DE2546417A1 - Metallhalogenlampe und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Metallhalogenlampe und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2546417A1 DE19752546417 DE2546417A DE2546417A1 DE 2546417 A1 DE2546417 A1 DE 2546417A1 DE 19752546417 DE19752546417 DE 19752546417 DE 2546417 A DE2546417 A DE 2546417A DE 2546417 A1 DE2546417 A1 DE 2546417A1
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/18Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent

Description

  • METALLHALOGENLAMPE UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG Gegenstand der Erfindung ist eine Metallhalogenlampe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • A1s Metallhalogenlampe wird eine Gesanttadungs--Lichtquelle bezeichnet, in deren aus lichtdurchlässigem und wärmeheständigen Material gefertigten Leuchtkolhen mindenstens zwei Elektroden eingeführt sind, aobei der Kolhen Quecksilber, ein Edelgas zur Erleichterung der Zündung, weiterhin ein oder mehrere Zusatzmetalle entha:lt die zumindest in kaltem Zustand der Lampe in der Form von Halogenverbindungen vorhanden sind. Bei Beginn der Lichtbogenentladung verdampfen das Quecksilber uiid daa /die/ Zusatzmetall-Haloid/e/, letztere/s/ dissoziiert /dissoziieren/ im Lichtbogen in Metall und Halogen, wobei die Metalle /das Metall/ infolge der Erregung grundsätzlich zu dem durch die-Lichtbogenentladung ausgesandten Spektrum bei tragen /trägt/.
  • Auf diese Weiae kann eine Lichtquelle mit im Vergleich zu der einer auf er Quecksilber kein anderes Metall enthaltenden Quecksilberdampflampe vorteilhafterer Lichtausbeute und Farbwiedergabe erhalten werden.
  • Die Zusatzmetalle können unmittelbar in der Form einer Halogenverbindung in den Kolben eingeführt werden, jedoch kann dies auch in der Form von elementarem metall erfolgen, wohei in diesem Falle die entsprechende Halogen menge getrennt, z. B. in der Form von Quecksilber-Haloid in den Kolben geführt wird. In letzterem Falle entsteht die Halogenverbindung des Zusatzmetalles im Kolben in einer chemischen Reaktion "in situ", die durch Einschalten der Lampe oder durch eine auf einem anderen Wege erfolgenden Erhitzung derselben herbeigeführt werden kann.
  • In optischer Hinsicht ist es vorteilhaft, als Zusatzmetall einea oder mehrere der Metalle der Spalten IIIa oder IVa des periodischen yteins zu wählen, da ihr hei Erregung ausgestrahltes Spektrum so reich an Linien ist, dass man eine Lichtquelle mit praktisch kontinuierlicher spektraler Verteilung und waissem Licht, d. h. einer sehr guten Farbwiedergabe erhält.
  • Erfahrungagemaas verfügen aber die mit Metallen der Spalten IIIa oder IVa des periodischen Systems gefertigten Metallhalogenlampen auch über sehr unvorteilhafte Eigenschaft@@.
  • Ihre Zündspannungen sind wesentlich höher als die Jenigen der als Zusatzmetall z. B. ein Alk limetall enthaltenden Metallhalogenlampen, und während d 5 Betriebes kommt ee zu einer starken Einengung ihres Lichthogens. Letztere Erecheinung ist mit dem Ergebnis verbunden, dass im Lampenkörper eine starke Konvektions-Gasströmung zustande kommt, die den Lichtbogen unruhig macht und gegen die Kolbenwand auslenkt. Demzufolge wird der Werkstoff des Kolbens auf unzulässig hohe Temperaturen erwärmt. Durch die andauernde atarke Beanspruchung der Kolbenwand werden einerseits im allgemeinen ihre Lichtdurchlässigkeit, andererseits -annahmbarer Weise infolge der angestiegenen Gaeahgahe der Wand - auch die Lehenadauer der Lampe in starkem Masse beeinträchtigt.
  • Gemäss der Erfindung können diese unvorteilhaften Eigenschaften beseitigt werden, wenn man daa oder die in die Spalte lila oder IVa des periodischen Systems gehörende/n/ Metall/el nicht in elementarem Zustand und auch nicht in der Form einer Halogenverbindung, sondern in der Form einer durch ein Metall der Spalte Ib des periodischen Systems gebildeten Legierung derselben in die Lampe einführt.
  • Die Erfindung wird anhand eines gemäss Fig. 1. beispiels weise aufgehauten Leuchtkörpers mit einer Speisesspannung von 220 V und einer Nennleistung von 380 W näher beschrieben.
  • Bei dieser Ausführung sind in einem aus Quarz gefertigten Kolben 1 Elektroden 2 und 3 angeordnet, die zweckmässig aus Wolfram hergestellt und mit Thorium oder Thoriumoxyd aktiviert sind. Die Zuleitung des elektrischen Stromea zu den Elektroden erfolgt über Molybdenfolien 4 und 5, um welche der Kolben an den Stellen 9 und 10 vakuumdicht zugequetscht ißt. An die Molybdänfolien sind von aussen elektrische Zuleitungen 6 und 7 angeschlossen. Der Kolben ist zwecks Zuführung der Füllung und Durchfahrung des Auspumpens mit einem Pumprohr 8 versehen. Der Spitzenabstand der Elektroden beträgt 48 mm, das Fassungsvermögen des Kolbens 16 cm3.
  • Die Vorteile der Verwendung der Erfindung werden durch nachstehende Beispiele demonstriert: Beispiel 1.
  • Fünf Lampen wurden hergestellt, indem in den vorgenannten Kolhen 17 mg Quecksilber, 29 mg Quecksilher/II/-Jodid, 7 mg Metall-Dysprosium und /wie dies zur Verbesserung der Lichtausheute bei Metallhalogenlampen üblich und bekannt ist/ 1 mg Tallium/I/-Jodid eingefüllt, hiernach der Kolben in der üblichen Weiae ausgepumpt und mit Argon auf einen Druck von 33 mbar aufgefüllt und schliesslich durch Zuschmelzem des Saugrohres abgeschlossen wurden. Die Leuchtkörper sind in der Uhlichen Weise in einen Glaskolben eingebaut. Hiernach wurde auch dieser ausgepumpt, und die 80 fertiggestellten Lampen wurden 1 Stunde lang mit Nennstrom betrieben, um dae Quecksilber/I/-Jodid und das Metall-Dysprosium in die Form von Quecksilber und Dysprosium/III/-Jodid zu überführen.
  • Nach Abkühlung sind die so fertiggestellten Lampen auf Zündspannung gemessen, wohei Werte zwischen 1400 und 1600 V /effektive Wechselspannung/ erhalten wurden. Der Lichtbogen der in Betrieh befindlichen Lampen war stark eingeengt und zur Kolhenwand ausgelenkt. Bei einem Dauerhetrieh dieser Lampen wurden Lehensdauerwerte zwischen 200 und 1000 Stunden erhalten.
  • Beispiel 2.
  • Bei fünf Lampen wurde das Dysprosium-Jodid nicht im Leuchtkörper selhat hergestellt, sondern in bereits fertigem Zustand in den letzteren eingefahrt. Hierzu wurden 29,8 mg Quecksilber, 23,4 mg Dysprosium/III/-Jodid und 1 mg Tallium/I/--Jodid eingefüllt. Die Zündspannung der weitersn wie heim Beispiel 1 behandelten Lampen laO ubcr 1800 V, und ihr Lichtbogen war noch stärker als der der Lampen nach Beispiel 1 eingeengt.
  • Diese Lampen wurden Keiner Dauerbetriebsprüfung unterzogen.
  • Beispiel 3.
  • Fünf Lampen wurden hergestellt, indem 17 mg Quecksilber, 29 mg Quecksilber/II/-Jodid, 1 mO Tallium/I/-Jodid und - unserer Erfindung entsprechend - 20 mg einer derartigen Legier ng in den @endetkörper eingeführt wurden, die vorher durch das Zusammenschmelzen von 35 Gew.% Metall-Dysprosium und 65 Gew.% Metall-Gold hergestellt worden war. Des weiteren wurden die Lampen wie heim Bespiel 1 beschrieben fertiggestellt. Die Zündspannung der fertigen Lampen lag zwischen 600 und 700 V und ihr Lichtbogen fUllte den ganzen Leuchtkörper annähernd vollständig aus, berührte dahei jedoch an keiner Stelle die Kolbenwand. Die Lebensdauerprufung läuft nach zur Zeit @ die bisherige Lebensdauer der Lampen liegt jedoch bereits üher 2000 Stunden.
  • Ähnliche günstige Ergebnisse können erreicht werden, wenn das Dysprosium in der Form eine mit einem anderen Metall /Silber oder Kupfer/ der Spalte Ih des periodischen Systems gbiIdeten Dysprosium-Legierung in den Kolben eingeführt wird.
  • Im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhalt man hei Lampen, die neben oder an Stelle von Dysprosium llolmium, Skandluin und/oder thorium enthalten.
  • Die Untersuchung des Spektrums der mit Legierungen hergestellten Lampen ergab, dass die Spektrum linien des Metalls der Spalte Ib des beriodischen Systems nicht zum ausgestrahlten Licht beitragen. Lies zeigt dass die vorstehend beschriebene überraschende Wirkung nicht etwa dadurch zustande kouunt, indem das betreffende Metall an der Entladung teilnimmt.
  • Die Ursache dessen, weshalb die Erführung der in die Spalte IIIa oder IVa des periodischen Systems gehörenden Metalle in der Form einer nit Metallen der Spalte Ih gehildeten Legierung von günstiger Wirkung ist Konnte bislang nicht mit Sicherheit ermittelt werden. Es wird jedoch angenommen, dass hierfür die im Verlaufe der Herstellung der Legierung eintretende Entgasung von entscheidender i3edentung ist. Bekanntlich zeigen nämlich die in die Spalten lila und IVa des periodischen Systems gehörenden Metalle eine starke Neigung zur Bindung von Gasen, und diese gebundenen Gase können dann nur äußerst schwierig oder Uberhaupt nicht ausgetrieben werden. Ehen deshalb können diese Metalle in Handel nicht mit genügender reinheit, sondern nur mit einem hohen Gaegehalt bezogen werden.
  • Die hei der Verwendung dieser ivietalle in Erscheinung tretenden unvorteilhaften Eigenschaften können durch das Vorhandensein von Wasserstoff erklärt werden. Der hohe Wert der ZUndspannung kann durch den Umstand erkläart werden, dass ein TeiL des Wasserstoffes mit dem vorhandenen Halogen im kalten Leuchtkörper in der Form von Jodwasserstoff vorliegt, wodurch die Halogenkonzentration im Gasraum ansteigt, wobei die Halogene als elektophile Blemente aus dem Gasraum die freien Elektronen leicht einfangen. In der in Betrieb befindlichen Lampe hingegen dissoziieren die Wasserstoffmoleküle, diffundieren danach an die Wand, wo sie sich rekombinieren. Durch die durch diesen Vorgang entzogene Energie werden die thermischen Verluste des Lichtbogens in starkem wasser erhöht, und die Linengung kommt etwa wie ihre Kompenaktion zustande.
  • Den bei Einführung der metalle der Spalte IIIa und IVa des periodischen Systems in Form ihrer Halogenverbindungen erhaltenen ungünstigen Ergebnissen kann der Umatand zugrunde liege n, dass diese Verbindungen sehr hygroskcposch und schwer zu enthydratisieren sind. Aus dem mit der Verbindung in die Lampe eingeführten Wasser hildet eich bei der Reaktion mit den Wolframelektroden Wasserstoff, das im weiteren die vorstehend beschriebenen Auswirkungen verursacht.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE
1. Metallhalogenlampe mit einem aus hitzebeständ@gen lichtdurchlässigen Material bestehenden, vakuumdicht abgeschlossenen Leuchtkörper mit mindestens zwei Elektroden aus hoch-schnelzenden Metall und einer Füllung, die außer Edelgas Quecksilber, sowie Halogene und Metalle von spektrumverbesserunder Wirkung enthalt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper mindestens einea der Metalle der Spalte lila und/oder IVa dQs periodischea Systems mindestens zum leil in der Porm seiner Halogenverbindung, und mindestens eine der Metalle des Spalte Ib des periodischen Systems in elementarem /freiem/ Zustand enthält.
2. Metallhalogenlampe nach Anapruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ihr Leuchtkörper mindestens erin, zumindest teilweise in der Form einer Halogenverbindung vorhandenes seltenes Erdmetall und elementares /freiea/ Gold enthält.
3. Metallhalogenlampe nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Mol-Verhältnis Gold/seltenes Erdmetall zwischen 10:1 und 1:1 liegt.
4. Verfahren zur Herstellung von Metallhalogenlampen nach einem des Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, das das seltene Erdmetall und/oder ein Gemisch mehrerer seltener Erdmetalle in der Form ihrer mit Gold gebildeten Legierung in den Leuchtkörper eingeführt wird.
5. Verfahrens nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das selten Erdmetall vor Einfüllung in den Leuchtkörpere mit Gold unter Vakuum oder in einer Edelgasatmosphäre legiert wird.
L e e r s e i t e
DE2546417A 1974-12-30 1975-10-14 Quecksilberdampf-Entladungslampe mit Metallhalogenidzusätzen Expired DE2546417C3 (de)

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DE2546417A1 true DE2546417A1 (de) 1976-07-01
DE2546417B2 DE2546417B2 (de) 1977-08-25
DE2546417C3 DE2546417C3 (de) 1978-04-20

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NL (1) NL160980C (de)
SE (1) SE7511352L (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4360756A (en) * 1979-11-13 1982-11-23 General Electric Company Metal halide lamp containing ThI4 with added elemental cadmium or zinc
EP1187173A2 (de) * 2000-09-08 2002-03-13 Philips Corporate Intellectual Property GmbH Niederdruckgasentladungslampe mit kupferhaltiger Gasfüllung

Cited By (3)

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US4360756A (en) * 1979-11-13 1982-11-23 General Electric Company Metal halide lamp containing ThI4 with added elemental cadmium or zinc
EP1187173A2 (de) * 2000-09-08 2002-03-13 Philips Corporate Intellectual Property GmbH Niederdruckgasentladungslampe mit kupferhaltiger Gasfüllung
EP1187173A3 (de) * 2000-09-08 2005-08-31 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Niederdruckgasentladungslampe mit kupferhaltiger Gasfüllung

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ATA776675A (de) 1979-10-15
NL160980C (nl) 1979-12-17
NL7512405A (nl) 1976-07-02
SE7511352L (sv) 1976-07-01
DE2546417C3 (de) 1978-04-20
HU169861B (de) 1977-02-28
NL160980B (nl) 1979-07-16
DE2546417B2 (de) 1977-08-25

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