DE2747259A1

DE2747259A1 - Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2747259A1
Application number: DE19772747259
Authority: DE
Inventors: Robert Christian Peters; Louis Eugene Vrenken
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-11-02
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1978-05-03
Also published as: BE860369A; JPS5358176A; GB1565129A; DE2747259C2; BR7707264A; FR2369680A1; FR2369680B1; IT1088175B; ES463748A1; NL7612158A

Description

7 7 U Ί'? S

PHN. 8596. DEEN/EVH.

- I - 25.9.1977.

"Niederdruckquecksilberdainpf entladiingsl ampe "

Die Erfindung betrifft cine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einem rolirförmigcn Kolben, der eine Länge von 60 bis 150 cm hat und zum Aufnehmen einer Nennleistung von 0,25 bis 0,50 Watt pro cm Rohrlänge bestimmt, ist, und der mit einer Quecksilber- und Edelgasinenge und mit einer Leuchts toff schicht versehen ist, die ein rot lumineszieiendes mit dreiwertigem Europium aktiviertes

809818/0787

27A7259

PHN.859^. 25.9.77.

Seltenes Erdoxyd der Formel Ln^O,; pEu enthält, worin Ln mindestens eines der Elemente Y, Gd,und Lu darstellt und worin 0,01 ^ ρ ^T 0,20 ist.

Dd e Ni ed erdruck tju eck silberdampfen t ladung.-,J aiupe , auch Leuchtstofflampe genannt, ist eine sehr* bekannte Lichtquel ] e, die sowohl für allgemeine IleleuiilituiicKzweclie als auch für spezielle Anwendungen benutzt wird. Die Mehrheit der in der Praxis benutzten Leuchtstofflampen besitzt einen Eiitladungskolboii mit einer Lange von 60 bis 150 cm und nimmt im Betrieb eine Leistung von 0,25 bis 0,50 Watt pro cm Rohrlänge auf. Zu diesel· Gruppe gehören die bereits viele Jahren bestehende Normal typen von 20 Watt mit einer Länge von 60 cm, von ^O Vat L mit einer- Länge von 120 cm und von 75 Watt mit einer Lnnyu von 150 cm.

Eine Optimierung der Lainpeneigenschaf ten, wie Lichtstrom, Lampenspannung, Lampenstrom und Zündspannung, hat für diese Lampen zu einer Wahl des Innendurchmessers des En ti adungsk olbens von etwa "}6 mm geführt.

Lampen der eingangs erwähnten Art mit einem

rot 1umineszierenden mit dreiwertigern Europium aktivierten Seltenen Erdoxyd sind beispielsweise aus der niederländischen Patentanmeldung 73113ί>9'· bekannt. Uie erwähnte Anmeldung beschreibt Leuchtstofflampen, die in schmalen Spektra.lbore.ic.hon emittieren, die im blauen, im grünen und

809818/0787

2 7 A 7 ? B

PIIN. 8596. £ _ 25.9.77.

'i

im roten Bereich des Spektrums liegen. Mit diesen Lampen ist «is möglich, sowohl einen hohen Liclitslrom als auch eine gut.e Wiedergabe von Objektfarben zu bekommen. Die rote Emission in diesen bekannten Lampen wird aus einem mit Eu aktivierten Seltenen Erdoxyd erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leuchtstofflampen mit Eu aktivierten Seltenen Erdoxyds zu schaffen, mit denen höhere Liehlausbeuten erreicht werden können. Die Erfindung basiert darauf, dass die or\vähnten Se] tenon Erdoxyde eine; Qiian tenausbeu to aufweisen, die mit grosser werdender Dichte der anregenden Ultraviolettstrahlung einsteigt.

Eine Niederdruckquecksilberdampfent1adungslampe der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgomäss dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Entladungskolbens einen Wert von 20 bis 28 mm hat.

Gefunden wurde, dass die Anregungsdichte in erfindungsgeniässen Lampen bedeutend grosser als in den bekannten Lampen mit dem Innendurchmesser von JC mm ist. Dies wird einerseits durch den geringeren Durchmesser und zum anderen durch den Anstieg der in der Entladung erzeugten Ultraviolettstrahlung verursacht. Ein grosser Vorteil besteht darin, dass die Seltenen Erdoxyde durch die 185-nin-Queck si 1 bor linie nahezu genau so gut angeregt werden wie durch tile 25'l-nni-Queck si .!bor] ini e. Der erwähnte

8098 18/0787

PHN. 8596. 25.9-77.

Anstieg in der Ul traviolettor/eugunf; wird vorwiegend in der 185-nni—Linie gefunden.

Ein Vorteil der e> findungsgeniässen Lampen besteht darin, dass der Hiickfall des Lichtstroms während der Lebensdauer der Lampe von der gleichen Grössaiiordnung ist wie der vergleichbarer Lampen mit einem Durchmesser von 3^ mm, oder sogar geringer.

Die erfindungsgemässen Lampen liefern weiterhin einen grossen wirtschaftlichen Vorteil, weil sie bei der Herstellung bedeutend geringere Grundstof!mengen erfordern, wie Material für den Entladungskolben und Leuchtstoffinaterial

Bevorzugt werden Lampen nach der Erfindung mit einem Innendurchmesser des Ent J tidungskolbens zwischen 23,5 und 25,5 mm. Mit diesen Kolben werden nämlich sehr gute Ergebnisse hinsichtlich des Lichtstromgewinns und der Materialersparung erhalten.

Eine besonders vorteilhafte Au;sführungsfurin einer erfindungr.gemässen Lampe enthält eine Mischung von Lcuchtstoffen, wie angegeben in der bereits erwähnten niederländischen Patentanmeldung 731369*· 1 wobei der rot leuchtende Stoff ein mit Eu aktiviertes Seltenes Erdoxyd ist. Ein Vorteil dabei ist, dass sowohl die für die BJ au- und Grünlumineszenz benutzten Aluminate mit hexagonal er der Ferrite verwandten Kristallstruktur als auch das Seitene Erdoxyd nur einen geringen Rückfall des Lichtstroms

809818/0787

PIIN. 8396.
- b - 25.9.77.

C-.

während der Lebensdauer aufweisen. In derartigen Lampen
muss man bei jeder gewünschten Färb temperatur der ausgesalzten Strahlung ein bestimmtes Mischungsverhältnis der
drei Leuchtstoffe wählen. Es hat sich herausgestellt,
dass man eine Mischung, die für eine Lcimpe mit 36 nim
Innendurchmesser bestimmt ist, nahezu nicht zu ändern
braucht, um in Zh inrn Lampen die gleiche Farbtemperatur
zu bekommen. Dies wird dadurch erklärt, dass in den dünnen Lampen aussei- der 185-nm-Liiiic auch die sichtbaren blauen
und griim.-n Queeksi 1 bor linien ihre Intensität vergrössern. Diese zusätzlichen Beiträge im blauen und im grünen unterstützen dabei den Gewinn im roten aus dem Seltenen Erdoxyd, so dass nahezu der gleiche Farbpunkt erreicht wird.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Lampen besteht darin, dass sie mit den gleichen Längenabmessungen wie
die bekannten Normal typen hergestellt werden können, wobei die elektrischen Eigenschaften nahezu gleich denen dieser Normal typen sind. Dadurch können die erfindungsgemässen
Lampen ohne zusätzliche Massnahmen in bestehenden Leuchten gegen die bekannten Lampen ausgetauscht werden. Bevorzugt
werden Lampen nach der Erfindung, bei denen der Ent—
ladungskolberi eine Länge von 60 bis 120 cm hat und im
Betrieb eine Leistung von 0,3 bis 0,k Watt pro cm aufnimmt , Zu dieser Lanipengruppe gehören die sehr oft angewandten
20 Watt- und JiO-Watt- Lampen.

809818/0787

PHN. 85⁽X>. _& _ 25.9.77.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
nachstehend an Hand der Zeichnung und einer Anzahl von Messungen erläutert.

In der Zeichnung stellt die Figur sehematiseh eine erf indungsgernässe Niederdruckquecksilberdatnpf cnt-.1 adu 11 g s 1 ampe dar.

1 ist der Entladungskolbon einer Niederdrucfcquecksi.l berdanipf en tladungslampe , die im Betrieb eine
Leistung von hü Watt aufnimmt. Der Kolben 1 ist 120 cm lang, hai. einen Innendurchmesser von 2h min und eine Wanddicke von 0,7 mm. An den Enden des Kolbens 1 befinden sieh
Elektroden 2 und 3> zwischen denen beim Botrieb der Lampe die Entladung erfolgt. Die Lampe ist mit einem Edelgas oder mi. t einer Mischung von Edelgasen zu einem Druck von 0,5 bis 5 Torr gefüllt. Das Edelgas dient als Zündgas. Weiter enthält die Entladungslampe eine geringe Quecksilbermenge. An der Innenseite ist der Kolben 1 mit einer Leuchtstoff schicht h bedeckt, die ein leuchtendes Seltenes
Erdoxyd enthält. Diese Leuchtstoff schicht '4 kann auf
übliche Weise auf dem Kolben 1 angebracht werden, beispielsweise mit Hilfe einer Suspension, die das leuchtende Oxyd enthält. Auf an sich bekannte Weise kann in einer erfindungsgemässen Lampe zwischen dem Kolben 1 und der Leuchtstoffschicht h eine Reflektorschicht für sichtbare Strahlung angebracht werden, die sieh über einen Teil

809818/0707

ΓΙΙΝ. 8596.

-7 - 25.9-77.

des Kolbens 1 erstreckt. Veiter ist es möglich, von der in der Zeichnung dargestellten geraden Kolbenform abzuweichen und die Lampe als einen gebotenen Kolben auszuführen, beispielsweise in Torusi'orin oder in einer U—Form. 1. Eine Lainpe der in der Zeichnung dargestellten Art ('K) W) wurde mit einer Leuchtstoff schicht versehen, die bestellt aus einer Mischung von 38 Gew.* Ce₀₁₆₇Tb₀

12 Gew.* Ba_{0 i9}Eu₀ ^₁₀₁₇

50 Gew.* Y_{1 9}Eu₀₍ ,O₁₅.

Die Lampe enthielt neben Quecksilber Argon zu einem Druck von 2,2 Torr, wobei festgestellt wurde, dass die Lampe beim Ansehliesseii an ein Normal-Ίθ-Wa tt-Vorschal tgerät eine Leistung von etwa ^O Watt bei einem Lampen« troni von 39Ο mA aufnahm. Das von der Lainpe ausgestrahlte weisse Licht hatte eine Farbtcrnpcratur von etwa 'lOOO K und ermöglichte eine besonders gute Farbwiedergabe. Der Anfangslichts tro in dieser Lampe betrug ^)G, k Lni/W. Nach 100 Stunden war der Lichtstrom mit nur ctwii 1 , 5* auf 9510 Lni/W abgesunken. Zum Vergleich wurde mit der gleichen Leuchtstoff— mischung eine kO Watt-Lampe mit einem Innendurchmesser von 'j6 mm liergestelJ L. Dafür wurde eine 1 ,5-ιπί».' grös.sere Menge an Leuchtstoffen benötigt.. Das Edelgas in dieser Lampe war eine Mischung von 75λ Λ und 25* Ne zu einem Druck von 2,5 Torr. Diese Lampe (Leistungsaufnahme hü Watt,

8098 18/0787

PHN. 8596. _ β - 25.9-77.

Lampenstroin '»25 inA) hatte einen Anfangslich tstrom von 89,5 Lni/W, der nach 100 Stunden mit etwa 2,8$ auf 87,0 Lin/W zurückgefallen war. Es zeigt sich, dass die erfindungsgemässe Lampe (nach 100 Stunden) einen Lichtstrom ergibt, der um 9»2$ grosser als der der bekannten Lampe ist. Zum weiteren Vergleich diene, dass eine ho Watt Hai ophosphatlampe (hOOO K) mit 2h mm Durchmesser nach 100 Stunden nur einen etwa 5$ höheren Lichtstroin in bezug auf eine vergleichbare Lampe mit einem Entladungskolben von 36 mm Durchmesser besitzt.

II. Eine Lampe mit einem Entladungskolben mit einer Länge von I50 cm und einein Innendurchmesser von 2h mm wurde mit der gleichen Leuchtstof finischung, wie im Beispiel I angegeben, bedeckt. Als Edelgas wurde eine Mischung von 25$ A und 75$ Kr zu einem Druck von 1,5 Torr angewandt. Beim Anschliessen der Lampe an ein 65 Watt Vorschaltgerät zeigte es sich, dar-s die Lampe eine Leistung von etwa 59 Watt bei einem Lampenstrom von 678 mA aufnahm. Der Anfangslichtstrom der Lampe betrug 96,1 Lumen/V. Nach 100 Stunden beträgt dieser Lichtstrom 9^,1 Lm/W (Abfall 2,1$). Die gleiche Lampe, jedoch jetzt mit einem Entladungskolben mit einem Innendurchmesser von 36 mm und gefüllt mit 2,h Tori· A, zeigte eine Leistungsaufnahme von 6h W bei einem Lampenstrom von 670 mA und einem Anfangslichtstrom von 88,2 Lm/W.

809818/0787

PHN. 8596. - 9<- 25.9-77.

Ab 2747253

Nach 100 Stunden war der Lichtstrom um etwa k , 1$ auf 84,7 Lin/W abgesunken. Bei 100 Stunden hatte die erfindungsgemässe Lampe einen Lichtstrom, der um 11,1$ grosser als der der bekannten Lampe war.

III. Eine Lampe der in der Zeichnung dargestellten Art (JfO W) wurde mit einer- Leuchtstoff schicht verseilen, die bestellt aus 5.3 Gramm einer Mischung von ., 54,8 Gew.* Y₁₎₉Eu_Qj1O₃

36,6 Ge*.*

8,6 Gew.$ Ba

₀^₉Eu_0>

Das von der Lampe ausgestrahlte weisse Licht hatte einen Anfangslichtstrorn von 100,4 Lm/V. Nach 100 Stunden war der Lichtstroin mit nur 0,3$ auf 100, 1 Lni/V abgesunken. Nach 1000 Stunden betrug der Lichtstrorn 98,4 Lm/V. Zum Vergleich wurde mit 7.65 Gramm der gleichen Leuchtstoffmischung eine 40 W Lampe mit einem Innendurchmesser von 36 mm hergestellt. Diese Lampe hatte einen Anfangslichtstrom von 92,6 Lm/W. Nach 100 Stunden war der Lichtstrom auf 92 Lm/W und nach 1000 Stunden auf 89,9 Lm/W zurückgefallen. IV. Eine Lampe der in der Zeichnung dargestellten Art ('lO w) wurde mit einer Leuchtstoff schicht versehen, die besteht aus 3105 Gramm eines rot leuchtenden Y_{1 o}Eu 0„ Der Lichtstrom betrug anfänglich 7^,2 Lm/W und nach 100 Stunden 72,5 Lm/V. Zum Vergleich wurde mit 4,65 Gramm des gleichen Leuchtstoffs eine 40 W Lampe mit einem

809818/0787

PHN. 8596. 25-9.77.

Innendurchmesser von j6 min hergestellt. Diese Lampe hatte anfänglich einen Lichtstrom von 70,2 Lm/W und nach 100 Stunden von 68,1 Lni/W.

809818/0767

-η-

Leerseite

Claims

PHN. 8596. 25.9.77.

PATiCNTANS PIiI IC UE:

1 . / Niederdruckqueeksilberdainpfentladungslampe mit einem rohrförmigen En tladungsko.1 bon , dor eine Länge von 60 bis 150 cm liat und dazu bestimmt ist, im Betrieb eine Nennleistung von 0,25 bis 0,50 W pro cm Uolirlänge aufzunehmen, und der mit einer- Quecksilber— und Edcl^asnicnge und mit einer Leuchtstoffschicht versehen ist, dj.e ein rot loijchlendcs, mit di einer tigern Europium aktiviertes Seltenes Erdoxyd der Forme] Ln„0,, ; pEu enthält, worin Ln mindestens eines der EJemente Y, Gd und Lu darstellt, und worin 0 , 0 1 -j? ρ C-O ,20 lsi., dadurch gekennzeichnet, deiss der Innendurchmesser des Eiitladimgskolbcns einen Wert von 20 bis 28 mm li.it.
2 . Ni ederdruckquecksilbordanipf entladungslampe nacli Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dor Innendurchmesser des Entladungskolbens einen Wert zwischen 23,5 und 25,5 "^|ni hat.
3 . Niedcrdruckquecksilberdainpf en tladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Ent]adungskolben eine Länge von 60 bis 120 cm hat und im Betrieb eine Leistung von 0,3 bis 0,^ Watt pro cm aufnimmt.

809818/0787