DE2307631C3

DE2307631C3 - Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2307631C3
Application number: DE19732307631
Authority: DE
Inventors: Gustaaf Adolf; Roelofs Hendrik; Eindhoven Wesselink (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1977-06-23

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Hochdruckquecksilberdampfentiadungslampe mit einem Entladungsgefäß, dessen Wandung während des Lampenbetriebs mit einer Leistung zwischen 10 und 100 W pro cm² befastet ist und das 0,5 bis 40 mg Quecksilber pro cm³ Gefäßinhalt, ein Edelgas als Zündgas, mindestens eines der Halogene Jod, Brom und Chlor, sowie soviel Natrium in Form von Natriumhalogenid, daß während des Betri *bs unverdampftes Natriumhalogenid vorhanden ist, und 0,25 bis 25 Gewichtsprozent auf die Menge Quecksilber berechnetes Thallium, 0 bis 15 Gewichtsprozent auf die Menge Quecksilber berechnetes Indium, und ferner 1 bis 30 Gewichtsprozent auf die Menge Quecksilber berechnetes Kalzium enthält.

In einer solchen Lampe dient das Edelgas, das einen verhältnismäßig niedrigen partiellen Druck, z. E. zwischen 5 und 100 Torr, besitzt, als Zündgas. Bei der Betriebstemperatur der Lampe hat der Quecksilberdsrspfdriick sinsn Wer! '""!sch?*· ungefähr 0.5 und 30 Atmosphären und sind die Halogenide zum Teil verdampft und zersetzt. Das Kalzium ist in der Lampe in Form von Kalziumhalogenid vornan Jen (z. B. CaJ₂), das während des Lampenbetriebs verdampft und in der Entladung völlig oder zum Teil zersetzt wird. Dabei wird eine Menge Kalziummonohalogenid (z. B. CaJ) gebildet. Durch den Kalziumhalogenid-Zusatz wird im Spektrum der ausgesandten Strahlung ein großer Beitrag im roien Bereich zwischen ungefähr 605 und 670 ncn geliefert. Dieser Beitrag entsteht in den Kalziummonohalogenidmolekülen. Weiter findet man atomare Emissionslinien des Kalziums bei ungefähr 6120 und 645 nm.

Aus der US-PS 3234421 ist es bekannt, daß der Zusatz von Elementen in Form von Halogeniden, insbesondere Jodiden, bei Hochdruckquecksüber- dampfentladungslampen dieser Art eine Farbänderung des ausgestrahlten Lichts und eine Verbesserung der Farbwiedergabe zur Folge hat. In den meisten Fällen wird auch die Ausbeute der Lampe günstig beeinflußt.

Eine Lampenfüllung, die in der Praxis häufig angewandt wird, ist in der DT-OS 1489406 angegeben. Die dort beschriebene Lampe enthält, neben einem Edelgas und Quecksilber, die Jodide von Natrium, Thallium und Indium. Das Natriumiodid ist im Überschuß in der Lampe vorhanden, d. h., daß während des Lampenbetriebs noch unverdampftes Natriumjodid vorhanden ist. Im Zusammenhang mit der Dosierung des Natriumjodids in der Lampe wird in der Praa° xis ein sehr großer Überschuß angewandt. Der Zusatz der Jodide hat zur Folge, daß das Quecksilberspektrum in der von der Lampe ausgesandten Strahlung wesentlich unterdrückt wird. Das Natriumiodid liefert einen wichtigen Beitrag im gelben Bereich des Spek^a5 trums. Durch den Zusatz von Thallium und Indiumjodid wird ein wesentlicher Beitrag im grünen bzw. blauen Bereich des Spektrums erhalten. Mit der bekannten Lampe kann eine hohe Lichtausbeute und eine für allgemeine Anwendungen befriedigende Farbwiedergabe erzielt werfen.

Für solche Anwendungen, wobei an die Wiedergabe von Farben hohe Anforderungen gestellt werden, ist eine Ergänzung des Spektrums der durch die Lampe ausgesandten Strahlung jedoch notwendig. Es ha! sich gezeigt, daß insbesondere die Intensität im roten Bereich des Spektrums ungenügend ist, wodurch keine gufe Wiedergabe von roten Farben erzieit werden kann. Es hat sich gezeigt, daß bei diesen Lampen eine Zugabe von Kalzium zwar eine Ergänzung im roten Bereich des ausgestrahlten Spektrums ergibt, jedoch wird dadurch nur eine geringfügige Verbesserung der allgemeinen E'irbwiedergabe erreicht.

Die Erfindung bezweckt, bei einer Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe die Farbwiedergäbe /u verbessern bei gleichzeitigem hohem Strah- lungsaiiteil im roten Bereich des Spektrums.

Hierfür ist eine Kcchdruckquecksüberdampfentladungslampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Entlndungsgefaß weiter mindestens eines der Elemente Gadoli nium, Dysprosium und Neodym in einer Menge zwischen 0,1 und 40 Gewichtsprozent der Menge Quecksilber enthält, und daß die Menge Halogen mindestens gleich dem chemischen Äquivalent des vorhandenen Natriums, Kalziums, Gadoliniums, Dysprosiums und Neodyms und höchstens gleich zweimal dem chemischen Äquivalent aller vorhandenen Metalle mit Ausnahme von uuecKsiiöer isi.

Der Zusatz der genannten Seltenen Erden bietet den Vorteil, daß tr.i Spektrum der von der Lampe ausgesandten Strahlung eine gewünschte Ergänzung, insbesondere im Bereich zwischen 400 und 530 nm, erreicht wird. Der vom Neodym gelieferte zusätzliche Beitrag zum Spektrum der ausgesandten Strahlung besteht aus einer großen Anzahl Linien, die insbesondere im grünblauen Bereich des Spektrums einen (juasi-kontinuierlichen Strahlungsbeitrag bilden, wodurch die Farbwiedergahv der Lampe noch weiter

verbessert wird. Auch das Dysprosium liefert eine quasi-kontinuierliche Strahlung nahezu im ganzen sichtbaren Bereich des Spektrums, wodu^rc!i die Farbwiedergabe der Lampe günstig beci lflußt wird.

Gegebenenfalls kann das Indium in der Lampenfüllung völlig unterbleiben, wobei dennoch ein genügender Beitrag im blauen Bereich des Spektrums erhalten wird. Das Fortlassen von Indium bietet weiter den Vorteil, daß im allgemeinen höhere Lichtausbeuten erzielt werden.

In einer Lampe nach der Erfindung kann man bis 50 Gewichtsprozent der Menge Quecksilber vorteilhaft durch Cadmium ersetzen. Das Cadmium hat, genauso wie das Quecksilber, die Funktion eines Puffergases. Weiter ergibt das Cadmium einen gewünschten zusätzlichen Beitrag zur Lichte mission im grünen und grünblauen Bereich des Spektrums.

Die Erfindung wird nunrnchi ;?n H ·ηά einiger in der Zeichnung dargestellter Ai-^nrungsbeispielc näher erläutert. Es zeige

Fig ! eine Hochdrι<--.o.uecksilberdampfentladungslampe und

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung die Spektralverteilung der ausgesandten Strahlung einer solchen Lampe.

In Fig. 1 ist 1 das Quarzglas-Entladungsgefäß einer Hochdruckquecksilbcrdampfcntladungslampc, die während des Betriebs eine Leistung von ungefähr 400 W aufnimmt. An beiden Enden des Entladungsgefäßes 1 ist eine Quetschung 2 bzw. 3 gebildet, in die Stromzuführungselemente 4 und S eingeschmolzen sind. Diese Stromzuführungselemente sind im Entladungsgefäß mit Wolframelektroden 6 und 7 verbunden, zwischen denen im Betrieb die Entladung auftritt. Das Entladungsgefäß 1 ist in einem evakuierten oder mit Inertgas gefüllten Außenkolben 8, beispielsweise aus Hartglas, angeordnet, der an einem Ende eine Quetschung 9 aufweist, durch die hindurch Stromzuführungsdrähte 10 und 11 vakuumdicht geführt sind. Die Stronrizuführungsdrähte 10 und 11 sind mit den Stromzuführungselementen 4 und 5 verbunden utiil dienen gleichzeitig als Stützpole für das Entladungsgefäß. Das Entladungsgefäß 1 hat einen Innendurchmesser von 15,5 mm und einen Inhalt von 7,5 cm³. Der Abstand zwischen den Elektroden 6 und 7 beträgt 41 mm.

Beispiel 1
Eine Lampe nacn Fig. I wurde mit

36 mg Hg
0,08 mmol NaJ
2,5 mg TI
0,08 mmol CaJ₂
0,03 mmol GdJ₅

Farbwieiicigabeindex einer völlig analogen Lampe, die jedoch kein CaJ, enthält. Von dieser bekannten Lampe beträgt T = 4200 K und R_ati = 68,5 und R_al4 = 52.

Beispiel 2	15	und weiter mit Argon zu	20	Gemessen wurde η —	wurde mit
Eine Lampe nach Fig. 1	gefüllt.
35 mg Hg
■° 0,08 mmol NaJ
4,5 mg T!
1,5 mg In
0,08 mmol CaJ₂
0,03 mmol DyJ₃
einem Druck von 20 Torr


68 !.m/W T = 525U K
82,5 R._M = 75.

Beispic 3 Eine Lampe nach Fig. 1 wurde mit

36 mg Hg

O 08 mmol NaJ
so 5 mg TI

1,7 mg In

0,08 mmol CaJ₂
0.03 mmol NdJ₃

und weiter mit einem Gemisch von Neon und 1 % Argon zu einem Druck von 40 Torr gefüllt.

Gemessen wurde

= 62 Im/W T

= 88 R,,

=5150 K

Die spektrale Energieverteilung der von dieser Lampe ausgesapdten Strahlung ist in Fig. 2 dargestellt. In der Figur ist auf die horizontale Achse die Wellenlänge λ in nm eingetragen. Auf die vertikale Achse ist die ausgesandte Strahlungsenergie E pro Wellenlängenintervall von 5 nm in beliebigen Einheiten eingetragen.

Beispiel 4 Eine Lampe nach Fig. 1 wurde mit

und weiter mit einem Gemisch von Neon und 1 % Argon zu einem Druck von 20 Torr gefüllt.

An dieser Lampe wurde eine Lichtausbeute η von 78 Im/W und eine Farbtemperatur T der ausgesandten Strahlung von 4950 K gemessen. Vm die Farbwiedergabegüte der Lampe zu bestimmen, wurden die Farbwiedergabeindexe gemessen (siehe CIE Publication Nr. 13 (E-I, 3, 2), 1965). Der Wert für R_aH und Ä„u (Mittelwert des Farbwiedergabeindexes für 8 bzw. 14 Te3t.*arben) betrug 83,5 bzw. 75,5. Zum Vergleich diene·! die Werte von Farbtemperatur und -₅ 24 mg Hg
" 0,1 mmoiNaJ

5 mg TI

i mg in

10 mg Cd

0,1 mmol CaJ₂

0,05 mritol DyJ₃

0,05 mmol NdJ₃

und weiter mit einem Gemisch von Neon und I ' '<< Argon zu einem Druck von 40 Torr gefüllt.

Gemessen wurde η

=56 ImW T = 4200 K = ^lJ4 R_uU = W

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

i I. Hochdruckquecksilberdampfentladungslamoe mit einem Entladungsgefäß, dessen Wan-

• dung während des Lampenbetriebes mit einer '.,Leistung von 10 bis 100 W pro cm² belastet ist ^Viund das 0,5 bis 40 mg Quecksilber pro cm³ Gefäßinhalt, ein Edelgas als Zündgas, mindestens eines der Halogene Jod, Brom und Chlor, sowie soviel Natrium in Form von Natriumhalogenid, daß während des Betriebs unverdampftes Natriumhalogenid vorhanden ist, und 0,25 bis 25 Gewichtsprozent auf die Menge Quecksilber berechnetes Thallium, 0 bis 15 Gewichtsprozent auf die Menge Quecksilber berechnetes Indium und ferner 1 bis 30 Gewichtsprozent auf die Menge Quecksilber berechnetes Kalzium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß weiter mindestens eines der Elemente Gadolinium, Dysprosium und Neodym in einer Menge zwischen 0,1 und 40 Gewichtsprozent der Menge Quecksilber enthalt, und daß die Menge Halogen mindestens gleich dem chemischen Äquivalent des vorhandenen Natriums, Kalziums, Gadoliniums, Dysprosiums und Neodyms und höchstens gleich zweimal dem chemischen Äquivalent aller vorhandenen Metalle mit Ausnahme von Quecksilber ist.
2. Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 50 Gewichtsprozent des Quecksilbers durch Cadmium ersetzt ist.