DE2422576A1

DE2422576A1 - Entladungslampe

Info

Publication number: DE2422576A1
Application number: DE2422576A
Authority: DE
Inventors: Kyouichi Maseki; Minoru Sugiura
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1973-05-10
Filing date: 1974-05-09
Publication date: 1974-11-21
Also published as: JPS5416671B2; NL182602B; JPS501573A; DE2422576C3; GB1462955A; NL7406360A; NL182602C; DE2422576B2; US3914636A

Description

Patentanmeldung
IWASAKI DENKI KABUSHIKI KAISHA
12-3 Shiba 3-chome,
Minato-ku, Tokyo, Japan

Entladungslampe.

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe, insbesondere eine Quecksilberdampflampe, bestehend aus einem strahlendurchlässigen Entladungsrohr mit zwei' an den beiden Rohrenden einander gegenüberliegend eingeschmolzenen Elektroden, elektrisch mit diesen verbundenen Zuleitungen und einer die Entladung unterstützenden Füllung in vorgegebenen Mengen aus Quecksilber, einem Edelgas, wenigstens einem anderen Leuchtmetall als Quecksilber und wenigstens einem Halogen in elementarer Form oder als Metal!halogenid.

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Derartige Entladungslampen, welche auch als Edelgasleuchtröhren bezeichnet werden, sind in ihrer Lichtausbeute und Farbwiedergabe den üblichen Quecksilberdampfhochdrucklampen überlegen und haben als Lichtquelle für allgemeine Beleuchtungszwecke an Bedeutung gewonnen.

Eine bekannte derartige Quecksilberdampflampe enthält beispielsweise außer Quecksilber und einem Edelgas Natrium, Scandium, Thorium und ein Halogen in elementarer Form oder als Metallhalogenid. Infolge der Luminiszens des im Entladungsrohr ent- . haltenen Scandium läßt sich zwar eine ausgezeichnete Farbwiedergabe erreichen, doch wird eine relativ hohe Zündspannung benötigt.

Um die Zündspannung herabzusetzen, wurde bereits vorgeschlagen, Thoriumoxid auf jede Elektrode aufzutragen, welches als elektronenemittendes Material dient. Durch das aufgetragene Thoriumoxid wird jedoch der Lichterhaltungsfaktor der Lampe (lumen maintenance factor) herabgesetzt. Ein weiterer schwerwiegender Nachteil einer üblichen Entladungslampe dieser Art besteht außerdem darin, daß allmählich eine teilweise Schwärzung des Entladungsrohres und eine Deformierung oder Abnutzung der Spitze einer jeden Elektrode erfolgt, und zwar infolge des in das Entladungsrohr eingefüllten metallischen Scandiums und des als Elektronen-emittendes Material auf die Elektroden aufgetragenen Thoriumoxids.

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Es wurde festgestellt, daß die Schwärzung des Entladungsrohres durch die Verdampfung von auf die Elektroden aufgetragenem Thoriumoxid verursacht wird, doch wurde der Grund der Deformierung bezw. der Abnutzung der Elektrodenspitze bisher noch nicht geklärt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Entladungslampe der eingangs genannten Art in der Weise auszubilden, daß , die vorgenannten Nachteile der bisher üblichen derartigen Entladungslampen überwunden-werden, wobei insbesondere eine relativ niedrige Zündspannung möglich sein soll und ein relativ hoher Lichterhaltungsfaktor, eine geringere Schwärzung des Entladungsrohres sowie eine geringere Verformung oder Abnutzung der Elektrodenspitze erzielt werden soll.

Gekennzeichnet ist eine erfindungsgemäße Entladungslampe im wesentlichen dadurch, daß auf die Elektroden wenigstens ein seltenes Erdmetalloxid aufgetragen ist und das Entladungsrohr eine mit dem seltenen Erdmetalloxid während der Brennzeit reagierende und dabei ein Halogenid des seltenen Erdmetalls bildende Substanz enthält.

Es konnte nämlich festgestellt werden, daß das auf jede Elektrode bisher aufgetragene Thoriumoxid und das in das Entladungsrohr eingefüllte metallische Scandium anscheinend in engem Zusammenhang mit den bei den bisher üblichen Entladungslampen dieser Art aufgetretenen Nachteilen stehen. Bei einer Entladungslampe, auf deren Elektroden anstelle von Thoriumoxid Scandiumoxid aufgetragen wurde und in welche anstelle von Scandium metallisches

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Thorium eingefüllt wurde, wurde festgestellt, daß eine derartige Entladungslampe nicht nur einen recht hohen Lichterhaitungsfaktor zeigte, sondern daß praktisch weder eine teilweise Schwärzung des Entladungsrohres noch eine Verformung oder Abnutzung der Elektrodenspitzen auftrat. Eine Analyse des Lichtspektrums der Entladungslampe zeigte außerdem das "Vorhandensein von Scandium, obwohl Scandium in elementarem Zustande nicht im Entladungsrohr eingeschlossen war. Der Grund dafür ist anscheinend darin zu sehen, daß das auf die Elektroden aufgetragene Scandiumoxid mit dem während der Brennzeit der Lampe ausgebildeten Thoriumhalogenid reagierte, sodaß Scandiumhalogenid entstand, wie nachstehende Formel zeigt, wobei das Halogenid zur Gesamtluminiszens der Lampe beiträgt.

2 Sc₂O₅ + 3 ThX^ 4 ScX₃ + 5 ThO₂ ,

wobei X ein Halogenatom, beispielsweise Jod, darstellt.

Anstelle von Scandiumoxid kann auf die Elektroden auch ein Oxid oder eine Oxidmischung anderer seltener Erdmetalloxide aufgetragen werden. Ebenso kann auch eine Mischung aus Scandiumoxid und wenigstens einem anderen seltenen Erdmetalloxid aufgetragen werden.

Anstelle von metallischem Thorium kann in das Entladungsrohr auch Aluminium oder Silizium oder eine Mischung derselben eingefüllt werden. Bei alleiniger Verwendung von Aluminium oder Silizium wird allerdings eine etwas höhere Zündspannung benötigt.

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In diesem Pall kann die erforderliche Zündspannung dadurch herabgesetzt werden, daß eine geringe Menge an metallischem Thorium zusätzlich eingeführt wird.

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Entladungslampe; und

Figur 2 eine Graphik zum Vergleich der Leistungskennwerte einer erfindungsgemäßen Entladungslampe im Vergleich zu einer herkömmlichen Entladungslampe dieser Art.

Die in Figur 1 im Längsschnitt dargestellte erfindungsgemäße Entladungslampe 10 besteht aus einem Entladungsrohr 12 aus durchsichtigem wärmefestem Material, wie beispielsweise Quarzglas, in dessen beiden Enden einander gegenüberliegend zwei Elektroden 14 bezw. 16 eingeschmolzen sind. Diese Elektroden 14 und 16 sind über Verbinder 22 bezw. 24 aus einer Metallfolie, beispielsweise einer Molybdänfolie, mit den Zuleitungen 18 bezw. 20 verbunden, während Abdeckkappen 26 bezw. 28 auf die Enden des Entladungs- . rohres aufgesetzt sind,, um dieses im Bereich der Elektroden 14 und 16 abzudecken. Das Entladungsrohr 12 ist an beiden Enden dichtgequetscht, sodaß die Elektroden mit ihrem Außenende über den jeweiligen Verbinder mit dem Innenende der Zuleitung elektrisch verbunden sind. Elektrische Entladungslampen mit einem

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derartigen Aufbau sind allgemein bekannt, sodaß auf die speziellen Herstellungsverfahren nicht im einzelnen eingegangen zu werden braucht. Bei den nachstehend im einzelnen erläuterten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Entladungslampe wurde eine derartige Lampe mit folgenden Kenndaten verwendet:

Leistung: 400 W

Innendurchmesser: ca. 20 mm

Elektrodenabstand: ca. 45 mm

Inneres Volumen: 16 cm .

Beispiel 1:

In einer Entladungslampe der in Figur 1 dargestellten Art mit vorgenannten Kenndaten wurde auf die Elektroden 14 und 16 Scandiumoxid aufgetragen und in das Entladungsrohr 12 7mg Quecksilberjodld, 20mg Natriumiodid, 2mg Thorium und Argongas eingefüllt, woraufhin das Entladungsrohr zugeschmolzen wurde (Dichtdruck: 20 mm Hg). Die fertige Lampe wurde dann gezündet und etwa 6000 h lang getestet, wobei sich nachstehende Resultate ergaben. Während der ganzen Testzeit wurde praktisch keinerlei Schwärzung des Entladungsrohres oder Nachlassen dessen Durchsichtigkeit festgestellt ebensowenig wie eine Deformierung oder Abnutzung der Elektrodenspitzen.

Lichtstrom zu Beginn: J34 000 - 37 000 Im Zündspannung: 200 - 250 V

Durchschnittlicher Farbwiedergabe-Index (Ra): 62 - 68 Lichterhaltungsfaktor (nach 6000 h): etwa 80 %.

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Zur Kontrolle wurde eine übliche Entladungslampe im gleichen Aufbau hergestellt, bei welcher jedoch auf die Elektroden Thoriumoxid aufgetragen wurde und in das Entladungsrohr 7mg Quecksilberjodid, 20mg Natriumiodid, 0,5mg Scandium, lmg Thorium und Argongas eingefüllt und das Entladungsrohr zugeschmolzen wurde (Dichtdruck: 20 mm Hg). Bei dieser Kontrollampe ergaben sich nachstehende Resultate:

Lichtstrom zu Beginn: j54 000 - 37 000 Im Zündspannung: 200 - 250 V

Durchschnittlicher Parbwiedergabeindex (Ra): 60-66 Lichfcerhaltungsfaktor (nach 6000 h): etwa 75 %·

Bei dieser "Kontrollampe" trat im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Entladungslampe eine deutliche teilweise Schwärzung des Entladungsrohres und ein Verlust der Lichtdurchlässigkeit desselben auf, und es wurde auch eine Deformierung und Abnutzung der Elek- trodenspitzen festgestellt.

Die Leistungskurven der beiden Lampen zeigt Figur 2, wobei die . Kurve A die Leistungskurve einer erfindungsgemäßen Entladungslampe ohne plötzliche Abnahme des Gesamtlichtstromes während der Prüfzeit zeigt. Demgegenüber zeigt die Leistungskurve B der ."Kontrollampe" den plötzlichen Abfall im Gesamtlichtstrom bereits zu Beginn der Prüfzeit.

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Andre jewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Beispiel 2:

In ein Entladungsrohr 12 der in Figur 1 dargestellten Ausbildung wurden 5mg Quecksilberjodid, 2mg Thalliumjodid, 2mg Thorium und Argongas eingefüllt und das Entladungsrohr dann zugeschmolzen (Dichtdruck: 20 mm Jg). Außerdem wurde auf jede Elektrode Disprosiumoxid aufgetragen. Die fertige Quecksilberdampflampe mit einer Leistung von ^1-00 W wurde dann wieder getestet, wobei sich nachstehende Resultate ergaben:

zu Beginn: Jl 000 - j53 000 Im Zündspannung: 210 - 250 W

Durchschnittlicher Farbwiedergabeindex (Ra) : 7& - b5 Lichterhaltungsfaktor (nach 6000 h): ca. 7& %.

Während der Prüfzeit wurde weder eine Schwärzung noch ein Verlust der LichtdurchlässigLeit des Entladungs ohres festgestellt, und es ergab sich auch keine Deformierung der Elektroden.

Beispiel

In der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 und 2 wurden Quecksilberdampflampen hergestellt, wobei allerdings auf die Elektroden ein anderes seltenes Erdmetalloxid als Scandium- bezw. Disprosiumoxid und außerdem eine Mischung der seltenen Srdmetallo::idc aufgetragen wurae. Als Reaktionssuustanz mit diesem Oxid ;,ezw. dieser Oxidmischung wurden Thor ium-Aluminium, Thoriurn-

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Silizium, Thorium-Aluminium-Silizium, Aluminium, Silizium und Aluminium-Silizium eingefüllt.

Diese Entladungslampen mit den verschiedenartig beschichteten Elektroden und den verschiedenen Füllungen wurden dann in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 und 2 getestet, wobei sich praktisch die gleichen Resultate ergaben wie in den Beispielen 1 und 2.

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Claims

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Patentansprüche :

'Iy Entladungslampe insbesondere Quecksilberdampflampe, bestehend aus einem strahlendurchlässigen Entladungsrohr mit zwei an den beiden Rohrenden einander gegenüberliegend eingeschmolzenen Elektroden, elektrisch mit diesen verbundenen Zuleitungen und einer die Entladung unterstützenden Füllung in vorgegebenen Mengen aus Quecksilber, einem Edelgas, wenigstens einem anderen Leuchtmetall als Quecksilber und wenigstens einem Halogen in elementarer Form oder als Metallhalogenid, dadurch gekennzei chnet , daß auf die Elektroden (14, 16) wenigstens ein seltenes Erdmetalloxid aufgetragen ist und das Entladungsrohr (12) eine mit dem seltenen Erdmetalloxid während der Brennzeit reagierende und dabei ein Halogenid des seltenen Erdmetalls bildende Substanz enthält.
2. Entladungslampe nach Anspruch 1, die mit dem seltenen Erdmetalloxid reagierende Substanz wenigstens ein Element einer aus Thorium, Aluminium und Silizium bestehenden Gruppe ist.
3. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Elektroden (14; 16) wenigstens eines der Oxide Scandiumoxid, Yttriumoxid, Disprosiumoxid und Thalliumoxid aufgetragen ist.
4. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz aus der Gruppe Thorium, Thorium-Aluminium, Thorium-SiliziurTi, Thorium-Aluminium-Silizium und Aluminium-Silizium ausgewählt ist.

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