DE2032615C3 - High pressure metal vapor discharge lamp - Google Patents
High pressure metal vapor discharge lampInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Metalldampfentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a high pressure metal vapor discharge lamp according to the preamble of claim 1.
Eine Entladungslampe dieser Art ist aus der US-PS 32 48 590 bekannt Bei dieser bekannten Entladungslampe ist vorgesehen, dem das Leuchtmetall bildenden Natrium entweder Quecksilber zur Steigerung des Wirkungsgrads der Lampe oder — allerdings bei einer höheren Betriebstemperatur von 8000C bis 14000C — Thallium, gegebenenfalls mit einem geringen Zusatz von Quecksilber, sowohl zur Steigerung des Wirkungsgrads als auch zur Verbesserung der Farbzusammensetzung hinzuzufügen. Eine Weiterentwicklung der Entladungslampe mit Quecksilberzusatz ist in der US-PS 33 84 798 beschrieben. Bei dieser bekannten Hochdruck-Entladungslampe bilden überschüssiges Natrium und Quecksilber ein Amalgam. Das verdampfte Quecksilber erzeugt eine geeignete Temperaturverteilung in dem Plasma und den Lampenwandungen und dient als Puffersubstanz, wodurch der Spannungsgradient der Ladung erhöht ist, so daß sich bei höherer Spannung und geringerem Strom ein verbesserter Wirkungsgrad der Lampe ergibt Diese bekannte Entladungslampe weist jedoch einen Nachteil dadurch auf, daß die Änderung der Lampeneigenschaften aufgrund einer Änderung der Speisespannung größer als bei Hochdruck-Quecksilberentladungslampen ist Beispielsweise ist bekannt, daß eine Änderung der Speisespannung um etwa 10% eine Änderung der Spannung an der Entladungslampe um etwa 25% der Lampennennspannung hervorruft Dies ist darauf zurückzuführen, daß während des Betriebs der Dampfdruck innerhalb der Lampe auf dem Sättigungsdampfdruck von Natrium und Quecksilber gehalten ist. Wenn die niedrigste Temperatur der Entladungslampe in Abhängigkeit von der Änderung der Speisespannung oder der Menge des von einer veränderten Leuchte reflektierten Lichts unter Einschluß der Wärmestrahlung geändert wird, ändert sich dadurch der Dampfdruck des Natriums und des Quecksilbers in der Lampe sofort, so daß sich Änderungen der Lampeneigenschaften ergeben. Wenn die Lampenspannung erheblich erhöht wird, kann die Entladung erlöschen und die Lampe aufgrund des Wärmeschocks brechen. Ferner besteht das von dieser Entladungslampe abgestrahlte Licht im wesentlichen aus dem Natriumspektrum, da der Erregungspegel von Natrium niedriger als der von Quecksilber und Xenon ist und daher ein auf das Quecksilber zurückzuführendes Spektrum kaum zu bemerken ist.A discharge lamp of this type is known from US Pat. No. 3,248,590. In this known discharge lamp, provision is made for adding either mercury to the sodium forming the luminous metal to increase the efficiency of the lamp or - albeit at a higher operating temperature of 800 ° C. to 1400 ° C. - Add thallium, possibly with a small addition of mercury, both to increase the efficiency and to improve the color composition. A further development of the discharge lamp with added mercury is described in US Pat. No. 3,384,798. In this known high-pressure discharge lamp, excess sodium and mercury form an amalgam. The vaporized mercury creates a suitable temperature distribution in the plasma and the lamp walls and serves as a buffer substance, whereby the voltage gradient of the charge is increased, so that the efficiency of the lamp is improved at higher voltage and lower current. However, this known discharge lamp has a disadvantage as a result that the change in the lamp properties due to a change in the supply voltage is greater than with high-pressure mercury discharge lamps.For example, it is known that a change in the supply voltage of around 10% causes a change in the voltage on the discharge lamp of around 25% of the nominal lamp voltage. that during operation the vapor pressure inside the lamp is kept at the saturation vapor pressure of sodium and mercury. If the lowest temperature of the discharge lamp is changed as a function of the change in the supply voltage or the amount of light reflected by a changed lamp including heat radiation, the vapor pressure of the sodium and mercury in the lamp changes immediately, so that changes in the Lamp properties result. If the lamp voltage is increased significantly, the discharge may go out and the lamp may break due to thermal shock. Furthermore, the light emitted from this discharge lamp consists essentially of the sodium spectrum, since the excitation level of sodium is lower than that of mercury and xenon and therefore a spectrum due to the mercury is hardly noticeable.
dampfentladungslampe bekannt bei der ein Metall wie Quecksilber, Kadmium und Zink als Leuchtmetall dient dem zur Veränderung der Farbzusammensetzung des abgestrahlten Lichts eine geringe Menge von Natrium in durch chemische oder Legierungsverbindung gebundener Form zugesetzt istVapor discharge lamp known in which a metal such as mercury, cadmium and zinc is used as a luminous metal a small amount of sodium used to change the color composition of the emitted light is added in a form bound by chemical or alloy compounds
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruck-Mgtalldampfentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die beim LeuchtenThe object of the invention is to provide a high-pressure metal vapor discharge lamp according to the preamble of claim 1 to create that when lighting
ίο stabile Eigenschaften aufweist, und dabei bezüglich der Lichtqualität und der Lichtausbeute gegenüber bekannten Entladungslampen verbessert istίο has stable properties, and with regard to the The quality of light and the light output is improved compared to known discharge lamps
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß in dem Kolben zusätzlich Kadmium als Puffersubstanz vorgesehen istThis object is achieved according to the invention in that cadmium is also used as a buffer substance in the flask is provided
Bei der erfindungsgemäß ausgeführten Entladungslampe bewirkt das Kadmium als Puffersubstanz, daß Änderungen der Lartipeneigenschaften durch Änderung der Speisespannung verringert sind. Das ist darauf zurückzuführen, aaß der Querschnitt von Kadmium für elastische Zusammenstöße selbst bei gleichem Dampfdruck kleiner als der von Quecksilber ist, so daß die Röhrenspannung der Entladungslampe mit Kadmiumzusatz niedriger als die derjenigen mit Quecksilberzusatz ist Wenn die niedrigste Temperatur und der Kadmiumdampfdruck verändert werden, ist daher die Änderung der Lampeneigenschaften, wie z. B. die Änderung der Röhrenspannung, geringer als bei einer Lampe, bei der nur Quecksilber zugesetzt wurde.In the case of the discharge lamp designed according to the invention The cadmium acts as a buffer substance that changes the properties of the Lartipen through change the supply voltage are reduced. This is due to the fact that the cross-section of cadmium ate for elastic collisions are smaller than that of mercury even at the same vapor pressure, so that the The tube voltage of the discharge lamp with added cadmium is lower than that of that with added mercury If the lowest temperature and the cadmium vapor pressure are changed, therefore, is the Change in lamp properties, such as B. the change in tube voltage, less than with a Lamp in which only mercury was added.
Weitere Vorteile der Entladungslampe mit Kadmium bestehen darin, daß neben dem Spektrum von Natrium zusätzlich das Spektrum von Kadmium in dem blauen Bereich erhalten wird, so daß die Leuchtstärke in dem blauen Bereich gegenüber einer bekannten Entladungslampe mit Quecksilberzusatz erhöht ist und die Farbtemperatur angehoben werden kann.Further advantages of the discharge lamp with cadmium are that in addition to the spectrum of sodium In addition, the spectrum of cadmium is obtained in the blue region, so that the luminosity in the blue area is increased compared to a known discharge lamp with added mercury and the Color temperature can be raised.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß in dem Kolben zusätzlich Quecksilber enthalten ist, weil damit die Farbzusammensetzung des abgestrahlten Lichts verbessert wählbar ist.An advantageous development of the invention lies in the fact that mercury is also contained in the flask is included because the color composition of the emitted light can thus be selected better.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 die Hochdruck-Metalldampfentladungslampe in Schnittansicht undAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. It shows
F i g. 1 the high-pressure metal vapor discharge lamp in sectional view and
F i g. 2 ein Diagramm der spektraler Leistungsverteilung der Entladungslampe.F i g. 2 shows a diagram of the spectral power distribution of the discharge lamp.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Hochdruck-Metalldampfentladungslampe wird ein transparentes polykristallines Aluminiumoxid-Keramikrohr als Entladungsröhre verwendet, deren einander gegenüberliegende Enden mit Abschiußkappen 2 und 3 geschlossen sind, die aus einer Aluminiumoxid-Keramik bestehen, die den gleichen Wärmedehnungskoeffizienten wie das Aluminiumoxid-Keramikrohr 1 aufweist. Durch die Abschlußkappen 2 und 3 sind aus Niobiumrohr bestehende Zuleitungselektroden 4 und 5 geführt. Die Elektroden 4 und 5 sind an ihren Enden mit Emissionselektroden 6 bzw. 7 versehen. Die Emissionselektroden 6 und 7 weisen Wolframwendeln auf, die mit einer elektronenemittierenden Substanz, wie BaO, imprägniert sind.In the case of the in FIG. 1 illustrated high pressure metal vapor discharge lamp uses a transparent polycrystalline alumina ceramic tube as a discharge tube used, the opposite ends of which are closed with final caps 2 and 3, the consist of an aluminum oxide ceramic, which has the same coefficient of thermal expansion as the aluminum oxide ceramic tube 1 has. Lead electrodes 4 and 5 made of niobium tube are passed through the end caps 2 and 3. The electrodes 4 and 5 are provided with emission electrodes 6 and 7, respectively, at their ends. The emission electrodes 6 and 7 have tungsten filaments which are impregnated with an electron-emitting substance such as BaO.
Die luftdichten Endteile der Entladungsröhre sind mit einem Keramikzement abgedichtet, der aus Aluminium-, Magnesium-, Kalzium- und Boroxiden gebildet ist.The airtight end parts of the discharge tube are sealed with a ceramic cement made of aluminum, Magnesium, calcium and boron oxides are formed.
('5 Bei einem Versuch zeigte eine Entladungslampe des anhand von F i g. 1 beschriebenen Aufbaus mit 8 mm Innendurchmesser und 100 mm Abstand zwischen den Emissionselektroden, die mit etwa 20 mm He Xe-('5 In an experiment, a discharge lamp des based on FIG. 1 described structure with 8 mm inner diameter and 100 mm distance between the Emission electrodes with about 20 mm He Xe
non-Gas als Zündgas, 15 mg Natrium und 30 mg Kadmium gefüllt war, folgende Eigenschaften:non-gas as ignition gas, 15 mg sodium and 30 mg cadmium, the following properties:
Wenn die Entladungslampe durch eine bei der üblichen Natriumentladungslampe verwendete Vorschalt-Drosselspule erregt wurde, betrug der Anstieg der Röh/enspannung aufgrund eines 10%igen Ansteigens der Versorgungsspannung nur etwa 10 bis 15%; dies ist viel weniger als der Anstieg von 25% im Fall der üblichen Hochdruck-Natriumentladungslampe mit hinzugefügtem Quecksilber.When the discharge lamp is operated by a ballast choke coil used in the conventional sodium discharge lamp was excited, the increase in tube voltage was due to a 10% increase the supply voltage only about 10 to 15%; this is much less than the 25% increase in the case of the usual high pressure sodium discharge lamp with added mercury.
In Fig.2 ist die spektrale Leistungsverteilung der Lampe dargestellt Wie in diesem Diagramm gezeigt, ergibt sich außer der Natriumlumineszenz Kadmiumlumineszenz bei 5086 A und 4780 A. In Fig. 2 ist die typische spektrale Leistungsverteilung für den Fall dargestellt, daß die niedrigste Temperatur auf 750 bis 9000C gehalten ist; dabei stellt die durchgezogene Linie die Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Lampe und die unterbrochene Linie die Eigenschaften der üblichen Entladungslampe dar. Wie sich aus dem Diagramm nach F i g. 2 ergibt, ist bei der beschriebenen Ausführungsform der Lampe das Spektrum in dem der Kadmiumlumineszer.z entsprechenden Bereich um die Wellenlänge von 4800 A gegenüber der üblichen Lampe stark erhöht, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, eine Lichtquelle höherer Farbtemperatur durch Hinzufügen von Kadmium zu bildeaThe spectral power distribution of the lamp is shown in FIG. 2. As shown in this diagram, in addition to the sodium luminescence, cadmium luminescence at 5086 A and 4780 A. is kept to 900 0 C; The solid line represents the properties of the embodiment of the lamp described above and the broken line the properties of the conventional discharge lamp. As can be seen from the diagram according to FIG. 2 shows, in the embodiment of the lamp described, the spectrum in the range corresponding to the cadmium luminescer.z around the wavelength of 4800 A is greatly increased compared to the conventional lamp, which makes it possible to create a light source with a higher color temperature by adding cadmium a
Weitere Untersuchungen ergaben, daß die Farbzusammensetzung durch gleichzeitiges Hinzufügen von Kadmium und Quecksilber als Puffersubstanzen zu Natrium von etwa 15 mg in der vorstehend beschriebenen Entladungslampe verbessert wurde. BeispielsweiseFurther investigation showed that the paint composition by adding cadmium and mercury as buffer substances at the same time Sodium of about 15 mg in the discharge lamp described above was improved. For example
ίο ergab eine Lampe weißes licht, die 15 mg Natrium, 40 mg Kadmium, 20 mg Quecksilber und etwa 20 mm Hg 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 dieίο gave a lamp of white light containing 15 mg of sodium, The more cadmium contained 40 mg cadmium, 20 mg mercury and about 20 mm Hg xenon gas is added, the greater the luminescence in the blue area, and the color of the light emitted by the lamp becomes reddish. Hence the
und Quecksilber zusammengesetzten Puffersubstanzand mercury compound buffer substance
gesättigtem Dampfdruck, die zu Natrium als Leuchtmetall hinzugefügtes Kadmium als Puffersubstanz und Edelgas (z. B. Xenon) als Zündgas in der Entladungsröhre aufweist, besitzt stabile Leuchteigenschaften mit einem geringen Änderungsgrad der Röhrenspannung und des Lichtstromes in Abhängigkeit von der Änderung der Versorgungsspannung; diese Entladungslampe ist mit ihrer durch die Hinzufügung von Kadmium bedingten blauen Lichtkomponente und mit erhöhter Leuchtausbeute als Lichtquelle für allgemeine Beleuchtung verwendbar.saturated vapor pressure leading to sodium as a luminous metal added cadmium as buffer substance and noble gas (e.g. xenon) as ignition gas in the discharge tube has stable luminous properties with a small degree of change in tube voltage and the luminous flux as a function of the change in the supply voltage; this discharge lamp is with its blue light component caused by the addition of cadmium and with increased Luminous efficacy can be used as a light source for general lighting.
Claims (2)
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| JP5424969A JPS498548B1 (en) | 1969-07-04 | 1969-07-04 | |
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Publications (3)
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| DE2032615A1 DE2032615A1 (en) | 1971-02-11 |
| DE2032615B2 DE2032615B2 (en) | 1977-05-26 |
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