DE1489406C3

DE1489406C3 - Hochdruck-Quecksilberdampf entladungslampe

Info

Publication number: DE1489406C3
Application number: DE1489406A
Authority: DE
Inventors: Thomas Holmes; Cornelis Adrianus Joannes Jacobs; Taeke Tol
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1962-05-02
Filing date: 1963-04-27
Publication date: 1979-05-23
Also published as: CH424981A; DE1489406A1; BE631755A; GB1008339A; ES287553A1; NL277954A; DE1489406B2; DK103575C; NL137797C; OA00836A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einem geschlossenen Entladungsgefäß,¹ das ein E'delgas, Quecksilber, Thallium, Indium, Natrium und Jod enthält und dessen Temperatur beim Betrieb höher als 600"C ist, wobei die Jodinenge mindestens äquivalent der Summe der Elemente Thallium, Indium und Natrium ist und kleiner ist als das Äquivalent der Summe tier Elemente Quecksilber, Thallium, Indium und Natrium, und wobei die Natriummenge größer ist als die beim Betrieb verdampfende Menge.

Lampen dieser Art haben eine Entladung, die beim Betrieb dadurch eingeschnürt ist, daß der Druck im Entladungsgefäß beim vorgeschriebenen Strom und der sich daraus ergebenden hohen Temperatur stark ansteigt. · ■ .

Obwohl durch den hohen Druck das Spektrum der ausgesandten Strahlung sehr breit ist, ist die Farbwiedergabe einer solchen Lampe nicht ideal. Insbesondere im roten Teil des Spektrunis ist die Intensität der aiisgesandten Strahlung meistens gering. Es ist schon seit langem bekannt, daß das Licht einer Quecksilberdampfentladungslampe dadurch farblich verbessert werden kann, daß dem Quecksilber noch andere Metalle zugesetzt werden (schweizerische Patentschrift 2 08 846). Dies hat aber ilen Nachteil, daß bei praktisch zulässigen Temperatur- und Druckwerten ein zu niedriger Dampfdruck der zugesetzten Metalle erreicht wird.

Aus der genannten schweizerischen Patentschrift 2 08 846 ist eine Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einem abgeschlossenen lichtdurchlässigen Kolben bekannt, der zwei feste ßogcnelcktröden und Quecksilber enthält, dessen Dampfdruck im Betrieb bei völlig verdampftem Quecksilbervorrat etwa I bis 15 Atmosphären beträgt, und der so bemessen ist, daß sein kältester Teil im Betrieb eine Temperatur von mindestens 600"C annimmt. Durch die relativ hohe Betriebstemperatur des Kolbens sowie einem Zusatz von Thallium, dessen Menge so groß gewählt ist, daß im Betrieb stets überschüssiges Thallium auf der Gefäßwand vorhanden ist, läßt sich eine gewisse Steigerung

") der Lichtausbeule gegenüber reinen Quecksilberlampen erzielen. Bei dieser bekannten Lampe ist aber die Färb wiedergabe unbefriedigend.

Es ist auch schon seit langem bekannt, daß man das Licht einer Qiieeksilberlampe, das an sich eine für die

ίο Praxis unbrauchbare Farbwiedergabe hat, dadurch farblich verbessern und insbesondere weißes Licht erzeugen kann, wenn man eine Mischung von Iodverbindungen, beispielsweise des Natriums, Indiums und Thalliums, einführt. Ein Überschuß beispielsweise

ι; von Jod kann die erwünschte Wirkung erhöhen. Eine solche Lampe ist beispielsweise in der deutschen Patentschrift I Jl 7)2 beschrieben, doch handelt es sich hierbei um eine Bogenlampe mit mindestens einer flüssigen Quecksilberelektrode. Die Verwendung von

jo Quecksilberelektrode!! beschränkt jedoch die maximale Tcniperalur der kältesten Stelle der Lampe auf etwa .M¹T¹C. Diese Temperatur ist /u niedrig, um eine ausreichende Menge der Iodverbindungen /u verdampfen.

.·) Gegenstand des alteren Patents Il 84 008 ist bereits eine Quecksilberdampf-1 lochdruckentludungsl.ιmpe, die bei einem Betriebsdruck von vorzugsweise 4 bis SO Atmosphären eine im Betrieb restlos verdampfende Qiiecksilbermenge sowie zur Farbverbesserung dienen-

;o de metallische Zusätze enthält. Bei diesen Zusätzen, die gleichzeitig mit dem Quecksilber zum Leuchten angeregt werden, kann es sich beispielsweise um Natriumiodid oder Thalliumjodid oder auch um andere Halogenverbindungen handeln. Die Menge mindestens

si einer der Halogenverbindungen, bezogen aut 'das Quecksilber, soll vorzugsweise 10 bis 50 Gewichtsprozent betragen. Mit der vorgeschlagenen Lampe wird gegenüber den bekannten Quecksilberdampflampen clic I.iehtausbeute helrüihtlich gesteigert.

to E.S sind ferner bereits Hochdruck Quecksilberdamplentladungslantpen eingangs erwähnter Art vorgeschlagen worden (Patent 14 64 181). Die Betriebstemperatur von mindestens 600"C gewährleistet einen genügend hohen Partialdruck der in tier Lampe gebildeten 'Jodide.

ι; Obwohl mit den vorgeschlagenen Lumpen* sich hohe l.ichtausbeuten und gewisse Farbkorrektureii erreichen lassen, sind diese Lampen nicht alle für Aligemeinbeleuchtung geeignet.

Der Erfindung liegt die Aulgabe zugrunde, Hoch-

.-><> druckQiiecksilberdampfentladungslampen eingangs erwähnter Art zu schaffen, die weißes Licht mit einer guten Farbwiedergabe aussenden und somit für Allgemeinbelcuchtung geeignet sind.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß

r> die Thalliummenge 1,75 bis 6,00 Gewichtsprozent der Quecksilbermenge und die Indiummenge 0,10 bis 2,10 Gewichtsprozent der Quecksilberuienge beträgt.

Eine Lampe nach der Erfindung hat eine besonders gute Farbwiedergabe durch Anwendung der Iodide der

M) Elemente Thallium, Indium, Natrium zusammen mit Quecksilber, wenn die soeben genannten Bedingungen erfüllt werden. Außerdem ist die I.ichtausbeute, d. h. die Anzahl Lumen pro Watt, besonders hoch; sie kann unter Umständen mehr als 100 Lumen pro Watt betragen,was mit einer nur Quecksilber enthaltenden Lampe nicht erzielbar ist.

Die Thalliumnienge darf nicht größer als 6,00 Gewichtsprozent der Quecksilbermenge sein, da sonst

beute, d. h. die Anzahl Lumen pro Watt, besonders hoch; sie kann unter Umständen mehr als 100 Lumen pro Watt betragen, was mit einer nur Quecksilber enthaltenden Lampe nicht erzielbar ist.

Die Thalliummenge darf nicht größer als 6,00 Gewichtsprozent der Quecksilbermenge sein, da sonst die Farbe des ausgesandten Lichtes zu grün wird; die Thalliummenge darf jedoch nicht geringer als 1,75 Gewichtsprozent sein, da sonst die Lichtausbeute der Lampe zu niedrig wird.

Die Indiummenge darf nicht mehr als 2,50 Gewichtsprozent der Quecksilbermenge betragen, da sonst die Farbe des ausgesandten Lichtes zu violett wird; bei weniger als 0,10 Gewichtsprozent wird die Farbe zu grün.

Wenn weniger Natrium als die beim Betrieb verdampfende Menge vorhanden ist, wird die Farbe des ausgesandten Lichtes grünlich, und die Lichtausbeute der Lampe nimmt ab.

Die Jodmenge muß die eingangs erwähnten Bedingungen erfüllen, um die genannten Elemente in Jodidform in die Entladung zu bringen und eine Schwärzung der Gefäßwand zu verhüten. Bei zu großer Jodmenge entsteht eine hohe Zündspannung.

Die Temperatur des Entladungsgefäßes muß höher als 600° C sein, weil sonst die Jodide der Metalle nicht genügend verdampfen.

Die beste Lichtausbeute und die beste Farbwiedergabe wird erhalten, wenn die Thalliummenge 3,50 bis 5,50 Gewichtsprozent und die Indiummenge 0,50 bis 1,50 Gewichtsprozent der Quecksilbermenge beträgt.

Vorzugsweise wird die Quecksilbermenge derart gewählt, daß pro cm Bodenlänge 5 bis 20 mg Quecksilber vorhanden ist, da dann bei der vorgeschriebenen elektrischen Belastung eine hohe Lichtausbeute und eine gute Farbwiedergabe erhalten wird.

Es ist wichtig, den Wärmeverlust des Entladungsgefäßes in einer Lampe gemäß der Erfindung zu beschränken. Man will nämlich die Resonanzstrahlung der Elemente Thallium, Indium und Natrium erzeugen. Zu diesem Zweck ist eine niedrige Stromdichte in der Gasentladung erforderlich, aber zur Erzielung des hohen Druckes muß die Temperatur des Entladungsgefäßes genügend hoch sein. Zu diesem Zweck kann man bei einer Lichtquelle gemäß der Erfindung das Gasentladungsgefäß in einem Außenkolben anordnen. Der Raum zwischen dem Gasentladungsgefäß und dem Außenkolben wird dann vorzugsweise entlüftet. Um das Vakuum zu verbessern und aufrechtzuerhalten, ist es erwünscht, in diesem Raum ein Getter, z. B. Barium, anzuordnen. Eine weitere Herabsetzung des Wärmeverlustes kann auch dadurch erhalten werden, daß auf wenigstens einer Seite des Außenkolbens eine ultrarotreflektierende Schicht angeordnet wird. Diese Schicht muß sich dann vorzugsweise über wenigstens die Hälfte der Oberfläche des Außenkolbens erstrecken. Die ultrarotreflektierende Schicht besteht vorzugsweise aus leitendem Zinnoxyd, da dieses bei einer derartigen Dicke, daß wenig Absorption der sichtbaren Strahlung auftritt, eine hohe Reflexion für die Ultrarotstrahlung hat. Eine solche Schicht hat dann einen Widerstand von 10 bis 100 Ohm pro Flächeneinheit. Die Erfindung wird nunmehr an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Zeichnung ist im Maßstab 1:1 eine Lampe gemäß der Erfindung mit einem Quarzglasentladungsgefäß 1 dargestellt. In diesem Entladungsgefäß befinden sich Elektroden 2 und 3, die mit Stromzuführungsdrähten 4 und 5 verbunden sind. Das Entladungsgefäß ist in einem entlüfteten Glaskolben 6 angeordnet. Das Vakuum im Kolben 6 wird durch ein Getter 7 verbessert und aufrechterhalten. Die Innenseite des Kolbens 6 ist mit einer dünnen, aus leitendem Zinnoxyd bestehenden Schicht 8 mit einem Widerstand zwischen 30 und 60 Ohm pro Flächeneinheit bedeckt.

Mit einer Lampe gemäß der Erfindung sind Messungen mit verschiedenen Füllungen des Entladungsgefäßes durchgeführt. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle aufgeführt.

	Hg	HgJ₂	TlJ	In	NaJ	J-2	Lm/W	Farbe
	in mg	in mg	in mg	in mg	in mg	in mg		des Lichtes
1	50		4,1	1,1	5	8,5	85,6	rosa-weiß
2	80	—	5,0	0,8	30	8,3	108,0	weiß
3	80	—	5,8	0,8	10	8,2	102,7	weiß
4	80	—	6,2	0,9	38	7,4	100,0	weiß
5	80	—	5,7	0,7	34	4,4	104,6	weiß
6	74	13,5	3,0	0,9	27	—	84,8	violett-weiß
7	74	13,4	5,7	0,1	10	—	102,5	grün-weiß
8	74	13,6	5,7	0,2	3-0	—	105,0	weiß
9	64	13,6	5,8	0,9	13	—	102,4	weiß
10	84	14,5	8,3	1,5	14	—	100,0	grün-weiß
11	74	13,3	5,8	1,2	23	—	102,8	weiß
12	84	13,6	5,4	0,6	24	—	98,8	weiß

Die in der Tabelle erwähnten Elemente oder Verbindungen sind als solche in die Entladungsröhre gebracht. Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist ein Teil des Jods immer gebunden an Thallium und Natrium eingebracht. Bei den Versuchen 6 bis 12 ist ein Teil des Jods gebunden an Quecksilber eingebracht. Bei

den Versuchen 1 bis 5 ist zusätzliches Jod als Element in die Röhre gebracht. In allen Fällen erfüllt die Gesamtjodmenge die obenerwähnten Bedingungen.

Die Belastung der Lampe betrug bei allen Versuchen etwa 600 W.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 1 lochdruck-Quecksilberdampfentladiingslampe mit einem geschlossenen Entladungsgefäß, das ein Edelgas, Quecksilber, Thallium, Indium, Natrium und Jod enthält und dessen Temperatur beim Betrieb höher als 600'C ist, wobei die Jodmenge mindestens äquivalent, der Summe der Elemente Thallium. Indium und Natrium ist und kleiner ist als das Äquivalent der Summe der Elemente Quecksilber. Thallium, Indium und Natrium, und wobei die Nutriiimmenge größer ist als die beim Betrieb verdampfende Menge, dadurch gekennzeichnet, daß die Thalliummenge 1,7") bis 6,00 Gewichtsprozent der Quecksilbermenge und die Indiummenge 0,10 bis 2,50 Gewichtsprozent der Qiiecksilbermenge beträgt.

2. Lumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thalliummenge 3,5O bis 5,¹JO Gewichtsprozent der Qiiecksilbermenge und die lndiiimmenge 0,50 bis 1,50 Gewichtsprozent der Qneeksilbernienge betragt.

3. Lumpe nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro cm Bogenlänge 5 bis 20 mg Quecksilber vorhanden sind.