DE2106447A1

DE2106447A1 - Mercury vapor high pressure discharge lamp with an addition of metal halides

Info

Publication number: DE2106447A1
Application number: DE19712106447
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Ing.; Leyendecker Helmut Dr.-Ing.; 8021 Taufkirchen Dobrusskin
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1971-02-11
Filing date: 1971-02-11
Publication date: 1972-09-07
Also published as: BR7200753D0; IT948855B; ES399456A1; JPS568466B1; FR2125360A1; FR2125360B1; GB1378188A; HU162684B; DE2106447C2

Description

Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, MünchenPatent-Treuhand-Gesellschaft for electric light bulbs mbH, Munich

"Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslarape mit einem Zusatz von Metal!halogeniden" *)"High pressure mercury vapor discharge larape with an addition of metal halides "*)

Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe mit Metallhalogenidzusatz. Die Lampen haben ein Entladungsgefäß aus Quarzglas mit in das Entladungsgefäß ragenden Elektroden aus schwer schmelzbarem Metall, deren Abstand voneinander ein Mehrfaches des Entladungsgefäßdurchmessers beträgt, und je einer mit den Elektroden verbundenen vakuumdichten Folieneinschmelzung, wobei ein Hüllgefäß das Entladungsgefäß umgibt.The invention relates to a high pressure mercury vapor discharge lamp with addition of metal halide. The lamps have a discharge vessel made of quartz glass with electrodes protruding into the discharge vessel fusible metal whose distance from one another is a multiple of the discharge vessel diameter and a vacuum-tight film seal connected to the electrodes, with a cladding vessel being the Surrounds discharge vessel.

Bei solchen Lampen ist es bekannt, mehrere Elemente, unter denen mindestens eine Seltene Erde sein kann, als Halogenverbindung dem Quecksilber zuzusetzen. Um eine Lampe mit guten Farbwiedergabeeigenschaften - das farbige Aussehen beleuchteter Objekte wird durch die spektrale Strahlungsverteilung der beleuchtenden Lichtquelle beeinflußt - zu erhalten, wurden z.B. Dysprosiumjodid und Thalliumjodid der Quecksilberfüllung zugesetzt (GB 1 138 913). Man erreicht damit einen Farbwiedergabeindex R von etwaIn such lamps it is known to have several elements, among which at least can be a rare earth, add mercury as a halogen compound. To get a lamp with good color rendering properties - that colored appearance of illuminated objects is influenced by the spectral radiation distribution of the illuminating light source - were to be obtained e.g. dysprosium iodide and thallium iodide added to the mercury filling (GB 1 138 913). A color rendering index R of approx

elel

85. Der Farbwiedergabeindex ist ein Maß für die Farbwiedergabeeigenschaft und gibt die Übereinstimmung des Farbeindrucks von Objekten bei Beleuchtung durch eine Lichtquelle mit dem Farbeindruck des gleichen Objekts bei Beleuchtung durch eine Bezugslichtart wieder.85. The color rendering index is a measure of the color rendering property and gives the correspondence of the color impression of objects when illuminated by a light source with the color impression of the same object again when illuminated by a reference illuminant.

♦) 21 f 82/02 - / -♦) 21 f 82/02 - / -

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Das Ziel der Erfindung ist es nun, eine Lampe mit einem noch höheren Farbwiedergabeindex zu erhalten.The aim of the invention is now to provide a lamp with an even higher To obtain color rendering index.

Die Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe, die aus einem Entladungsgefäß aus Quarzglas mit in das Entladungsgefäß ragenden Elektroden aus schwer schmelzbarem Metall, deren Abstand ein Mehrfaches des Entladungsgefäßdurchmessers beträgt und je einer mit den Elektroden verbundenen vakuumdichten Folieneinschmelzung sowie einem das Entladungsgefäß umgebenden Hüllkolben besteht und als zusätzliche Füllung zum Quecksilber Metallhalogenide und ein Edelgas enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß Halogenide von mindestens drei Elementen mit ähnlicher mittlerer Anregungsenergie enthält, unter denen sich mindestens drei Seltene Erden in einer Gesamtmenge von O,3 bis 1,2 mg/cm Bogenlänge befinden.The high-pressure mercury vapor discharge lamp that emerges from a discharge vessel Made of quartz glass with electrodes made of hard-to-melt metal protruding into the discharge vessel, the distance between them being several times greater of the discharge vessel diameter and one vacuum-tight film seal connected to the electrodes and one the discharge vessel surrounding envelope and contains metal halides and a noble gas as an additional filling to the mercury characterized in that the discharge vessel contains halides of at least three elements with a similar average excitation energy, among which at least three rare earths in a total of 0.3 to 1.2 mg / cm arc length.

Die Auswahl von Elementen mit möglichst gleicher mittlerer Anregungsenergie ist für die Erfindung wesentlich, da bei anderer Wahl die Strahlung der Elemente mit höherer Anregungsenergie vermindert würde zugunsten der Elemente mit niedrigerer Anregungsenergie und damit die Gesamtstrahlung - wie bisher - geringer wäre.The selection of elements with the same average excitation energy as possible is essential for the invention, since with a different choice the radiation the elements with higher excitation energy would be reduced in favor of the elements with lower excitation energy and thus the total radiation - as before - would be lower.

Bezüglich der Farbwiedergabe der erfindungsgemäßen Lampe ergab sich überraschenderweise, daß der erzielte Farbwiedergabeindex höher ist als aus einer reinen Superposition der Spektren der Einzelkomponenten zu erwarten wäre. Das läßt sich vielleicht daraus erklären, daß durch die sich addierenden Partialdrucke und den dadurch höheren Gesamtdruck sich die Anregungsbedingungen für jede der einzelnen Komponenten verbessern, wodurch der Kontinuumanteil des Spektrums erhöht wird, was sich sowohl auf die Lichtausbeute wie auf die Farbwiedergabe günstig auswirkt. So ergibt sich ein mit den bisher bekannten Lampen noch nie erreichter Farbwiedergabeindex von über 95» was die Lampe gemäß der Erfindung vorzüglich geeignet macht für Farbfernsehaufnahmen, beispielsweise bei Sportveranstaltungen in großen Stadien.With regard to the color rendering of the lamp according to the invention, this was found Surprisingly, that the color rendering index achieved is higher than from a pure superposition of the spectra of the individual components would be expected. This can perhaps be explained by the fact that through the adding of the partial pressures and the resulting higher total pressure the excitation conditions for each of the individual components improve, as a result of which the continuum portion of the spectrum is increased, which has a positive effect on both light output and color rendering. This has never been the case with the previously known lamps achieved color rendering index of over 95 »what the lamp according to the invention makes it particularly suitable for color television recordings, for example at sporting events in large stadiums.

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Ein weiterer großer Vorteil liegt darin, daß die Wandbelastung
des Entladungsgefäßes gering gehalten werden kann. Um gleich
günstige Anregungsbedingungen, wie in der erfindungsgemäßen Lampe
mit mindestens drei Seltenen Erden zu erzielen, müßte die Wandbelastung z.B. bei einer Lampe mit mehreren Elementen, unter denen
nur eine Seltene Erde, z.B. Dysprosium, ist, um etwa das 5-fache
höher liegen und würde damit bei der vorliegenden Lampenart unzulässige Werte erreichen.Another great advantage is that the wall load
of the discharge vessel can be kept low. To be right
favorable excitation conditions, as in the lamp according to the invention
To achieve with at least three rare earths, the wall load would, for example, with a lamp with several elements, among which
only one rare earth, e.g. dysprosium, is about 5 times as large
are higher and would therefore reach impermissible values with the type of lamp in question.

Von den Seltenen Erden sollen möglichst Dysprosium, Holmium und -Of the rare earths, dysprosium, holmium and -

Thulium gleichzeitig in der Lampe enthalten sein, denen noch weitere Seltene Erden wie Erbium zugesetzt sein können. Auch ein Zusatz
von Thalliumhalogenid, vorzugsweise Thalliurajodid, ist vorteilhaft
sowie ein Zusatz von Cäsiumhaiogenid, vorzugsweise Cäsiumjodid, zur
Stabilisierung der Entladung.Thulium can also be contained in the lamp, to which other rare earths such as erbium can be added. Also an addition
of thallium halide, preferably thalliur iodide, is advantageous
and an addition of cesium halide, preferably cesium iodide, to
Stabilization of the discharge.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Lampe gemäß der Erfindung wiedergegeben. Figur 1 zeigt die Lampe, Figur 2 die spektrale Strahlungsflussverteilung der Lampe.In the figures is an embodiment of the lamp according to the invention reproduced. FIG. 1 shows the lamp, and FIG. 2 shows the spectral radiation flux distribution of the lamp.

In Figur 1 hat das zylindrische Entladungsgefäß 1 aus Quarzglas einen Innendurchmesser von 31 mmt das Volumen beträgt 130 cm . An jedem Ende des Gefäßes befindet sich je eine Elektrode 2 und 3. aus mit ThO akti- ■ viertem Wolfram. Die Elektroden 2 und 3 sind mittels Folieneinschmelzungen 4 und 5 mit den Stromzuführungen 6 bzw. 7 verbunden. Der Elektrodenabstand beträgt 155 mm. Die Enden des Entladungsgefäßes sind mit einem die Wärmestrahlen reflektierenden Belag 8 bzw. 9 aus Zirkonoxyd versehen. Dabei ist, wenn senkrechte oder schräge Brennlage der Lampe vorgesehen ist, die von dem Belag 8 bedeckte Fläche des dem Schraubsockel 12 nahen Entladungsgefäßendes geringer als die vom Belag 9 bedeckte Fläche des anderen Entladungsgefäßendes, Das.Entladungsgefäß 1 ist mit den Halterungen 10, 11 in einem an einem Ende mit dem Schraubsockel 12 versehenen Hüllgefäß 13 angeordnet. Die Füllung des Entla«In FIG. 1, the cylindrical discharge vessel 1 made of quartz glass has a Inside diameter of 31 mmt the volume is 130 cm. At either end of the vessel there is one electrode 2 and 3. off with ThO active ■ fourth tungsten. The electrodes 2 and 3 are sealed in by means of foil 4 and 5 are connected to the power supply lines 6 and 7, respectively. The distance between the electrodes is 155 mm. The ends of the discharge vessel are with a coating 8 or 9 made of zirconium oxide which reflects the heat rays Mistake. In this case, if the lamp is in a vertical or inclined burning position, the surface of the screw base covered by the covering 8 is 12 near the end of the discharge vessel is less than the area covered by the coating 9 of the other end of the discharge vessel, the discharge vessel 1 is with the brackets 10, 11 in one at one end with the screw base 12 provided envelope vessel 13 is arranged. The filling of the discharge

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dungsgefäßes besteht aus eine« Zündgas, z.B. Ar von 30 Torr, 80 mg Hg, 3 ag Te, 3 Mg Ho, 3 ng Dy, 25 ag HgJ₃, 12 ag TlJ und 3 "0 CsJ «or Stabilisierung des Bogen«. Die Konstruktionsdaten und die Füll« ■engen gelten für. eine Lampe Mit einer Leistungsaufnahme ron 3»5 kW, die mit 18 A und an einer Spannung von 38O V betrieben wird. Der Lichtstrom beträgt 325 QOO Im, die Lichtauebeute 93 Im/V. Die ähnlichste Farbtemperatur 1st 6OOO K, der Farbwiedergabeindex R «95.The preparation vessel consists of an ignition gas, for example Ar of 30 Torr, 80 mg Hg, 3 ag Te, 3 Mg Ho, 3 ng Dy, 25 ag HgI ₃ , 12 ag TlJ and 3 "0 CsJ" or stabilization of the arc " The design data and the fillings apply to a lamp with a power consumption of 3 to 5 kW, which is operated with 18 A and a voltage of 38O V. The luminous flux is 325 QOO Im, the luminous efficiency is 93 Im / V The most similar color temperature is 600 K, the color rendering index R «95.

Bei einer Leistungeaufnahme der Lampe von 250 V hat das Entladungsgefäß einen Innendurchmesser von l4 mm und ein Volumen von 5,3 cm . Der Elektrodenabstand beträgt 25 mm. Die Füllung besteht aus Ar von 30 Torr, 10 Mg Hg, 1 Mg Tm, 1 Mg Ho, 1 Mg Dy, 12 Mg HgJ und 1 Mg CsJ.With a power consumption of 250 V by the lamp, the discharge vessel has an internal diameter of 14 mm and a volume of 5.3 cm. The electrode spacing is 25 mm. The filling consists of Ar of 30 Torr, 10 Mg Hg, 1 Mg Tm, 1 Mg Ho, 1 Mg Dy, 12 Mg HgI and 1 Mg CsI.

In der Figur 2 ist die auf einen Lichtstrom von lOOO Im normierte spektrale Strahlungsflussverteilung der 3*5 kV-Lampe im Vergleich mit Tageslicht D 55 »it einer Farbtemperatur von 55OO K wiedergegeben. Die Figur läßt erkennen, wie gut die Annäherung der spektralen Energieverteilung der erfindungsgemäßen Lampe an die Tageslichtkurve mit einer ähnlichsten Farbtemperatur von 5500 K ist.In FIG. 2, that is normalized to a luminous flux of 100 Im Spectral radiation flux distribution of the 3 * 5 kV lamp in comparison with daylight D 55 »with a color temperature of 55OO K shown. The figure shows how well the approximation of the spectral energy distribution of the lamp according to the invention to the daylight curve with a the closest color temperature is 5500 K.

Außer der Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Lampe aufgrund ihrer guten Farbwiedergabeeigenschaften für Farbfernseh-Life-Aufnahmen hoher Qualität sowie für Beleuchtung von Stadien und Messehallen ist die Lampe wegen ihrer tageslichtähnlichen Farbe auch überall dort geeignet, wo eine Zusatzbeleuchtung zum Tageslicht erforderlich ist*In addition to the usefulness of the lamp according to the invention because of their good color rendering properties for color television life recordings high Quality as well as for the lighting of stadiums and exhibition halls, the lamp is also suitable everywhere because of its daylight-like color. where additional lighting is required for daylight *

- Patentansprüche -- patent claims -

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Claims

PatentansprücheClaims

Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe, die aus einem Entladungsgefäß aus Quarzglas mit in das Entladungsgefäß ragenden Elektroden aus schwer schmelzbarem Metall, deren Abstand ein Mehrfaches des Entladungsgefäßdurchmessers beträgt und je einer mit den Elektroden verbundenen vakuumdichten Folieneinschmelzung sowie einem das Entladungsge- " fäß umgebenden Hüllkolben besteht und als zusätzliche Füllung zum Quecksilber Metallhalogenide und ein Edelgas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß Halogenide von mindestens drei Elementen mit ähnlicher mittlerer Anregungsenergie enthält, unter denen sich mindestens drei Seltene Erden in einer Gesamtmenge von 0,3 bis 1,2 mg/cm Bogenlänge befinden.High pressure mercury vapor discharge lamp consisting of a Discharge vessel made of quartz glass with electrodes made of difficult-to-melt metal protruding into the discharge vessel Distance is a multiple of the discharge vessel diameter and each has a vacuum-tight foil seal connected to the electrodes and a discharge vessel " The envelope surrounding the vessel consists of metal halides and a noble gas as an additional filling to the mercury, characterized in that the discharge vessel contains halides of at least three elements with a similar average Contains excitation energy, among which there are at least three rare earths in a total amount of 0.3 to 1.2 mg / cm Arc length.

2. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß die Halogenide der Seltenen Erden Dysprosium, Holmium und Thulium enthält.2. High-pressure mercury vapor discharge lamp according to claim 1, characterized in that the discharge vessel contains the halides of the rare earths contains dysprosium, holmium and thulium.

3. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß die Halogenide der Seltenen Erden Dysprosium, Holmium, Thulium und Erbium enthält.3. Mercury vapor high pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the discharge vessel contains the halides of the rare earths dysprosium, holmium, thulium and erbium contains.

4. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß die Halogenide von Dysprosium, Holmium, Thulium, Thallium und Cäsium enthält.4. Mercury vapor high pressure discharge lamp according to claim 1 to 3, characterized in that the discharge vessel contains the halides of dysprosium, holmium, thulium, thallium and cesium.

5. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß die Jodide der Elemente enthält.5. Mercury vapor high pressure discharge lamp according to claim 1 to 4, characterized in that the discharge vessel contains the iodides of the elements.

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6. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der Seltenen Erden zwischen 0,5 und 0,9 mg/cm Bogenlänge liegt·6. Mercury vapor high-pressure discharge lamp according to Claim 1 up to 5, characterized in that the total amount of rare earths is between 0.5 and 0.9 mg / cm sheet length

7· Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 17. High pressure mercury vapor discharge lamp according to claim 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandbelastung desto 6, characterized in that the wall load of the

2 Entladungsgefäßes zwischen 8 und 20 V/cm liegt.2 discharge vessel is between 8 and 20 V / cm.

8. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslanpe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß an8. mercury vapor high-pressure discharge flap according to claim 1 to 7, characterized in that the discharge vessel on den Enden Wärmestaubeläge, vorzugsweise aus ZrO _t hat.the ends have heat build-up, preferably made of ZrO _t .

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