DE2032615A1

DE2032615A1 - High pressure metal vapor charge lamp

Info

Publication number: DE2032615A1
Application number: DE19702032615
Authority: DE
Inventors: Hideo Kimura Sadao Takatsüki Akutsu Hidezoh. Ashiya Okamoto Takio Kusatsu Mizuno, (Japan) P
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1969-07-04
Filing date: 1970-07-01
Publication date: 1971-02-11
Also published as: JPS498548B1; FR2054179A5; GB1270195A; DE2032615B2

Description

PATENTAN WALTE ;
rf . - PATENTAN WALTE;
rf. - 20326152032615 Dipi.-chem. Dr.D.Thomsen oipi-mg. H.Tiedtke
Dipi-chem. G. Bühling Dipi.-chem. Dr D. Thomsen oipi-mg. H. Tiedtke
Dipi-chem. G. Buehling MÜNCHEN 2MUNICH 2
TAL 33VAL 33
TEL. 0811/226394TEL. 0811/226394
235051235051
CABLES: THOPATENTCABLES: THOPATENT
TELEX: FOLGTTELEX: TO FOLLOW Dipi-ing. W.Weinkauff Dipi-ing. W.Weinkauff FRANKFURT (MAIN) 50FRANKFURT (MAIN) 50
FUCHSHOHL 71FUCHSHOHL 71
TEL. 0611/51 «66TEL. 0611/51 «66

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8000 München 2 2. Juli 1970 case 22443 / T 37108000 Munich 2 July 2, 1970 case 22443 / T 3710

Matsushita Electronics Corporation Osaka / JapanMatsushita Electronics Corporation Osaka / Japan

Hoohdruck-MetalldampfentladungslampeHigh pressure metal vapor discharge lamp

Die Erfindung Bezieht sich auf eine Hochdruck-Metal!dampfentladungslampe und insbesondere auf eine Hochdruck-Metall-r dampfentladungslampe mit gesättigtem Dampfdruck, die metallisches Natrium als Leuchtmaterial in einem transparenten polykristallinen Keramikrohr enthält.The invention relates to a high pressure metal vapor discharge lamp and in particular to a high pressure metal r vapor discharge lamp with saturated vapor pressure, the metallic Sodium as a luminous material in a transparent polycrystalline Includes ceramic tube.

Vor kurzem wurde transparente,polykristalline AluminiumoxydrKeramik entwickelt, die Natriumdampf bei hoher TemperaturRecently, transparent, polycrystalline alumina ceramic developed the sodium vapor at high temperature

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und unto*hohem Druck widersteht; eine Kochdruck-Natriumlampe mit gesättigtem Dampfdruck, bei der die neu entwickelte Aluminlumoxyd-Keramik für die Entladungsröhre verwendet wurde, kam zur praktischen Anwendung. Da diese Art von Kochdruck-JIatriurr.Iampe ein Natrium-Molekularspektrum im Gegensatz zu dem häuptsächlich auf der Natrium-D-Linie beruhenden gelben Spektrum der üblichen Niederdruck-Natriumdampflampe erzeugt» ist deren Färbzusammensetzung viel näher der einer Glühlampe als die Parbzudammensetzung einer üblichen Niederdruck-Natriumdampflampe. In der üblichen Hochdruck-Natriumdampflampe befindet sich in der Entladungsröhre zusätzlich zu Natrium ein Edelgas, wie Xenon-Gas, als Startergas und Quecksilberdampf als Puffergas, und die Entladung wird zwischen den an den einander gegenüber liegenden Enden in der Entladungsröhre angeordneten Entladungselektroden geführt« In diesem Fall besteht das von der Entladungsröhre erzeugte Leuchten weitestgehend aus dem Natriumspektrum, und ein Spektrum aufgrund der Erregung von Quecksilber wird kaum beobachtet, da der Erregungspegel von natrium niedriger als der von Quecksilber und Yenon ist. In einer derartigen Entladungslampe dient Quecksilber als Puffergas. - _K and resist unto * high pressure; a boiling pressure sodium lamp with saturated vapor pressure, in which the newly developed aluminum oxide ceramic was used for the discharge tube, came into practical use. Since this type of cooking pressure lamp generates a sodium molecular spectrum in contrast to the yellow spectrum of the usual low-pressure sodium vapor lamp, which is mainly based on the sodium D-line, its color composition is much closer to that of an incandescent lamp than the color composition of a conventional low-pressure lamp. Sodium vapor lamp. In the usual high-pressure sodium vapor lamp, in addition to sodium, there is a noble gas in the discharge tube, such as xenon gas as a starter gas and mercury vapor as a buffer gas, and the discharge is conducted between the discharge electrodes arranged at the opposite ends of the discharge tube «In this In this case, the glow produced by the discharge tube is largely composed of the sodium spectrum, and a spectrum due to the excitation of mercury is hardly observed because the excitation level of sodium is lower than that of mercury and yenon. In such a discharge lamp, mercury is used as a buffer gas. - _K

Beispielsweise ist es selbst bei Vorhandensein eines durch die Entladungslampe fließenden kleinen Stromes möglich,,. . . den Potentialgradienten größer zu machen. Weiterhin is£ es durch Hinzufügen von Quecksilber zu dem in der Röhre befind- . liehen Gas möglich, den Wirkungsgrad der Lampe zu verbessern.For example, it is possible even in the presence of a small current flowing through the discharge lamp. . . to make the potential gradient larger. It is also done by adding mercury to that in the tube. borrowed gas possible to improve the efficiency of the lamp.

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Bei der vorstehend beschriebenen Hochdruck-Natriumdampflampe besteht jedoch ein Problem darin, daß der Grad der Änderung der Lampeneigenschaft aufgrund der Änderung der Versorgungsspannung However, there is a problem with the high pressure sodium lamp described above that the degree of change in the lamp characteristic due to the change in the supply voltage

größer als der der üblichen Hochdruck-Quecksilberentladungslampe ist. Es ist beispielsweise bekannt, daß eine Änderung der Versorgungsspannung von etwa 1OS eine Änderung der Röhrenspannung von etwa 25* der Röhren-Nennspannung hervorruft. Dies ist auf die der Entladungsröhre innewohnende Eigenschaft zurückzuführen, daß der Dampfdruck innerhalb der Röhre auf dem Sättigungsdampfdruck bezüglich Natrium und Quecksilber während des Leuchtens der Lampe gehalten ist. Wenn die niedrigste Temperatur der Entladungsröhre in Abhängigkeit von der Änderung der Versorgungsspannung oder der Menge des von einer veränderten Leuchtanlage reflektierten Lichts (einschließlich Wärmestrahlung) geändert wird,ändert sich demgemäß der Dampfdruck des Natriums und des Quecksilbers innerhalb der Röhre sofort, so daß sich Änderungen der Lampeneigenschaften ergeben. Wenn die Röhrenspannung beträchtlich erhöht ist, ist es möglich, daß die Entladung er« lischt und die Röhre aufgrund des Wärmeschocks brechen kann, Λ is larger than that of the usual high-pressure mercury discharge lamp. It is known, for example, that a change in the supply voltage of about 1OS causes a change in the tube voltage of about 25 times the nominal tube voltage. This is due to the inherent property of the discharge tube that the vapor pressure within the tube is maintained at the saturation vapor pressure with respect to sodium and mercury while the lamp is being lit. Accordingly, when the lowest temperature of the discharge tube is changed depending on the change in supply voltage or the amount of light (including thermal radiation) reflected by a changed lighting system, the vapor pressure of sodium and mercury inside the tube changes immediately, so that changes in the Lamp properties result. If the tube voltage is increased considerably, it is possible that the discharge goes out and the tube can break due to the thermal shock, Λ

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-Metalldampf entladungslampe zu schaffen, die beim Leuchten stabile Eigenschaften aufweist. Es liegt im Rahmen der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, eine Hochdruck-Metalldampf-' entladungslampe zu schaffen, die eineverbesserte leuchtqualität und eine höhere Lichtausbeute als eine übliche Entladungslampe besitzt. .*·The invention is based on the object of creating a high-pressure metal vapor discharge lamp which has stable properties when it lights up. It is within the scope of the object on which the invention is based to create a high-pressure metal vapor discharge lamp which has an improved luminous quality and a higher luminous efficacy than a conventional discharge lamp . . * ·

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Zur Lösung dieser Aufgabe wird Kadmium als Puffergas zusätzlich in die Entladungsröhre der Hochdruck-Metalldampfentladungslampe eingeführt. Dem Gas in der Röhre wird Kadmium entweder an Stelle des bei einer üblichen Entladungslampe hinzugefügten Quecksilbers oder zusammen mit. diesem hinzugefügt.To solve this problem, cadmium is additionally introduced into the discharge tube of the high-pressure metal vapor discharge lamp as a buffer gas. The gas in the tube becomes cadmium either in place of the mercury added in a conventional discharge lamp or together with. added to this.

Bei der erfindungsgemäßen Entladungslampe sind Änderungen der Lampeneigenschaften aufgrund der Änderung der Versorgungsspannung verringert. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß. der Querschnitt von Kadmium für elastische Zusammenstöße selbst dann, wenn der Dampfdruck von beiden im Gaszustand gleich ist,kleiner als der von Quecksilber ist, ist die Röhrenspannung der Entladungslampe mit dem zugefügten Kadmium niedriger als bei Hinzufügung von Quecksilber. Wenn die niedrigste Temperatur und der Kadmiumdampfdruck verändertvwird,ist weiterhin aus vorstehend beschriebenen Gründen der Grad der Änderung der Lampeneigenschaft, wie der Änderungen der Röhrenspannung, kleiner als der einer Lampe, der nur Quecksilber hinzugefügt wurde.There are changes in the discharge lamp according to the invention the lamp properties are reduced due to the change in the supply voltage. Taking into account the fact that. the Cross-section of cadmium for elastic collisions, even if the vapor pressure of both is the same in the gaseous state, smaller than that of mercury, the tube voltage of the discharge lamp with the added cadmium is lower than when it is added of mercury. Further, when the lowest temperature and the cadmium vapor pressure are changed, the degree of change in the lamp characteristic is such as for the reasons described above of changes in tube voltage, smaller than that of a lamp to which only mercury has been added.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Entladungslampe mit Kadmium bestehen darin, daß das zusätzliche Spektrum von Kadmium in dem blauen Bereich neben dem Spektrum von Natrium erhalten wird, so daß die Leuchtstärke in dem blauen Bereich gegenüber der üblichen Lampe mit hinzugefügtem Quecksilber erhöht ist und die Färbtemperatur angehoben werden kann.Further advantages of the discharge lamp according to the invention with cadmium are that the additional spectrum of Cadmium is obtained in the blue range next to the spectrum of sodium, so the luminosity is in the blue range is increased compared to the usual lamp with added mercury and the coloring temperature can be raised.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischenThe invention is illustrated below with reference to a schematic

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Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.Drawing explained in more detail using an exemplary embodiment.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Hochdruck-Metalldampfentladungslampe in Schnittansicht und1 shows the high-pressure metal vapor discharge lamp according to the invention in sectional view and

Fig. 2 ein· Diagramm der spektralen Leistungsverteilung der erfindungsgemäßen Entladungslampe.2 shows a diagram of the spectral power distribution the discharge lamp according to the invention.

Bei der in Figur 1 dargestellten Hochdruck-Metalldampfentladungslampe wird ein transparentes polykristallines Aluminiumoxyd-Keramikrohr als Entladungsröhre verwendet, deren einander gegenüberliegende Enden mit Abschlußkappen 2 und 3 geschlossen sind, die aus einer Aluminiumoxyd-Keramik bestehen, die den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten wie das Aluminiumoxyd-Keramikrohr 1 aufweist. Durch die Abschlußkappen 2 und 3 sind aus Niobiumrohr bestehende Zuleitungselektroden k und 5 geführt. Die Elektroden4 und 5 sind an ihren Enden mit Emissionselektroden 6 bzw. .7 versehen. Die Emissionselektroden 6 und 7 weisen Wolframspulen auf, die mit einer elektronenemittierenden Substanz, wie BaO imprägniert sind.In the high-pressure metal vapor discharge lamp shown in Figure 1, a transparent polycrystalline aluminum oxide ceramic tube is used as the discharge tube, the opposite ends of which are closed with end caps 2 and 3, which consist of an aluminum oxide ceramic that has the same coefficient of thermal expansion as the aluminum oxide ceramic tube 1 having. Lead electrodes k and 5 made of niobium tube are passed through the end caps 2 and 3. The electrodes 4 and 5 are provided at their ends with emission electrodes 6 and 7, respectively. The emission electrodes 6 and 7 have tungsten coils impregnated with an electron-emitting substance such as BaO.

Die luftdichten Endteile der Entladungsröhre sind mit einem Keramikzement abgedichtet, der aus AluminiumsMagnesium-, Kalzium- und Boroxyden gebildet ist.The airtight end parts of the discharge tube are with a Ceramic cement, made of aluminum, magnesium, Calcium and boron oxides are formed.

Bei einem Versuch zeigte eine Entladungslampe des anhand 009887/1375 In an experiment, a discharge lamp showed the method based on 009887/1375

von Pig. 1 beschriebenen Aufbaue mit 8mm Innendurchmesser und 100mm Abstand zwischen den Emissionselektroden, die mit etwa 20mmHg· Xenon-Qas als Startergas, 15mß Natrium und 30mg Kadmium gefüllt war, folgende Eigenschaften:by Pig. 1 with an inner diameter of 8 mm and a distance of 100 mm between the emission electrodes, which are connected to about 20mmHg x xenon Qas as starter gas, 15meters sodium and 30mg Cadmium filled had the following properties:

Röhrenspannung 90 VTube voltage 90 V

Röhrenstrom 5,3 ATube current 5.3 A.

Röhren-Lichtausbeute 104 Im/WTube luminous efficacy 104 Im / W

Röhren-Eingangs leistung 400 WTube input power 400 W

Wenn die erfindungsgemäße Entladungslampe durch eine bei der üblichen Natriumentladungslampe verwendete Vorschalt-Drosselspule erregt wurde, betrug der Anstieg der Röhrenspannung aufgrund eines lOXigen Ansteigen der Versorgungsspannung nur etwa 10 bis 15%; dies ist viel weniger als der Anstieg von 25t im Pail der üblichen Hoehdruck-Hatriumentladungslampe mit hinzugefügtem Quecksilber.When the discharge lamp according to the invention was excited by a ballast choke coil used in the conventional sodium discharge lamp, the increase in the tube voltage due to a 10% increase in the supply voltage was only about 10 to 15%; this is much less than the 25t increase in the pail of the usual high pressure sodium discharge lamp with added mercury.

In Pig. 2 ist die spektrale LeistUQgsverteilung der erfindungsgemäßen Lampe dargestellt. Wie in. diesem Diagramm gezeigt, ergibt eich Kadmiumlumineszenz bei 5086ft und 4780 anders als die Natriumlurainesaenz. In Fig. 2 ist die typische spektrale Leistungsverteilung für den Fall dargestellt, daß die niedrigste Temperatur auf 750 bis 900° C gehalten ist; dabei stellt die durchgezogene Linie die Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Ausfuhrungaform der erfindungsgemäßen Lampe und die unterbrochene Linie die Eigenschaften der .üblichen Entladungslampe dar» Wie sieh ftua dem Diagramm nach Fig. 2In Pig. 2 shows the spectral power distribution of the lamp according to the invention. As shown in this graph, cadmium luminescence at 5086ft and 4780 results differently than the sodium lurainescence. In Fig. 2, the typical spectral power distribution is shown for the case that the lowest temperature is kept at 750 to 900 ° C; The solid line represents the properties of the embodiment of the lamp according to the invention described above and the broken line represents the properties of the conventional discharge lamp , as shown in the diagram according to FIG

009817/ \ It S prr=r 009817 / \ It S prr = r

ergibt, ist bei der erfindungsgemäßen Lampe das Spektrum in dem der Kadmiumlumines z'enz entsprechenden Bereich um die Wellenlänge yon 4800 8 gegenüber der üblichen Lampe stark · erhöht« wodurch die Möglichkeit gegeben ist, eine Lichtquelle höherer Färbtemperatur durch Hinzufügen von Kadmium zu bilden.results is the spectrum in the lamp according to the invention in the range corresponding to the cadmium luminescence around the wavelength of 4800 8 compared to the usual lamp increased «giving the possibility of a light source of higher coloring temperature by adding cadmium form.

Weitere Untersuchungen ergaben, daß die Färbzusammensetzung durch gleichzeitiges Hinzufügen von Kadmium und Quecksilber als Puffergase zu-Natrium von etwa 15mg in der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Entladungslampe verbessert wurde. Beispielsweise ergab eine Lampe weißes Licht, die 15mg Natrium, 40mg Kadmium, 20mg Quecksilber und etwa 20mmHg Xenon-Gas enthielt. Je mehr Kadmium hinzugefügt wird,desto größer ist die Lumineszenz im blauen Bereich, und die Farbe des von der Lampe ausgesandten Lichtes wird rötlich. Daher besteht die Möglichkeit, durch Verwendung eines aus Kadmium und Quecksilber zusammengesetzten Puffergases Lichteigenschaften frei wählbar zu erhalten. ä Further investigations revealed that the coloring composition was improved by simultaneously adding cadmium and mercury as buffer gases to sodium of about 15 mg in the above-described discharge lamp according to the invention. For example, a lamp gave white light containing 15 mg of sodium, 40 mg of cadmium, 20 mg of mercury, and about 20 mmHg of xenon gas. The more cadmium is added, the greater the luminescence in the blue area, and the color of the light emitted by the lamp becomes reddish. It is therefore possible to obtain light properties freely selectable by using a buffer gas composed of cadmium and mercury. Ä

Wie im vorstehenden im einzelnen beschrieben, besitzt die erfindungsgemäße Hochdruck-Metalldampfentladungslarope, die in der Entladungsröhre zu Natrium hinzugefügtes Kadmium als Puffergas aufweist, stabile Lampeneigenschaften und verbessert die Färbzusammensetzung mit der Erhöhung der Leuchtstärke im blauen Spektrum durch die Kadmium-Lumineszenz. Die erfindungsgemäße Entladungslampe ist demgemäß als Lichtquelle fürAs described in detail above, the high pressure metal vapor discharge larope according to the invention, which has cadmium added to sodium in the discharge tube as a buffer gas, stable lamp properties and improves the coloring composition with the increase of the luminosity in the blue spectrum due to the cadmium luminescence. the Discharge lamp according to the invention is accordingly used as a light source for

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. BAD ORlGfNAL. BAD ORlGfNAL

- 8 -allgemeine Beleuchtung sehr geeignet.- 8 -general lighting very suitable.

Die erfindungsgemäße Hochdruck-Metalldampfentladungslampe mit gesättigtem Dampfdruck, die zu Natrium als Leuchtgas hinzugefügtes Kadmium als Fuffergas und Edelgas (z.B. Xenon) als Startergas in der Entladungsröhre aufweist, besitzt stabile Leuchteigenschaften mit einem geringen Änderungsgrad der Röhrenspannung und des Lichtflusses in Abhängigkeit von der Änderung der Versorgungsspannung; diese Entladungslampe ist mit ihrer durch die Hinzuf(igung von Kadmium bedingten blauen Lichtkomponente und mit erhöhter Leuchtstärke als Lichtquelle für allgemeine Beleuchtung verwendbar.The high-pressure metal vapor discharge lamp according to the invention with saturated vapor pressure, which leads to sodium as a luminous gas added cadmium as buffer gas and noble gas (e.g. xenon) as the starter gas in the discharge tube has stable luminous properties with a small degree of change the tube voltage and the light flux as a function of the change in the supply voltage; this discharge lamp is with their blue light component caused by the addition of cadmium and with increased luminosity as a light source for general lighting can be used.

BAD ORfGfNAL.BAD ORfGfNAL.

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Claims

1.JHochdruck-Metalldampfentladungslampe, die Natrium als Leuchtmetall und ein Edelgas als Startergas in einem transparenten polykristallinen Aluminiumoxyd-Keramikrohr enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohr zusätzlich Kadmium vorgesehen ist.1.JHigh pressure metal halide discharge lamp containing sodium contains as luminous metal and a noble gas as starter gas in a transparent polycrystalline aluminum oxide ceramic tube, characterized in that additionally cadmium in the tube is provided.

2. Hochdruck-Metalldampfentladungslampe, die Natrium als Leuchtmetall und ein Edelgas als Startergas in einem transparenten polykristallinen Aluminiumoxyd-Keramikrohr enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Kadmium und Quecksilber zusammen in den Rohr vorgesehen sind.2. High pressure metal vapor discharge lamp containing sodium contains as luminous metal and a noble gas as starter gas in a transparent polycrystalline aluminum oxide ceramic tube, characterized in that cadmium and mercury together are provided in the pipe.

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