DE2023770B2 - Hochleistungsbogenlampe - Google Patents

Description

Hochdruck-Quecksilberdampflampe beschrieben, wel- In der Formel bedeuten [M] die Gesamtkonzen-

che durch Zusätze bestimmter Metalljodide zur Haupt- tration des Metalls und [Cl] die Gesamtkonzentration füllung aus Quecksilber und Edelgas sowohl hinsieht- 35 des Chlors. Diese Bedingung läßt sich realisieren, wenn lieh der Farbwiedergabe als auch der Lichtausbeute man einen Überschuß von metallischem Zinn oder verbessert ist. Hierzu wird unter anderem ein Zusatz überschüssiges Zinnjodid oder beides in den Lampenvon Zinnjodid angegeben. Obwohl die Farbwiedergabe, kolben einbringt.

die hauptsächlich aus Linien besteht, die ein schwaches Es wurde weiterhin gefunden, daß es vorteilhaft ist,

Kontinium überlagern, sehr verbessert wurde, ent- 40 dem Metallchlorid etwas Metalljodid zuzusetzen, spricht sie nicht dem natürlichen Tageslicht. d. h. in diesem Falle dem Zinn(2)-chlorid etwas

In der USA.-Patentschrift 3 566 178 wird eine Zinn(2)-jodid zuzugeben. Die Anwesenheit von Jodid Hochleistungs - Quecksilberdampflampe beschrieben, vermindert den Angriff auf die Lampenmetalle und die als Frgebnis des kontinuierlichen Spektrums einer scheint regenerative Transportzyklen, die die Lampen-Molekularemission ausgezeichnete Farbwiedergabe 45 wände frei von Wolframablagerungen halten, zu besitzt und Zinn(2)-bromid oder eine Mischung aus fördern.

Ziiiu(2)-broiiiiu und Zinn(2>-jodid als Füiiung enthalt. F i g. 1 zeigt eine kompakte, für sehr hohen Druck

Nachteilig ist jedoch, daß der Leuchtwirkungsgrad geeignete Zinnchloridlampe, die für Projektionszwecke etwa der der konventionellen Hochdruck-Queck- zu verwenden ist;

silberdampflampe entspricht und die Lebenszeit be- 50 F i g. 2 zeigt die Spektrallinien der Zinnchloridträchtlich kürzer ist. Bogenentladung;

In der französischen Patentschrift 1 544 036 wird F i g. 3 zeigt eine Zinnchloridlampe in einem Quarzeine Gasentladungslampe beschrieben, welche ein oder bogenentladungsrohr, das für allgemeine Beleuchmehrere Halogene enthält und außerdem noch Zinn- tungszwecke geeignet ist;

jodid enthalten kann. Es wird jedoch dort keine Lampe 55 F i g. 4 zeigt eine Zinnchloridlampe von kleiner mit Zinnchlorid als Hauptbestandteil beschrieben. Form, die sich ebenfalls für allgemeine Beleuchtungs-

In der französischen Patentschrift J 322 463 wird zwecke eignet.

eine Hochdruckmetalldampfentladungslampe beschrie- Die vorteilhaften Wirkungen des stöchiometrisch

ben, bei der vorzugsweise an Stelle von Quecksilber im Überschuß zur Gesamtkonzentration von Chlor Gallium und Indiumjodid oder andere Metalljodide 60 vorhandenen Zinns können wie folgt erklärt werden: enthalten sind, um ein starkes Kontinuum aus der 1. Sauerstoff haltige Spuren-Verunreinigungen in den

Strahlung von Metallen zu erhalten, welche sonst nur erfindungsgemäßen Hochleistungsbogenlampen könmit Schwierigkeiten verdampfbar sind. Eine dieser nen gemäß der folgenden Gleichung Chlor aus Zinn-Hauptkomponenten kann dabei Zinnjodid sein. chlorid freisetzen:

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von ver- _{65 SnC1 + [O]} ^ _{Sn0 + α (π)}

besserten Molekularemissionslampen, die eine gute

Farbwiedergabe, einen hohen Wirkungsgrad und Die Spuren freien Chlors können dann einen

Stabilität aufweisen sowie langlebig sind. Transportzyklus starten, der an den Lampenmetallen

ansetzt und einen schnellen Angriff auf die Elektroden Gleichstrom würde eise stabförmige Anode von auslöst Wenn jedoch überschüssiges Zinn zugegeben größerem Durchmesser als die Kathode benutzt ist, werden entweder die Sauerstoff-Verunreinigung werden. Die Lampen können ferner mit kugelförmigen, oder die Spuren freien Chlors abgefangen, und der weitgehend geschmolzenen Spitzen an den Elektroden-Transportzyklus wird damit verhindert. 5 enden betrieben werden, wie sie in der USA.-Patent-

2. Bei hohen Temperaturen kann das anwesende schrift 3 067 357 beschrieben sind.

ZmncMond direkt dissoziieren und nach der folgenden Die ionisierbare Füllung in der Entladungskammer

Gleichung Chlor freisetzen: enthält ein Edelgas, zweckmäßig Argon, zur Erleich-

SnCI₂ -> SnCl + Cl (III) terung der Zündung, ferner Quecksilber, Zinn(2)-

ίο chlorid und Zinn(2)-jodid. Es ist auch möglich, zur

JJas anwesende überschüssige Zinn neigt dazu, mit Füllung noch Quecksilber als Puffergas beizufügen,
dem freigesetzten Chlor zu reagieren und vermindert Beispielsweise kann die in F i g. 1 gezeigte Lampe, so das Ausmaß des Angriffs auf die Wolframelek- die eine Gesamtlänge von etwa 5 cm aufweist und ein troden. Wenn die Lampe abgeschaltet und abgekühlt Lichtbogenvolumen von etwa 0,2 ecm hat, wie folgt wird, verlauft die Reaktion III in entgegengesetzter 15 gefüllt sein: 1,45 mg Zinn, 0,45 mg Quecksilber-Richtung, wobei überschüssiges Metall oft in den- chlorid und 0,47 mg Quecksilber(2)-iodid. Die Lampe dntischen Kristallen beobachtet werden kann. arbeitet mit einem Wirkungsgrad von 70 Lumen pro

Der durch Zusatz von Zinnjodid zur Lampen- Watt bei einer Leistung von 300 Watt,

füllung hervorgerufene günstige Effekt einer weiteren In einer anderen dickwandigen Projektionslampe

Verminderung des Angriffs auf die Elektrode« ist ao mit einem größeren Kolben von etwa 1 ecm Volumen,

wahrscheinlich auf die tolgenden drei Faktoren zu- einer Füllung aus 9,63 mg Zinn, 3,505 mg Queck-

ruckzufuhren: silber(2)-jodid und 4,195 mg Quecksilber(2)-chlorid,

1. Das durch sauerstoffhaltige Spuren-Verunreini- die bei einer Leistung von 300 Watt arbeitet, beträgt gungen aus SnCl₂ freigesetzte Chlor (Reaktion II) der Wirkungsgrad mehr als 90 Lumen pro Watt,
kann die Wotframelektroden angreifen, bevor es zu 25 In F i g. 2 ist die Spektralkurve der Strahlung der dem überschüssigen Zinn gelangt und dort abgefangen Hothleistungsbogenlampe nach Fig. 1 als durchwird, wenn jedoch Zinn(2)-jodid in der Lampen- gezogene Linie 21 zu sehen. Das Maximum der füllung vorhanden ist, kann die folgende Reaktion Spektralkurve liegt bei etwa 5550 Ä, was in der Nähe ablaufen: ^₆₅ M_axi_mums d_er Empfindlichkeitskurve des Auges

Cl₂ + SnI₂ -* SnCl₂ -f I₂ (IV) 3<> hegt (Linie 22). Die gestrichelte Linie 23 zeigt die

_.. ,, j j , Strahlung eines schwarzen Körpers bei 55OO°C zu

Obwohl dadurch etwas Jod in der Lampenfüliung Vergleichszwecken. Die Übereinstimmung der Spek-

vorhanden sein kann, daß sich im Innern ein ther- tralkurve 21 zu der des schwarzen Körpers (Kurve 23),

misches Gleichgewicht einstellt, ist das Ausmaß des zeigt die ausgezeichnete Farbwiedergabe der Hoch-

durch Jod hervorgerufenen Angriffs auf Wolfram weit 35 leistungsbogenlampen.

geringer als bei freiem Chlor. Natürlich kann das Jod Fig. 3 zeigt als weitere Ausführungsform eine

gegebenenfalls bis zum überschüssigen Zinn gelangen Hochdrucklampe für Allzweckbeleuchtung. Das Ent-

und wieder Zinn(2)-jod,d bilden. Auf diesem Wege ladungsrohr 32 ist ein rohrförmiger Quarzkolben mit

bleibt die Zusammensetzung der Lampenatmosphäre den Elektroden 33 und 34, die an Zuleitungsdrähten 35

konstant, und nur eine geringe Menge des Zinn- 40 und 36 befestigt sind. Die Zuleitungsdrähte sind an

Überschusses wird zum Abfangen der sauerstoff- entgegengesetzten Enden eingeschmolzen. Jede Elek-

naltigen Spuren-Verunreinigungen verbraucht. trode enthält eine über einen Wolframstab gewundene

2. Die Anwesenheit von Zinn(2)-jodid in der Lam- Wolframwendel. Jeder Leitungsdraht aus Molybdän penatmosphare erhöht die Konzentration von Zinn hat einen blattförmigen Bereich, der hermetisch im und vermindert dadurch die Konzentration von 45 zusammengepreßten massiven Teil des Quarzkolbens Chlor, was wiederum den Angriff auf die Lampen- eingeschmolzen ist. Der Kolben wird durch ein seitelektroden vermindert. Das Jod verflüchtigt somit liches Entlüftungsrohr 37, das anschließend abgegewissermaßen das überschüssige Metall und reduziert schmolzen wird, entlüftet und mit dem ionisierbaren damit die Angriffsgeschwindigkeit des Chlors auf die Material gefüllt.

Elektroden. _{50 Die} j_Onisierbare Füllung umfaßt ein Edelgar bei

3. Die Anwesenheit von Jod kann weiterhin regene- niedrigem Druck, Quecksilber als Puffergas, Zinnrativ wirkende Transportzyklen fördern, wenn sie ent- chlorid, Zinnjodid und Zinn. Ebenfalls kann es vorstehen und dadurch dazu beitragen, daß die Wände teilhat ι sein, eine Füllung aus Zinn, Quecksilberder Lampe von Wolframablagerungen frei bleiben. chlorid und Quecksilberjodid einzubringen. Beispiels- A ΐΛ¹! ·?· ^vorteilhafte Ausführungsform 55 weise enthält eine derartige Lampe mit einer Gesamtder Erfindung eine Z_inn(2)-chlorid-Hochdruck-Punkt- länge von etwa 9 cm, einem Volumen von etwa 18 ecm, quellen-Projektionslampe gezeigt. Die Lampe 1 enthält eine Füllung aus 13,7 mg Quecksilber, 25 mg Queckeinen verschlossenen Lampenkolben aus Quarzglas silber(2)-chlorid, 20,5 mg Quecksilber(2)-jodid, 35 mg mit einer zentralen elliptischen Verdickung 2 und mit Zinn und Argon bei 25 Torr. In Versuchen wurden den Halsteilen 3 und 4. Die Elektroden 5 und 6 be- 60 Werte für den Wirkungsgrad von mehr als 70 Lumen stehen aus kurzen Wolframdrahtstücken, welche an pro Watt gemessen. Die elektrische und die Strahdie blattförmigen Enden 7 und 8 der Molybdän-Zu- lungskennlinie blieben während der Lebenszeit der leitungen 9 und 10 geschweißt sind. Die Zuleitungen Lampe konstant. Der Lampenkolben zeigte keine erstrecken sich durch den Lampenhals, und ihre blatt- Wolframablagerungen. Die Aufwärmezeiten dieser formigen Teile bewirken die hermetische Abdichtung 65 Lampe für eine zugeführte Leistung von 400 Watt ist zum geschmolzenen Quarzglas. Die gezeigte Lampe ist etwa die gleiche für eine übliche Hochdruck-Queckfui; Wechse strombetneb gedacht. Beide Elektroden silberdampflampe gleicher Größe oder Leistungshaben die gleichen Abmessungen. In einer Lampe für aufnahme.

F i g. 4 zeigt als andere Ausführungsform eine Hochdrucklampe 41 für Allzweckbeleuchtung, welche jedoch kleiner ist als die in F i g. 3 ausgebildete Lampe. Das Bogenentladungsrohr 42 ist ein rohrförmiger Quarzkolben mit den stabförmigen Elektroden 43 und 44, die mit den Leitungsdrähten 45 und 46 über das dazwischenliegende Folienteil 47 und 48 verbunden sind. Die Folienteiie sind in entgegengesetzte Teile des Quarzkolbens eingeschmolzen (druckversiegelt). Beispielsweise enthält eine Lampe, nach F i g. 4 und mit einer Gesamtlänge von etwa 4,5 cm und einem Volumen von etwa 1 ecm folgende Bestandteile: 7 mg Zinn, 3,45 mg Quecksilber(2)-chlorid, 3,15 mg Quecksilber(2)-jodid und Argon bei 20 Torr. Die Lampe arbeitet bei einer Leistungsaufnahme von 100 Watt, einem Spannungsabfall am Lichtbogen von 73 Volt, einem Strom von 1,7 A und einem Wirkungsgrad von mehr als 65 Lumen pro Watt,

In Abhängigkeit von der Leistung können besondere Kühlvorrichtungen erforderlich sein, um eine Oxidation der Leitungsdrähte der Lampe zu verhindern. Im Falle dickwandiger Kolben (Kompaktquellen-Projektionslampen) genügt ein Luftstrom, wie er üblicherweise in Projektionsgeräten angewendet wird. Im Falle von Hochleistungsbogenlampen für Allzweckbeleuchtung ist die Anordnung in einem evakuierten Außenmantel praktischer und bequemer.

Hochleistungsbogenlampen mit Zinnchlorid können hinsichtlich ihrer Farbwiedergabe oder ihres Farbtons von Blau/Weiß zu Weiß, zu Gelb/Weiß und Gold verändert werden. In allen Fällen ist die Farbwiedergabe ausgezeichnet, was hauptsächlich darauf zurückzuführen ist, daß eine kontinuierliche, nicht aus einzelnen diskreten Linien bestehende Strahlung erzeugt wird. Die Farbe ist von der Menge des Materials in der Lampe abhängig und ändert sich nicht während der Lebenszeit. Die Lichtleistung der Lampe ändert sich in Abhängigkeit von der Farbe und ist am größten für Weiß und Gelb/Weiß. Dieser Effekt ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß sich ein Mantel aus gelbem Glas in der Lampe befindet. Die Gasmenge zwischen dem Lichtbogen und der Lampenwand bestimmt die Farbe und erniedrigt den Wirkungsgrad der Lampe, wenn im Überschuß vorhanden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Patentansprüche: Hochleistungsbogenlampen, welche einen lichtdurch lässigen Kolben, in den Lampenenden eingeschmolzene

1. Hochleistungsbogenlampe mit einem licht- Elektroden sowie eine Füllung besitzen, die verdampfdurchlässigen Kolben und in den Lampenenden 5 bares Zinn-Halogenid und ein Edelgas zur Erleichteeingeschmolzenen Elektroden sowie einer Füllung, rung der Zündung enthält, und dadurch gekenndie verdampfbares Zinn-Halogenid und ein Edelgas zeichnet sind, daß das Zinn-Halogenid ein Zinn(ll> zur Erleichterung der Zündung enthält, da- chlorid ist, und die Füllung weiterhin einen Zusatz durch gekennzeichnet, daß das Zinn- aus Zinn(U)-jodid und Zinn enthält, wobei die Ge-Halogenid ein Zinn(H)-chlorid ist und die Füllung io samtkonzentration von Zinn in der Lampe stöchioweiterhin einen Zusatz aus Zinn(II)-jodid und Zinn metrisch im Überschuß zur Gesamtkonzentration enthält, wobei die Gesamtkonzentration von Zinn von Chlor ist.

in der Lampe stöchiometrisch im Überschuß zur Es wurde gefunden, daß eine Zinn(2)-chlorid-Ent-

Gesamtkonzentration von Chlor ist. ladung eine Farbwiedergabe zeigt, die mindestens der

2. Hochleistungsbogenlampe nach Anspruch 1, 15 durch Zinn(2)-bromid erzielten Farbwiedergabe entdadurch gekennzeichnet, daß das Zinn ganz oder spricht und darüber hinaus einen Wirkungsgrad hat, teilweise durch Zinn(II)-jodid ersetzt ist. der um mindestens 25% höher ist.

3. Hochleistungsbogenlampe nach Anspruch 1 Die Verwendung von Metallchloriden bei der oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Quecksilber Bogenentladung ergibt jedoch das Problem, daß die als Puffergas beigefügt ist. 20 Lampenmetalle, wie z. B. die Wolframelektroden,

4. Hochleistungsbogenlampe nach Anspruch 1, durch das Chlor heftig angegriffen werden. Der An-2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben griff verläuft dabei mit steigendem Gradienten, wobei aus Quarzglas besteht. Wolfram von den kälteren Teilen der Elektrode abgetragen und an den heißeren Stellen der Elektrode

25 abgelagert wird. Dies ergibt eine schnelle Einkerbung

der Elektrode und gegebenenfalls deren Zerstörung.
Es wurrte gefunden, daß der Chlorangriff in Zinn(2)-

Die Erfindung bezieht sich auf Hochleistungs- chlorid-Entladungslampen auf die Lampenmetalle beBogenlampen, deren Füllung ein verdampfbares Zinn- trächtlich vermindert werden kann, wenn folgende halogenid und ein Edelgas zur Erleichterung der 30 Bedingung eingehalten wird:
Zündung enthält. _rM1 ^ ^₁₁ /τ\

In der USA.-Patentschrift 3 279 877 wird eine ^{L J l J}