DE1814095A1

DE1814095A1 - Arc discharge lamp

Info

Publication number: DE1814095A1
Application number: DE19681814095
Authority: DE
Inventors: Larson Daniel Alfred Cedar G T
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1967-12-19
Filing date: 1968-12-11
Publication date: 1969-06-26
Also published as: DE1814095C3; GB1189910A; DE1814095B2

Description

Bogenentladungslampe Zusatz zu Patent ......................... Arc discharge lamp addendum to patent .........................

(Patentaiiia. P 15 89 400.5) Die Erfindung betrifft eine Bogenentladungslampe mit einer langgezogenen Entladungsröhre mit vorbestimmtem Volumen, mit Entladungselektroden, die innerhalb der Entladungsröhre an deren Enden angeordnet sind und eine bestimmte Bogenlänge definieren und mit einer in der Entladungsröhre vorgesehenen Füllung, welche im wesentlichen aus bestimmten Mengen von Quecksilber, Dysprosius, Thallium, Jod und einem ionisierbaren Startedelgas besteht nach Patent 0 ntspr. deutscher Patentamaeldung P 15 89 400.5). (Patentaiiia. P 15 89 400.5) The invention relates to an arc discharge lamp with an elongated discharge tube with a predetermined volume, with discharge electrodes, which are arranged inside the discharge tube at its ends and a certain Define the arc length and with a filling provided in the discharge tube, which essentially consists of certain amounts of mercury, dysprosius, thallium, Iodine and an ionizable starting noble gas exist according to patent 0 ntspr. German Patent application P 15 89 400.5).

Bisher wurden relativ kleine Kurzbogenlampen, die bis zu 500 Watt ausgelegt waren, ausschließlich als fotografische Projektionslampen oder zur Studiobeleuchtung bei fotograSischen oder Fernsehaufnahmen verwendet. Die bisher verfügbaren Kurzbogenlampen hatten den Mangel, daß sie entweder eine gute Parbausbeute, aber einen niedrigen Wirkungsgrad oder einen hohen Wirkungsgrad, aber eine schlechte Farbausbeute zeigten.So far, they have been relatively small short-arc lamps that can deliver up to 500 watts were designed exclusively as photographic projection lamps or for studio lighting used in photographic or television recordings. The previously available short-arc lamps lacked the fact that they either had a good booty, but a low one Efficiency or high efficiency but poor color yield.

Ein Beispiel für Kurzbogenlampen, die eine gute Farbausbeute aber einen niedrigen Wirkungsgrad haben, sind Xenonlampen. Diese produzieren nur 25.Lwnen pro Watt. Im Gegensatz dazu haben beispielsweise Quecksilberkurzbogenlampen eine schlechte Farbausbeute, aber einen hohen Wirkungsgrad; sie erzeugen etwa 50 Lumen pro Watt. Xenonlampen sind bisher zur Studiobeleuchtung, für Farbprojektionssysteme und als Sonnensimulator verwendet worden. Quecksilberlampen sind dagegen meistens zur Schwarz-Weiß-Projektion und als Suchlampen verwendet worden. Sowohl für Sonnensiaulationszwecke als auch zur Erzeugung von Suchlicht sind im allgemeinen beträchtliche Leistungen erforderlich.An example of short arc lamps that have a good color yield, however Xenon lamps are low in efficiency. These produce only 25.Lwnen per watt. In contrast, mercury short-arc lamps, for example poor color yield, but high efficiency; they generate about 50 Lumens per watt. Xenon lamps have so far been used for studio lighting, for color projection systems and has been used as a solar simulator. Mercury lamps, on the other hand, are mostly been used for black and white projection and as search lamps. Both for solar simulation purposes as well as for generating search light are generally considerable achievements necessary.

Eine ideale Lichtquelle soll geringe Abmessungen haben, und das mit dieser Lichtquelle erzeugte Licht soll ein breites Spektrum und eine gute Farbausbeute aufweisen, so daß es für Farbprojektionszwecke, zur Farbfotografie und zur Studiobeleuchtung beim Farbfernsehen verwendet werden kann.An ideal light source should have small dimensions, and that with The light produced by this light source should have a broad spectrum and good color yield have so that it can be used for color projection purposes, for color photography and for studio lighting can be used in color television.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtquelle anzugeben, welche geringe Abmessungen aufweist und deren Wirkungsgrad im Vergleich zu den bisher bekannten Kurzbogenlampen wesentlich höher ist.The invention is based on the object of specifying a light source, which has small dimensions and its efficiency compared to the previous known short arc lamps is much higher.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kurzbogenlampe anzugeben, welche geringe Abmessungen und eine gute Farbausbeute aufweist.A further object of the invention is to specify a short-arc lamp, which has small dimensions and a good color yield.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kurzbogenlampe anzugeben, welche sowohl durch einen hohen Wirkungsgrad als auch durch eine gute Farbausbeute gekennzeichnet ist und die insbesondere für Farbprojektionssysteme, zur Farbfotografie und zur Studiobeleuchtung bei Parbfernsehaufnahmen geeignet ist.Another object of the invention is to provide a short arc lamp indicate which both by a high degree of efficiency and by a good Color yield is characterized and which is particularly important for color projection systems, is suitable for color photography and for studio lighting for TV recordings.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist eine Bogenentladungslaspe der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung 0,05 bis 0,5 Milligramm Thalliumjodid pro cm3 des Röhrenvolumens, 0,07 bis 0,5 Milligramm metallisches Dysprosium pro cm3 des Röhrenvolumens, 0,2 bis 1,5 Milligramm Quecksilberjodid pro cm3 des Röhrenvolumens und 5 bis 25 Milligramm Quecksilber pro cm3 des Röhrenvolumens enthält, wobei bei vollständiger Verdampfung des Quecksilbers und bei nahezu vollständiger Verdampfung des Thalliums und Dysprosiums eine hohe Ausbeute-an weißem Licht erzeugt wird.To solve these problems, an arc discharge lamp is the one introduced at the beginning described type characterized in that the filling 0.05 to 0.5 milligrams Thallium iodide per cm3 of the tube volume, 0.07 to 0.5 milligrams metallic dysprosium per cm3 of the tube volume, 0.2 to 1.5 milligrams of mercury iodide per cm3 of the tube volume and 5 to 25 milligrams of mercury per cm3 of the tube volume contains, with complete evaporation of the mercury and with almost complete Evaporation of the thallium and dysprosium produces a high yield — of white light will.

Nachfolgend wird nunmehr ein Ausführungebeispiel der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erklärt. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kurzbogenlampe, die mit nur einem Anschlußende versehen ist und die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist; Fig. 2 ein Diagramm der spektralen Lichtverteilung einer Lampe, die gemäß der Erfindung konstruiert ist.An exemplary embodiment of the invention will now be given below Hand of the accompanying drawings explained. 1 shows a side view a short arc lamp which is provided with only one connection end and which according to of the present invention; 2 shows a diagram of the spectral light distribution a lamp constructed in accordance with the invention.

Fig. 1 zeigt eine konventionelle Kurzbogenlampe, die mit der Bezugszahl 10 versehen ist und eine innere Bogenröhre 12 aus Quarz oder einem anderen Strahlung mit hoher Temperatur durchlassenden Material enthält. Die innere Bogenröhre 12 enthält zwei Wolframelektroden 14, von denen mindestens eine thermionisch emittiert. Um die innere Bogenröhre 12 fest zu lagern, und mit einer Leistungsquelle zu verbinden, ist sie innerhalb eines röhrenförmigen äußeren Kolbens 16 mittels Leitern 18 und 20 gehalten, welche untereinander einen Abstand aufweisen und an einem Ende in einem herkömmlichen Glasfluß 22 sitzen.Fig. 1 shows a conventional short arc lamp with the reference number 10 and an inner arc tube 12 made of quartz or other radiation contains high temperature permeable material. The inner arc tube 12 contains two tungsten electrodes 14, of which at least one emits thermionically. Around to fix the inner arc tube 12 and to connect it to a power source, it is within a tubular outer bulb 16 by means of conductors 18 and 20 held, which have a distance from one another and at one end in one conventional glass flux 22 sit.

Die Leiter 18 und 20 sind mit den Elektroden 14 über herkömmliche Leitungsdrähte und eine bandförmige Dichtungseinheit 19 verbunden. Um die Lampe 10 geeignet halten zu können, ist eine Fassung 24 vorgesehen, die an dem abgedichteten Ende des äußeren Kolbens 16 befestigt iat. Der äußere Kolben und die Fassung 24 bilden zusammen eine Lampeneinheit, welche in Aussehen und Große den normalen Glühprojektorlampen entspricht. Soll die erfindungsgemäße Lampe nicht für ein Projektionssystem, sondern beispielsweise als Solarsimulator, zur Studiobeleuchtung oder zur Farbfotografie verwendet werden, so kann statt der in Fig. 1 gezeigten Passung 24 eine andere Fassung verwendet werden.The conductors 18 and 20 are connected to the electrodes 14 via conventional means Lead wires and a band-shaped seal unit 19 are connected. To the lamp To be able to hold 10 suitable, a socket 24 is provided, which is attached to the sealed End of the outer piston 16 attached iat. The outer piston and socket 24 together form a lamp unit, which in appearance and size correspond to normal incandescent projector lamps is equivalent to. Should the lamp according to the invention not be used for a projection system, but rather for example as a solar simulator, for studio lighting or for color photography can be used instead of the in Fig. 1 shown fit 24 another version can be used.

Der Abstand zwischen der Bogenrdhre 12 und dem äußeren Kolben 16 kann evakuiert oder mit einem inerten Gas wie beispielsweise trockenem Stickstoff gefüllt werden. Im allgemeinen werden bei Kurzbogenlampen der beschriebenen Art Bogenröhren verwendet, welche ein Innenvolumen von weniger als 3,5 cm3 aufweisen und einen Elektrodenabstand von weniger als 10 Millimeter haben.The distance between the curved pipe 12 and the outer piston 16 can evacuated or filled with an inert gas such as dry nitrogen will. In general, arc tubes are used in short arc lamps of the type described are used, which have an internal volume of less than 3.5 cm3 and an electrode spacing of less than 10 millimeters.

Bisher bekannte Kurzbogenlampen dieses Typs enthalten im allgemeinen Quecksilber oder Xenon als Füllgas zur Aufrechterhaltung der Entladung. In der Lampe, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wird wahrend der Herstellung in der Bogenröhre eine Füllung zur Aufrechterhaltung der Entladung vorgesehen, welche vorbestimmte Mengen von Thalliumjodid, metallischem Dysprosium, Quecksilberjodid und Quecksilber zusammen mit einem inerten ionisierbaren Startgas bei einem Druck von etwa 60 mm Quecksilbersäule enthält.Heretofore known short arc lamps of this type generally contain Mercury or xenon as filling gas to maintain the discharge. In the lamp formed in accordance with the present invention is made during manufacture a filling is provided in the arc tube to maintain the discharge, which predetermined amounts of thallium iodide, metallic dysprosium, mercury iodide and mercury together with an inert ionizable starting gas at a pressure of about 60 mm of mercury.

Dazu kbirnen geringe vorbestimmte Mengen von zusätzlichen Materialien wie beispielsweise Indiunijodid hinzugefügt werden, wodurch gewünschte spezifische Farbkorrekturen oder das Hervortreten einer bestimmten Farbe erreicht werden.For this purpose, small, predetermined amounts of additional materials can be used such as indiuniodide can be added, creating desired specific Color corrections or the emergence of a specific color can be achieved.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Lampe weist innerhalb der Bogenröhre eine die Entladung aufrechterhaltende Füllung auf, welche etwa 5 bis 25 Milligramm Quecksilber, 0,2 bis 1,5 Milligramm Quecksilberjodid, 0,05 bis 0,5 Milligramm Thalliumjodid und etwa 0,07 bis 0,5 Milligramm Dyeprosiummetall pro cm3 für das Kubikvolumen und ferner ein ionisierbares inertes Startgas enthält, welches vorzugsweise Argon unter einem Druck von etwa 60 mm Quecksilbersäule ist.The lamp formed in accordance with the present invention has inside The arc tube has a discharge-sustaining filling, which is about 5 to 25 milligrams of mercury, 0.2 to 1.5 milligrams of mercury iodide, 0.05 to 0.5 milligrams of thallium iodide and about 0.07 to 0.5 milligrams of dyeprosium metal per cm3 for the cubic volume and also contains an ionizable inert starting gas, which is preferably argon at a pressure of about 60 mm of mercury.

Zeine Kurzbogenlampe gemäß Fig. 1 mit einem Innenvolumen von 2,76 cm3 und einem Elektrodenabstand von 7 mm war beispielsweise mit 0,4 Milligramm Thalliumjodid, 0,5 Milligramm metallischem Dysprosium, 1,5 Milligramm Quecksilberjodid und 38 Milligramm Quecksilber sowie mit Argon unter einem Druck von 60 mm Quecksilbersäule gefüllt. Die Lampe arbeitete anfangs mit einem Spannungsabfall von 65 Volt bei einer Leistungsaufnahme von 300 Watt und zog einen Strom von 5,12 Ampere. Der Wirkungsgrad der Lampe lag etwa bei 72,3 Lumen pro Watt. Dabei zeigte die Lampe eine außerordentlich gute Farbausbeute bei beleuchteten Objekten. Die Lampe arbeitete mit einer minimalen Kaltflecktemperatur von mindestens 6500 C.A short arc lamp according to FIG. 1 with an internal volume of 2.76 cm3 and an electrode gap of 7 mm was for example with 0.4 milligrams of thallium iodide, 0.5 milligrams of metallic dysprosium, 1.5 milligrams Mercury iodide and 38 milligrams of mercury as well as with argon under one pressure filled by 60 mm of mercury. The lamp initially worked with a voltage drop of 65 volts with a power consumption of 300 watts and drew a current of 5.12 Amp. The efficiency of the lamp was around 72.3 lumens per watt. It showed the lamp produces an extraordinarily good color yield with illuminated objects. the The lamp worked with a minimum cold spot temperature of at least 6500 C.

Die geringen Abmessungen der Lampe, das breite Farbspektrum ihres Lichtes und die gute Farbausbeute machen diese Lampe sowohl ideal für Farbprojektionssysteme als auch zur Farbfotografie und zur Studiobeleuchtung bei Farbfernsehaufnahmen. Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Lampe stellt ferner eine Lichtquelle dar, welche sowohl den hohen Wirkungsgrad konventioneller Quecksilberkurzbogenlaspen als auch die gute Farbausbeute konventioneller Xenonkurzbogenlampen vereint. In der erfindungsgemäßen Lampe sind also die gunstigen Eigenschaften der bekannten Lampen vereinigt.The small dimensions of the lamp, the wide range of colors of yours The light and the good color yield make this lamp ideal for color projection systems as well as for color photography and for studio lighting for color television recordings. The lamp formed in accordance with the present invention also provides a light source which both demonstrate the high efficiency of conventional mercury short-arc lasers and the good color yield of conventional xenon short-arc lamps. In the lamp according to the invention are therefore the favorable properties of the known Lamps united.

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die bei der Herstellung von Weißlichtkurzbogenlampen mit einem hohen Wirkungsgrad auftretenden Probleme sehr unterschiedlich von denen sind, die bei der Entwicklung von wesentlich größeren Hochdruckquecksilberdampf-Entladungslampen des additiven Typs auftreten. Der Startgasdruck muß im allgemeinen mehr als zweimal so hoch sein und die Quecksilberladung muß entsprechend wesentlich höher sein, um den Bogen zu erzeugen, und den gewunschten Spannungsabfall während des Betriebes der Lampe aufrechtzuerhalten. Andererseits müssen die Mengen von Metall und Metalljodiden, die als Zusätze verwendet werden, wesentlich geringer sein, als es für konventionelle Quecksilberlampen des additiven Typs erforderlich ist.From the above it can be seen that in the manufacture problems arising from white-light short-arc lamps with a high degree of efficiency are very different from those involved in developing much larger ones High-pressure mercury vapor discharge lamps of the additive type occur. The starting gas pressure must generally be more than twice as high and the mercury charge must be accordingly much higher to create the arc and the desired voltage drop to be maintained during the operation of the lamp. On the other hand, the quantities must of metal and metal iodides, which are used as additives, are significantly lower than required for conventional additive type mercury lamps is.

Aus den obigen Ausführungen geht ferner hervor, daß die erfindungsgemäße Lichtquelle kompakt ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist, und daß sie eine gute Farbausbeute bei beleuchteten Objekten zeigt. Es dürfte sich deshalb von selbst verstehen, daß diese Lampe auf dem Gebiete des Farbfernsehens, der Fotografie und der Beleuchtungstechnik eine große Zukunft hat.From the above it is also apparent that the inventive Light source is compact and has a high efficiency, and that it is a shows good color yield for illuminated objects. It should therefore work by itself understand that this lamp is used in the field of color television, photography and lighting technology has a great future.

Claims

Patent claims:

1. Arc discharge lamp with an elongated discharge tube with predetermined volume, with discharge electrodes inside the discharge tube are arranged at the ends and define a certain arc length and with a filling provided in the discharge tube, which essentially consists of certain Amounts of mercury, dysprosium, thallium, iodine and an ionizable start Noble gas exists according to the patent ................ .......... (corresponds to (corresponds to German Patent application P 15 89 400.5), characterized in that the filling 0.05 to 0.5 milligrams of xhalliuniodide per cm3 of the tube volume, 0.07 to 0.5 milligrams metallic dysprosium per cm3 of the tube volume, 0.2 to 1.5 milligrams of mercury iodide per cm3 of the tube volume and 5 to 25 milligrams of mercury per cm 3 of the tube volume contains, with complete evaporation of the mercury and with almost complete Evaporation of the thallium and dysprosium produces a high yield of white light will.

2. arc discharge lamp according to claim 1, characterized in that the tubular volume emitting radiation is less than 3.5 cm³.

3. arc discharge lamp according to claim 1 or 2, characterized in that that the arc length is less than 10 mm.

4. Arc-on charge lamp according to one of claims 1, 2 or 3 characterized characterized in that the filling to maintain the discharge is about 0.4 milligrams Thallium iodide, about 0.5 milligrams of dysprosium, about 1.5 milligrams of mercury iodide and about 38 milligrams of mercury with an argon atmosphere under a pressure of contains about 60 mm of mercury.

Blank page