei SE insbesondere Ce ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Entladungsgefäß ein Zündhilfsmittel an der Außenwand aufweist.