DE2031449C3 - Hochdruck-Metalldampf lampe mit einer in ausgewählten Spektralbereichen konzentrierten Strahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Hochdruck-Metalldampflampen mit einer in ausgewählten Spektralbereichen konzentrierten Strahlung und einem hermetisch verschlossenen lichtdurchlässigen Kolben, einem Paar darin angeordneter und eine Entladungsstrecke bildender Elektroden, einem der Zündung dienenden Edelgas mit einem Druck von wenigen Torr, einer Füllung, die mindestens eine Metallhalogenid-Emittersubstanz umfaßt, welche eine Strahlung in den ausgewählten Spektralbereichen liefert und mindestens eine Metallhalogenid-Puffersubstanz, die die Energiezufuhr zu der Gasentladung erhöht und die Strahlung des Emitters vergrößert.

Bis vor kurzem ist die Quecksilbei entladungslampe trotz ihres blaugrünen Lichtes und ihrer schlechten Farbwiedergabe unter den Hochdruckbogenentladungslampen am weitesten verbreitet gewesen (vgl. DT-PS 1 184008 und US-PS 3445 719). Neuerdings wurde entdeckt, daß man eine große VerbesJ ²

serung der Farbwiedergabe und des Wirkungsgrades erreichen kann, indem man als Füllung verdampfbare Metallhalogenide verwendet. Eine in der US-PS 2 "»34421 beschriebene bevorzugte Füllung umfaßt Quecksilber, Natriumiodid, Thalliumjodid und Indiumjodid. Diese Lampe hat eine über das ganze sichtbare Spektrum verteilte Emission, was zu einer guten Farbwiedergabe führt, und ist eine ausgezeichnete Lichtquelle für die allgemeine Verwendung.

Das Hauptinteresse im Zusammenhang mit Metallhalogeniden als Zusätzen zu Quecksilberdampflampen bestand in der Verbesserung des Wirkungsgrades und in der Erzielung eines weißen Lichtes. Ein besonderes Problem bestand darin, eine ausreichende Strahlung im roten Bereich zur Erzielung einer guten Farbwiedergabe zu erhalten. Bei solchen Lampen sind die elektrischen Eigenschaften im wesentlichen die Eigenschaften einer Quecisilberbogenentladung.

In einigen Anwendungen, die eine Farbsynthese beinhalten, ist eine über das ganze sichtbare Spektrum verteilte Emission unerwünscht. Beispielsweise ist bei der Anwendung in der Reprographie zur Herstellung von farbigen Kopien eine in den drei Primarfarben Blau. Grün und Rot konzentrierte Strahlung erwünscht. Die drei Primarfarben kann man aus kontinuierlich im ganzen sichtbaren Spektrum emittierenden Lichtquellen mit Hilfe von Filtern erhalten. Es werden drei Lichtstrahlen aus drei getrennten Lichtquellen oder durch Aufspaltung des Strahles einer Lichtquelle mit optischen Mitteln verwendet In jedem Lichtweg werden Filter verwendet, um jegliche Strahlung, mit Ausnahme der gewünschten Primärfarbe, zu beseitigen und die drei Primarfarben können dann wieder in einem einzigen Strahl vereinigt werden. Solche Systeme sind übermäßig kostspielig und haben einen geringen Wirkungsgrad.

In manchen fotochemischen Anwendungen wird eine Emission mit hoher Strahlungsenergie in bestimmten Bereichen oder Banden des Spektrums gefordert, um einen chemischen Vorgang zu fördern und die Emission in anderen Banden muß unterdrückt werden, da sie den Vorgang hemmen oder unerwünschte Reaktionen erzeugen kann.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-Metalldampflampe hoher Intensität und mit gutem Wirkungsgrad zu schaffen, deren Strahlung auf ausgewählte Spektralbereiche konzentriert ist.

Diese Aufgabe ist bei einer Hochdruck-Metalldampflampe der eingangs genannten Art dadurch zu lösen, daß mindestens eine der Puffersubstanzen aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus SbI₃. AsI₃. BiI₃, InI,. ZnI₂, CdI₂ und PbI₂ besteht und mindestens eine der Emittersubstanzen aus der Gruppe der Verbindungen TI 1. ScI₃. CaI₂. CsI. DyI₃, NaI. SmI₃. LaI₃. LiI und BaI₂ ausgewählt ist, daß die Puffersubstanz eine Güteziffer größer als 1 besitzt, wobei diese Güteziffer das Produkt des Molekulargewichtes der Substanz, des Dampfdruckes bei 600° C und der Anzahl der Halogenatome in dem Molekül ist und daß die Emittersubstanz eine Güteziffer besitzt, die nicht größer als 1 ist, und ein lonisationspotential aufweist, das kleiner ist als das lonisationspotential der Puffersubstanz.

Die erfindungsgemäß als Puffer- und Emittersubstanzen verwendeten Jodide müssen also bestimmte Bedingungen erfüllen, damit die gewünschte hohe Intensität und der gute Wirkungsgrad der Strahlung

IO

in einem ausgewählten Bereich erzielt wird. Diese Bedingungen erfüllen die Emitter- und Puffersubjtanzen der bekannten Hochdruck-Metalldampflampen nicht. So ist aus der französischen Zusatzpatent- «chrift 90083 eine Hochleistungslampe bekannt, mit 5 _ der eine verstärkte Rotstrahlung zur Verbesserung der weißes Licht aussehenden Lampen e.zielt werden soll Aufgrund dieser abweichenden Problemstellung erfüllen die als Emitter- und Puffersubstanzen verwendeten Jodide auch nicht das ertindungsgemälk Merkmal, daß die Emittersubstanz (I halliumjt did) ein geringeres lonisationspotential als die Puffersubstanz (Indiunyodid) aufweisen soll. Gleiches gilt für die in Philips Technischer Rundschau. Bd. 29. 1968, S. 345 bis 354 beschriebenen Quecksilberdampflampen.

Emittertyp und Puffertyp nehmen beide an der Entladung teil. Der Puffer bestimmt jedoch vorwiegend die elektrischen Eigenschaften der Entladung, während der Emitter vorwiegend die spektralen Eigenschaften der Entladung bestimmt Der Puffer steuert die elektrischen Figenschaften der Entladung hauptsächlich durch seine Auswirkung auf die thermischen Eigenschaften. Der Puffer ergänzt die Strahlung des Emittertyps und kann auch elektrophoretische oder chemische Vorgänge vermindern, die dazu neigen, die Emiltersubstanz abzureichern oder die Kolbenwände anzugreifen. Der Puffertyp wird im Hinblick auf seine bestimmte Fähigkeit für die obigen Funktionen und nicht in erster Linie im Hinblick auf seinen Beitrag zur Strahlung in dem gewünschten Spektralbereiche ausgewählt. Der Emittertyp wird mit Rücksicht auf seine Spektralcharakteristik ausgewählt.

Im allgemeinen sind die bevorzugten Puffermaterialien Metallhalogenide mit den folgenden Eigenschaften :

1. hoher Dampfdruck.

2. hohes Molekulargewicht,

3. hohes Verhältnis von Halogen zu Metall in dem Halogenidmolekül.

4. hohes lonisationspotential relativ zu der Emittersubstanz.

Bei den besonders hervorragenden Materialien c: iiilt man dadurch eine Güteziffcr. wc¹ .he die relative Brauchbarkeit als Puffer »ubstan/ anzeigt, daß man das Molekulargewicht des Materials mit seinem Dampfdruck bei der Betriebstemperatur (600 C) und mit der Anzahl der Halogenatome in dem Metallhalogenidmolekül multipliziert. Die untenstehende Tabelle 1 enthält entsprechende Werte.

Tabelle I

Puffer-Material

ZnI₂

CdI₂

Se

PbI₂

Emitter-Material

TlI

ScI₃

C al₂

CsI

CyI₃

NaI

SmI₃

LaI₃

SrI₃

LiI

BaI₂

Molekular
gewicht

319
366

79
461

255
426
294
250
544
150
531
520
342
134
391

Ungef

Dampfdruck

bei 600 C

in Torr

10²

240

•ΙΟ"²
■ΙΟ"²
-UT²
•ΙΟ"³

2- 10

-2

ΙΟ"³

10-■»

10-³
10-³

10"

Gütezifler 10"

lonisa-

tions-

Poten-

tial[eV]

4 2 2

1 ΙΟ'²

10-³ 10-³

• 10-⁴ ■10-⁴

• 10"⁴

• 10-⁴

• 10-⁵

• 10-⁵

10 -"

9,4 9,0

9,7 7,4

6,1

6,7

6,1

3,9

6,8

5,1

6.6

5.6

5.7

5.4

5,2

Puffer-Material

SbI₃

AsI₃

Hg

BiI₃

InI

InI₃

Mole- Kuläf-	Ungef. Dampfdruck	Gjteziffer
gewicht	bei 600 C in Torr	•10"
503	2· 10*	3000
456	2· 104	2700
200	5· 10*	1000
590	5· 103	900
242	3 · 103	150
496	3· 103	450

lonisa-

tions-

Poten-

tialfeV]

8,5

10,5

10,4

8,0

5,8

5.8 Die Tabelle ist nicht erschöpfend und bestimmt auch nicht endgültig, ob eine Puffersubstanz gegenüber einer anderen der Vorzug gegeben werden soll, da für bestimmte Materialkombinationen noch andere Erwägungen zutreffen können. Unter den Halogeniden werden die Jodide im allgemeinen bevorzugt, da sie weniger aggressiv sind und Jod unter den Halogenen das größte Atomgewicht besitzt.

Im allgemeinen haben die als Puffersubstanz geeigneten Materialien eine Güteziffer oberhalb 1,0 und die als Emittersubstanz brauchbaren Materialien haben eine Güteziffer von höchstens 1,0. Die als Materialien aufgeführten Puffersubstanzen der Tabelle sind mit Ausnahme von InI₃ und InI. welche ein ausnahmsweise niedriges lonisationspotential besitzen, nicht als primäre Emitter verwendet worden. In der Tabelle der Materialien rindet man jedoch mit einer Güteziffer von weniger als 1,0 einige der geeignetsten Emiltersubstanzen. die gegenwärtig in kommerziellen Queck^ilber-Metallhalogenid-Lampen verwendet werden, beispielsweise ScI₃, DyI₃. NaJ und LiJ. Diese werden in Lampen verwendet, in denen Quecksilber die Pufferwirkung übernimmt. Die Puffersubstanz kann eine charakteristische Strahlung besitzen, welche in einem bestimmten Anwendungsfall nützlich und erwünscht sein kann. In einem solchen Falle bestimmt die Puffersubstanz die gewünschten thermischen und elektrischen Eigenschaften sowohl für sich selbst als auch für die anderen vorhandenen Emittersubslanzen.

Durch Verwendung von zwei oder mehr Puffermaterialien kann die Strahlungsleistung der Entladung stark vergrößert werden, sogar wenn einer oder mehrere der Puffer nur wenig oder nichts zur flirekten Strahlung beilragen.

Bei der Auswahl der Puffersubstanzen ist ein wichtiger Gesichtspunkt das lonisationspotential der Puffer relativ zu dem der Emitter und zueinander. Es wurde gefunden, daß Puffersubstanzen zu bevorzugen sind, deren lonisationspotential wesentlich höher ist als das irgendeines der Emitiersubstanzen.

Ebenso sollte bei Vorhandensein von mehr als einer Puffersubstanz das lonisationspotcntial der sekundären Puffersubstanz größer sein als das der primären Puffersubstanz. *

F i g. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Hochdruck-Metalldampflampe gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt die Strahlung der Lampe nach Fig. 1.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lampe beschrieben.

Eine die obigen Grundmerkmale der Erfindung enthaltende Lampe ist beispielsweise so konstruiert, daß sie bevorzugt in den blauen, grünen und roten Bändern des Spektrums strahlt, wie sie nachstehend definiert sind:

Blau 430 bis 500 nm

Grün 520 bis 540 nm

Rot 650 bis 700 nm

Die Energiewerte in diesen Bändern verhalten sich etwa wie 1:2:2. In diesem Anwendungsfall ist die Strahlung in dem Bereich zwischen dem grünen und dem roten Band besonders unerwünscht und muß so niedrig wie möglich gehalten werden. Quecksilber in einem thermischen Bogen strahlt ziemlich stark innerhalb des unerwünschten Bereiches bei 546 nm und kann daher nicht als primäre Puffersubstanz für diese Lampe verwendet werden.

Die obigen Anforderungen werden erfüllt durch eine Füllung, die im wesentlichen aus den Halogeniden, vorzugsweise den Jodiden von Zink. Li- ■ thium und Thallium, besteht und bei der ZnI₂ die Puffersubstanz und LiI und Tl I die Emittersubstanzen sind. Vorzugsweise wird als sekundärer Puffer etwas Quecksilbermetall enthalten sein sowie ein Edelgas, beispielsweise Argon, als Zündgas mit einem Druck unterhalb 100 Torr. Das Zink verstärkt die Strahlung von allen drei Hauptlithiumlinicn; seine Eigenstrahlung ist jedoch sehr niedrig, weniger als 10% der Gesamtstrahlung. Die Quecksilberstrahlung im sichtbaren Bereich wird fast vollständig unterdrückt. Das Quecksilber erhöht jedoch den Wirkungsgrad der Lampe und bewirkt auch eine Verringerung der Wiederzündspannung bei jeder Periode.

Die Lampe der F i g. 1 umfaßt ein Bogenentladungsrohr 1 aus Quarz oder Quarzglas mit einem Innendurchmesser von etwa 8 mm und einem Außendurchmesser von 10 mm. an dem an entgegengesetzten Enden ein Paar von Bogenenlladungselektroden 2. 2' abgedichtet eingesetzt sind, die eine Ent- 5" ladungsstrecke von etwa 10 cm bilden. Das Volumen der LaiTipe beträgt etwa 6 cm³. Die Elektrodenzuleitungen 3 haben zwischengefügte Abschnitte 4 aus dünner Molybdänfolie, die hermetisch an den Quetschdichtungen 5 an den Enden des Rohrs 1 abgedichtet und eingeführt sind. Die Elektroden umfassen jeweils eine Doppelwendel 6 aus Wolframdraht, die um einen Kerndraht 7 aus Wolfram gewickelt ist. Sie können in konventioneller Weise durch auf den Windungen der Wendel oder in den Zwischenräumen zwischen den Windungen aufgc brachtes Thoriumoxyd aktiviert werden. Um da: Kammerende zu erhitzen und dadurch den Dampf druck der Metalljodide zu erhöhen, ist eine Quarz hülle 8. die sich nach vorn bis zur Elektrodenspitzi erstreckt, über dem Ende der Lampe angebracht Der Raum zwischen der Rohrwand und der Hülle t ist mit einem feuerfesten, weißen Isolationsmaterial ί aus Quarzfasern angefüllt.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wurd( gefunden, daß man bei nichtaktivierten Wolfram elektroden eine Erhöhung der Gesamtlichtleistung ir den drei Spektralbändern und eine geringere Varia tion der Separation der verschiedenen Substanzer längs der Lampenlänge erhält. Bei aktivierten Elek troden wurden Variationen der Strahlungsleistung bis iu 15% in einem bestimmten Band von einerr Ende der Lampe zu dem anderen gemessen. Dies is möglicherweise auf die Schwankung der Temperatui der Endkammer infolge eines Mangels an Einheit lichkeit der Aktivierung und der entsprechenden Aus trittsarbeit zurückzuführen. Durch Verwendung vor nichtaktivierten I lektroden. die aus der zuvor be schriebenen Wolframdrahtwendel ohne Aktivierungs material irgendwelcher Art bestehen, wird die Sepa ration der Substanzen und die Änderung der Strah lungsleistung längs der Lampenlänge unterhalb 5'Ί reduziert. Die Erklärung für die vergrößerte Gesamt ausgangsleistung (etwa 10%) scheint darin zu liegen daß der größere Spannungsabfall an der Elektrode it Abwesenheit des Aktivierungsmaterials eine zusatz liehe Leistungsabgabe an den Elektroden beinhaltet die zu einer erhöhten Temperatui der Endkamme führt und daß dies wiederum zu einer vollständigerer Verdampfung der verschiedenen vorhandenen Sub stanzen führt. Bei nichtaktivierten Elektroden ist dii Ansatzstelle der Bogenentladung diffus und nicht ai einem heißen Fleck konzentriert.

Die Wirkungen und Vorteile der erfindungsgc maßen Einfügung von Metallhalogeniden als Puffer substanzen bei einer Lampe, die in bestimmten Spek tralbereichen strahlen soll, sind aus einem Vcrgleicl der in der untenstehenden Tabelle 11 aufgeführte! Eigenschaften von fünf Lampen ersichtlich. Die Lam pen Nr. 4 und 5 beinhalten die Erfindung, wobei di< Lampe 5 die bevorzugte Ausführurigsform ist. In de Spalte unter der Überschrift »Füllung« gibt die Zahl die in Klammern hinter der chemischen Verbindunj steht, das Gewicht in Milligramm bei einer Lampi an. die etwa die gleichen räumlichen Abmessungei wie die im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrie benen Lampe besitzt. Die Strahlungsleistung ist ii den drei Spcktralbereichen in Watt angegeben un< wurde gemessen durch Integration der Intensitä über den genannten Bandbreiten und Vergleich mi einer bezüglich ihrer in Watt geeichten Strahlung ii den gleichen Bändern geeichten Standardlampe. De Rotwirkungsgrad ist das Verhältnis der Strahlungs leistung in dem roten Band gemessen in Watt zu de der Lampe zugeführten Eingangsleistung in Watt.

Lampe

Füllung

LiI (23)

LiI (81. TU (81

	I ingang	Tabelle	U
	Voll
Wait	67	1 Amp
400	77
400
	7.3
6.8

F.lckirodcnvcrlusic

(Watt)
110
102

	Strahlung VV	ItI	Orün J	R	Ol
Blau			13	Ϊ
1.8		10.0	8	5
1.4

Rotwirkungsgra(

7

ΙϋΙΙυημ

Wan

2 031 449

I ingatij;

Amp

KIcIcI roden- Verluste

Sti

Blau

8 V

Rot

Rotwir kungsgrad

lüliL

400 400 350

Fortsetzung

Volt

5.3 5.1 3.5

(Watt)

24.0 9.0 9.2

11.3 17.5 17.0

%

-ampc Nr.

LiL InI, LiI (10)! Tl I (10), ZnI2 (5) LiI(IO). TIl(IO). ZnI2 (5). Hg (5)

94 101 125

80 76 52

3.3 4.4 4.9

ahlung: Watt

3 4 5

Grün

15,0 I 5.6

Die angeführten Eingangsieistungcn rühren zu einer i_S Mindest temperatur des kalten Flecks von etwa 600 C, und die angegebenen Füllgewichte reichen aus. um unverdampfte Überschüsse der Metallhalogenide bei dieser Temperatur zu gewährleisten. Das Quecksilber wird im wesentlichen vollständig verdampft.

Lampe Nr. 1 Lithiumjodid

Line Lampe, die nur Lilhiumjodid enthält, strahlt im roten Spektralbereich. Sie hat jedoch die charakterislischerweise niedrige Spannung einer nichtthermischen Entladung und erfordert eine hohe Betriebsstromsiärke zur Erzeugung einer,merklichen roten Strahlung. Die hohe Betriebsstromstärke führt zu großen Verlusten an der Elektrode und infolgedessen zu einer geringen Leistungszufuhr zu der Bogenentladung selbst, und der Wirkungsgrad bei der Erzeugung roter Strahlung beträgt nur etwa 3.3%.

Lampe Nr. 2 Lithiumjodid-Thalliumjodid

Man erhält geringfügig verbesserte elektrische Eigenschaften, wenn gleichzeitig zwei der erwünschten Emittersubstanzen vorhanden sind: nämlich eine höhere Spannung und eine niedrigere Stromstärke und entsprechend niedrigere Elektrodenverluste. Die verbesserten elektrischen Eigenschaften sind auf die Tatsache zurückzuführen, daß Tl I mit einer Güteziffer von 1.0 als Puffer für LiI dienen kann, dessen Güteziffer 7 ■ 10"⁵ beträgt. Es ergibt sich jedoch eine Verringerung der Rotstrahlung und ein Absinken des Rotwirkungsgrades auf 2.1%. da die Entladung sich jetzt einem thermischen Bogen nähert und die Elektronentemperatur sich verringert hat.

Lampe Nr. 3 Lithiumjodid-lndiumjodid

Indiutr.jodid hat eine Gütezahl von 4?0 und ist ein relativ guter Puffer. Seine Zufügung zu der Lithiumjodid-Entladung hebt den Spannungsgradienten beträchtlich an und verringert die Elcktrodenverluste. Indium ist ein starker Bhtustrahler und infolge seines niedrigen lonisations- und Anregungspotentials neigt es dazu, jede Entladung zu dominieren, in der es vorhanden ist. Das niedrige lonisationspotential von Indium erzeugt eine ziemlich niedrige Elektronentemperatur, so daß die Rotstrahlung des Lithiums sich nichl so stark erhöht, wie man es auf Grund der verbesserten elektrischen Eigenschaften der Bogenentladung erwarten könnte

Wenn der lndiumjodidjgchalt verringert würde, um das gewünschte Verhältnis blauer zu roter Strahlung von etwa 1:2 zu erhalten, dann würde die Bogenspannung fast auf diejenige der Lampe Nr. 1 zurückgehen, welche nur Lithiumjodid enthält. Daher kann InI, nicht wirksam als Puffer mit LiI für die gestellten Aufgaben verwendet werden und wird praktisch auf den Platz einer Emittersubstanz verwiesen.

Lampe Nr. 4 - Lithiumjodid. Thalliumjodid. Zinkjodid

Bei dieser erfindungsgemäßen Lampe wird ZnI₂ als Puffer verwendet und sein hohes Ionisationspotential gewährleistet, daß es keine Strahlung erzeugen wird, welche in der Gesamtausgangsstrahlung dominiert. Daher kann die Menge so eingestellt werden, daß man die gewünschten elektrischen und thermischen Eigenschaften erhält. Weiterhin fällt die durch Zink erzeugte Strahlung in die gewünschten Bänder des Spektrums.

Der Bogen hat einen relativ hohen Spannungsgradienten (101 V). und der niedrigere Bogenstrom (5.1 A) führt zu annehmbaren Elektrodenverlusten (76 W). Der Rotwirkungsgrad des Lithiumjodids wird auf 4,4% erhöht, d. h. auf mehr als das Doppelte des Wirkungsgrades der Lampe Nr. 2 bei ausschließlicher Verwendung der Emittersubstanzen LiI und Tl 1. Die grüne Strahlung des Thalliumjodids ist ebenfalls um 50% erhöht und man erhält eine abgeglichene Spektralverteilung in dem blauen, dem grünen unddem roten Band mit dem Verhältnis 1:2:2.

Lampe Nr. 5 Lithiumjodid. Thalliumjodid. Zinkjodid. Quecksilber

Diese Lampe stellt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. und die Eigenschaften werden noch weiter verbessert durch die Zufügung einer kleinen Menge Quecksilber als sekundärer Puffer, um das als primärer Puffer dienende Zinkjodid zu unterstützen. Das lonisationspotential von Quecksilber ist beträchtlich höher als das von Zink, so daß das ZnI₂ weiterhin den Spannungsgradienlen regeln wird, wenn der absolute Dampfdruck des Quecksilbers nicht zu hoch ist. Daher wird das Quecksilber nur eine vernachlässigbare Strahlung abgeben und wird gleichzeitig die Wärmeverluste an die Wand verringern und die Lebenszeit der Ladungsträger verlängern. Dies führt zu einem verbesserten Leistungsfaktor der Lampe, nämlich zu einer geringeren Stromstärke bei der gleichen Eingangsleistung und damit zu geringeren Elektrodenverlusten. Die Lampe Nr. 5 erzielt ein Ausgangsspektrum, das bei einer niedrigeren F.ingangsleistung und einem höheren Wirkungsgrad demjenigen der Lampe Nr. 4 fast gleich ist. Der Vergleich der Lampe Nr. 5 zur Lampe Nr 4 zeigt, daß die Eingangsleistung um 10% erniedrigt worden ist. die verringerten thermischen Verluste jedoch gleichzeitig den Rotstrahlungswirkungsgrad um 10" η verbessert haben und die Gesamtstrahlung nicht \crringcrt ist.

509 629/299

Ein Vergleich der Lampe Nr. 5 mit einem zusammengesetzten Puffermaterial (ZnI, und Hg) mit der Lampe Nr. 2, die nur die Emiltersubslanzcn LiI und Tl 1 enthält, ergibt daß die nutzbare Ausgangsleistung zweieinhalbmal so groß ist und in dem gewünschten Verhältnis von 1:2:2 zwischen dem blauen, dem grünen und dem roten Spektralbereich abgeglichen ist. Die Dampfdrücke bei einer Eingangsleistung von 350 W und der entsprechenden Temperatur des kalten Flecks von 600°C sind ZnI₂:30 bis 50 Torr. Tl 1: 7 bis 15 Torr, und LiI: 0,04 bis 0.1 Torr.

Wenn in einem Bogenenlladungsrohr Lithiumjodid allein verwendet wird, neigt es dazu, schnell abgereichert zu werden. Die Zufügung von ZnI₂ als Puffer verringert stark die Abreicherungsgeschwindigkeit des LiI und verlängert die Nutzdauer um das Hundertfache von wenigen Stunden auf 1000 Stunden oder mehr.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entsprechend der Lampe Nr. 5. welche LiI und Tl I als Emittersubstanzen verwendet, wird die Strahlungsausgangsleistung in den ausgewählten Spektralbänden mehr als verdoppelt durch die Verwendung eines doppelten Puffers, nämlich ZnI₂ und Hg. Das Ausgangsspektrum dieser Lampe ist in F i g. 2 gezeigt, aus der die Konzentration der Strahlung in den ausgewählten Spektralbändern und der niedrige Strahlungswert außerhalb dieser Bänder ersichtlich ist. Bei einer Eingangsleistung von 350 W beträgt γ,.

ntrsorad vn

bei einem Wirkungsgrad von 12% die Strahlung in den ausgewählten blauen, grünen und roten Spektralbändern 42 W. Dies ist ein hoher Wirkungsgrad für eine spezialisierte Lampe, und er ist um ein Mehr-

fachcs größer als der durch Verwendung von mehreren Lichtstrahlen mit Filtern erzielte Wirkungsgrad. Bei einer Eingangslcistung von 350 W beträgt bei der Lampe Nr. 5 im sichtbaren Bereich von 4000 bis 7000 Λ die Strahlungsausgangsleistung 70 W, und

ίο es ergibt sich daher ein Gesamtwirkungsgrad von 20%. Der Vergleich einer konventionellen Hochdruckquecksilberdampflampe mit einer Eingangsleistung von 350 W und einer Strahlung im sichtbaren Bereich von 57.5 W ergibt einen Gesamtwirkungsgrad von 16.5%. Daher übersteigt der Gesamtwirkungsgrad in dem sichtbaren Bereich bei der Lampe Nr. 5 den Wirkungsgrad der Quecksilberdampflampe um mehr als 20%.

Die untenstehende Tabelle HI enthält die Eigenschäften von anderen Lampen als Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung anderer Metallhalogenide als Puffer und Emiltersubstanzen. Zur leichteren Identifizierung sind die Puffer in einer gesonderten Spalte neben den Emittern aufgeführt.

Auch hier bedeuten die hinter der chemiscnen Verbindung folgenden Ziffern das Gewicht in Milligramm in einer Lampe mit etwa den gleichen räumlichen Abmessungen wie die zuvor beschriebene Lampe nach Fig. 1.

	Puffer	Tabelle	Füllung (mg)	Emilter	111	Fingang	1	Blau	Strahlung: Wall	Rot
_ampe	ZnI2 (5). Hg (5)		LiI(IO), TH(IO)		Volt	Amp.	6.4		12.1
Nr.	CdI2(IO) '		LiI(IO). TlI(IO)	Walt	127	3.1	5.4		12.4
5A	SbI., (5)		LiI(IO), TlI(IO)	300	HO	4.1	3.7		9.0
6	PbI2(IO)		LiI (10). Tl I (10)	300	168	2.5	2,7		6.9
7	Sc (5). Hg (5)		LiI(IO). TlI(IO)	300	98	4.2	τ ■)		10.1
8	AsI,, Hg (5)		LiI(IO), TIl(IO)	300	142	2.7	3.6		11.4
9				300	165	2.2
10		300				Grün
					12.1
		11.8
	9.9
	7.8
	13.7
	12.2

Die Lampe Nr. 5 A ist die gleiche Lampe wie die in Tabelle 11 als bevorzugte Ausführungsform enthaltene Lampe Nr. 5 und wird lediglich mit 300 W anstatt 350 W betrieben, um einen unmittelbaren Vergleich zu gestatten. In den Lampen Nr. 6 bis 10 sind die Emitter Lithiumiodid und ThaUiumjodid. und die Emittermenge ist die gleiche wie in der Lampe Nr. 5. Es werden jedoch aus der Tabelle 1 ausgewählte andere Puffersubstanzen mit den angegebenen Resultaten verwendet.

Man wird bemerken, daß bei den Lampen Nr. 6 bis 10 mindestens in einem der Bereiche Blau. Grün oder Rot das Lithium oder Thallium beträchtlich verstärkt ist im Vergleich mit Lampe Nr. 2. welche nur Lithiumjodid und ThaUiumjodid als Emitter ohne Puffer enthält. Die relativen Ausgangsleistungen im bläuen, grünen und roten Spektralbereich stehen jedoch nicht mehr in jedem Falle im Verhältnis 1:2:2. Daher können die verschiedenen Kombinationen der Tabelle HI verwendet werden, wenn Lampen mit anderen Spektralcharakteristiken erwünscht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

2 Patentansprüche:

1. Hochdruck-Metalldampflampe mit einer in ausgewählten Spektralbereichen konzentrierten Strahlung und einem hermetisch verschlossenen lichtdurchlässigen Kolben, einem Paar darin angeordneter und eine Entladungsstrecke bildender Elektroden, einem der Zündung dienenden Edelgas mit einem Druck von wenigen Torr, einer Füllung, die mindestens eine Metallhalogenid-Emittersubstanz umfaßt, welche eine Strahlung in den ausgewählten Spektralbereichen liefert und mindestens eine Metallhalogenid-Puffersubstanz, die die Energiezufuhr zu der Gasentladung erhöht und die Strahlung des Emitters vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Puffersubstanzen aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus SbI₃, AsI₃, BiI₃, InI₃, ZnI₂, Cdi; und PbI₂ besteht und mindestens eine der Emittersubstanzen aus der Gruppe der Verbindüngen TJI. ScI₃, CaJ,, CsI, DyI₃. NaI. ami.,. LaI₃, LiI und BaI₂ ausgewählt ist, daß die Puffersubstanz eine Güteziffer größer als 1 besitzt, wobei diese Güteziffer das Produkt des Molekulargewichtes der Substanz, des Dampfdruckes bei 600° C und der Anzahl der Halogenatome in dem Molekül ist und daß die Emittersubstanz eine Güteziffer besitzt, die nicht größer als 1 ist, und ein Ionisationspotential aufweist, das kleiner ist als das Ionisationspotential der Puffersubstanz.

2. Lampe nach Anspruch 1 zur Verwendung für die Farbensynthese in dem blauen, grünen und roten Bereich konzentrierte Lichtstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung aus ZnK, LiI und Tl I besteht. "

3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter den Betriebsbedingungen einen unverdampften Überschuß jedes der Metalljodide enthält.

4. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich in der Füllung Quecksilber enthält.

5. Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber unter den Betriebsbedingungen nahezu vollständig verdampft ist und daß ein unverdampfter !Überschuß jedes der Metalljodide vorhanden ist.