DE2840771C2

DE2840771C2 -

Info

Publication number: DE2840771C2
Application number: DE2840771A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Phys. Dr. 8151 Warngau De Fromm; Juergen Dipl.-Ing. Seehawer; Wolf-Juergen Dipl.-Phys. Wagner; Erich 8000 Muenchen De Winzerling
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1978-09-19
Filing date: 1978-09-19
Publication date: 1988-03-24
Also published as: JPS5543794A; GB2035679A; FR2437063A2; DE2840771A1; IT7968831A0; IT1165228B; FR2437063B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe nach Hauptpatent 26 55 167 mit einem Entladungsgefäß, das aus lichtdurchlässigem, hochtemperaturfestem Material besteht und eine isotherme Geometrie hat, in das Entladungsgefäß eingeschmolzenen Elektroden aus schwer schmelzbarem Material und einer Füllung, die mindestens ein Puffergas und Zusätze von Metallhaloge niden enthält, unter denen sich mindestens Zinn- und Natriumhalogenid befinden, wobei insbesondere zur Erzielung einer niedrigen Farbtemperatur unter 3800 K bei guter Farbwiedergabe die Lampe als Halogenide nur Jodide oder Jodide und Bromide und als Halogen Jod oder Jod und Brom enthält und einen elektrodenstabi lisierenden Entladungsbogen mit einem Elektrodenabstand von kleiner als 20 mm aufweist, sowie mit einem Außen kolben. Eine Lampe entsprechend dem Hauptpatent weist eine spezifische Bogenleistung von 100 bis 300 W/cm Bogenlänge auf.The invention relates to a high-pressure discharge lamp according to main patent 26 55 167 with a discharge vessel, that of translucent, high temperature resistant Material and has an isothermal geometry, in the discharge vessel melted electrodes difficult to melt material and a filling that at least one buffer gas and additions of metal halogens niden contains, among which at least tin and Sodium halide, in particular for Achieve a low color temperature below 3800 K. with good color rendering, the lamp as halides only Iodides or iodides and bromides and as halogen iodine or contains iodine and bromine and an electrode stabilizer lizing discharge arc with an electrode gap of less than 20 mm, and with an outside piston. A lamp according to the main patent points a specific arc power of 100 to 300 W / cm Arc length.

Nach der US-PS 21 16 720 ist eine Natriumdampfent ladungslampe bekannt, bei der das in einem Außenkolben angeordnete Entladungsgefäß zusätzlich noch von einem rohrförmigen, an beiden Enden offenen Glasmantel umgeben ist. Durch dieses Zwischengefäß soll eine stärkere Wärmeabstrahlung vermieden werden. Eine Wärmestaumaßnahme im Sinne einer wirksamen Dampfdruck erhöhung zur Reduzierung der Farbtemperatur ist hier nicht beabsichtigt, insbesondere da das die Strahlung bestimmende Natrium im Betrieb in verdampfter Form vorliegt, also ein Bodenkondensat fehlt. According to US-PS 21 16 720 is a sodium vapor Charge lamp known in which in an outer bulb arranged discharge vessel additionally from one tubular glass jacket open at both ends is surrounded. Through this intermediate vessel one stronger heat radiation can be avoided. A Heat accumulation measure in the sense of an effective vapor pressure increase to reduce the color temperature is here not intended, especially since that is the radiation determining sodium in operation in evaporated form is present, i.e. a bottom condensate is missing.

Nach der DE-OS 26 19 674 ist als Maßnahme zur Erzielung einer niedrigen Farbtemperatur bekannt, das Entladungsgefäß (nur) an den kältesten Stellen oder auf seiner ganzen Außenoberfläche mit einer Mattierung zu versehen. Zusätzlich kann das Entladungsgefäß auch wärmestau ende Endbeläge, z. B. aus ZrO₂, im Elektrodenbereich aufweisen.According to DE-OS 26 19 674, as a measure to achieve a low color temperature, it is known to provide the discharge vessel (only) with a frosting at the coldest points or on its entire outer surface. In addition, the discharge vessel can also end up with heat accumulation, e.g. B. from ZrO ₂ , in the electrode area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lampe zu schaffen, die gegenüber einer Lampe nach dem Haupt patent auch bei kleinerer Leistungsaufnahme eine ähnlich niedrige Farbtemperatur und ähnlich hohe Lichtausbeute hat. Es soll sich eine spezifische Bogenleistung von kleiner als 100 W/cm Bogenlänge erreichen lassen.The invention has for its object a lamp to create a lamp opposite the main patent even with low power consumption similarly low color temperature and similarly high Has light output. It is supposed to be a specific one Sheet power of less than 100 W / cm sheet length let achieve.

Die Hochdruckentladungslampe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen ist erfindungs gemäß dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben ein Wärmestaurohr aus thermisch hochbelastbarem Material befindet, das das Entladungsgefäß in geringem Abstand umgibt. Das Rohr ist vorzugsweise an seinen Enden offen und besteht aus Quarz- oder Hartglas. Vorteilhaft ist, wenn noch ein weiteres Wärmestaumittel verwendet wird, wie eine oder mehrere infrarotreflektierende Schichten. Diese Schichten sind dann auf dem Wärmestaurohr oder/und auf dem Entladungsgefäß oder/und auf dem Außenkolben aufgebracht. Zum Beispiel können zwei infrarotreflektierende Schichten angeordnet sein, deren jeweiliges Reflexionsverhalten im Hinblick auf die Wellenlänge nicht gleich zu sein braucht. Die Schichten können direkt übereinander oder auch an verschiedenen Ober flächen angebracht sein, wobei sich Schichten aus Sn-dotiertem In₂O₃ oder SiO-TiO₂ als geeignet erwiesen haben. Daneben kann als weiteres Wärmestau mittel eine durch Ätzen, Sandeln o. ä. außen behandelte Oberfläche des Entladungsgefäßes dienen. Das Anätzen der Brenneroberfläche bewirkt, daß es, zum Teil durch Totalreflexion bedingt, zu großen Weglängen der aus dem Plasma kommenden Strahlung in der Brennerwandung kommt. Die Brennerwandung wird folglich durch Absorp tion aufgeheizt und trägt somit zur Dampfdruckerhöhung bei. Bei den hier vorliegenden Lampen, bei denen es auf die Dampfdruckerhöhung des schwer verdampfbaren, zum Teil als Kondensat vorliegenden Metallhalogenids wie des Natriumjodids und/oder -bromids ankommt, bewirkt die Kombination der verschiedenen Wärmestau maßnahmen, daß alle für die Farbtemperatur, die Farbwiedergabe und die Lichtausbeute wichtigen Kompo nenten der Füllung in hinreichender Menge aus dem Kondensat verdampfen. Die Wärmestaumaßnahmen, die natürlich so ausgesucht werden müssen, daß sie nicht mit zu großen Lichtausbeuteverlusten verbunden sind, sind besonders wichtig für alle Lampen kleiner Lei stungsaufnahme. Hierdurch lassen sich Lampen schaffen, die eine Bogenleistung kleiner als 100 W/cm Bogenlänge aufweisen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß es auf diesem Wege möglich ist, erstmalig Hochdruck entladungslampen mit Metallhalogenidzusätzen mit fast beliebig kleiner Leistungsaufnahme (z. B. 50 W) zu erhalten, die noch eine Lichtausbeute aufweisen, die ein Mehrfaches derjenigen von Glühlampen beträgt, und dennoch eine niedrige Farbtemperatur (etwa 3000 bis 3500 K) haben. Diese handlichen Lampen - ihre Größe ist vergleichbar mit der einer Glühlampe - ermöglichen in erhöhtem Maße den Einsatz von Hochdrucklampen in der Innenraumbeleuchtung.The high-pressure discharge lamp with the features mentioned in the preamble of claim 1 is fiction, characterized in that there is a heat accumulation tube made of thermally highly resilient material between the discharge vessel and the outer bulb, which surrounds the discharge vessel at a short distance. The tube is preferably open at its ends and is made of quartz or tempered glass. It is advantageous if a further heat accumulation agent is used, such as one or more infrared reflecting layers. These layers are then applied to the heat accumulation tube and / or to the discharge vessel and / or to the outer bulb. For example, two infrared reflecting layers can be arranged, the respective reflection behavior of which need not be the same with regard to the wavelength. The layers can be applied directly one above the other or on different surfaces, layers of Sn-doped In ₂ O ₃ or SiO-TiO ₂ having proven to be suitable. In addition, a surface of the discharge vessel which has been treated on the outside by etching, sanding or the like can serve as a further heat accumulation medium. The etching of the burner surface has the effect that, due in part to total reflection, there are long path lengths of the radiation coming from the plasma in the wall of the burner. The burner wall is consequently heated by absorption and thus contributes to the increase in vapor pressure. In the case of the lamps here, in which it is important to increase the vapor pressure of the metal halide, which is difficult to evaporate and in part as condensate, such as sodium iodide and / or bromide, the combination of the various heat accumulations has the effect that all of them are responsible for the color temperature, the color rendering and the Luminous efficacy evaporate important components of the filling from the condensate in sufficient quantities. The heat accumulation measures, which of course have to be selected in such a way that they are not associated with losses of light efficiency that are too great, are particularly important for all lamps with low power consumption. This allows lamps to be created which have an arc power of less than 100 W / cm arc length. Surprisingly, it has been shown that it is possible in this way for the first time to obtain high-pressure discharge lamps with metal halide additives with an almost arbitrarily low power consumption (e.g. 50 W), which still have a luminous efficacy that is a multiple of that of incandescent lamps, and yet have a low color temperature (about 3000 to 3500 K). These handy lamps - their size is comparable to that of an incandescent lamp - enable the use of high-pressure lamps in interior lighting to an increased extent.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel einer Lampe gemäß der Erfindung wiedergegeben.In the figure is an embodiment of a lamp reproduced according to the invention.

Es sind in bezug auf die Form des Außenkolbens zwei Lampenausführungen schematisch dargestellt. Mit 1 a ist ein mit Metallspiegel versehener Reflektorkolben, mit 1 b ein ellipsoidförmiger Kolben angedeutet, die je nach Anwendungszweck der Lampe das Entladungsgefäß 2 umgeben. Der Raum zwischen Entladungsgefäß und Außen kolben ist vorzugsweise evakuiert. Zwischen dem Außen kolben und dem Entladungsgefäß ist ein durch zwei Drahtbügel 3 und 4 gehaltertes Wärmestaurohr 5 aus Quarz- oder Hartglas angeordnet. Das isotherm ausge bildete Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas ist mit Halte rungen 6, 7, die gleichzeitig Stromzuführungen zu den 10 mm voneinander entfernten Elektroden 8, 9 sind, versehen. Auf die Enden des Entladungsgefäßes 2 ist ein wärmereflektierender Belag 10, z. B. ZrO₂, auf gebracht. Die Füllung des Entladungsgefäßes 2, das einen Innendurchmesser von 10 mm und ein Volumen von ungefähr 1 cm³ hat, besteht aus einem Zündgas, z. B. Argon mit einem Druck von 4,0 × 10³ bis 5,3 × 10³ Pa, und pro cm³ 6 µMol Zinn, 12 µMol Natrium, 0,6 µMol Thallium, 0,1 µMol Indium, 78 µMol Quecksilber, 30 µMol Jod- und Brom-Atome. Das Atom verhältnis Brom/Jod- beträgt 0,7. Die Konstruktions daten und die Füllmengen gelten für eine Lampe mit einer Leistungsaufnahme von 75 W, die mit 1,1 A an 220 V Wechselspannung betrieben wird. Die Wandbe lastung des Entladungsgefäßes 2 beträgt etwa 15 W/cm², die spezifische Bogenleistung etwa 75 W/cm. Two lamp designs are shown schematically in relation to the shape of the outer bulb. 1 a indicates a reflector bulb provided with a metal mirror, 1 b indicates an ellipsoidal bulb which, depending on the application of the lamp, surrounds the discharge vessel 2 . The space between the discharge vessel and the outer bulb is preferably evacuated. Between the outer bulb and the discharge vessel is held by two wire brackets 3 and 4 heat storage tube 5 made of quartz or tempered glass. The isothermally formed discharge vessel 2 made of quartz glass is provided with stanchions 6, 7 , which are at the same time power supplies to the electrodes 8, 9 10 mm apart. On the ends of the discharge vessel 2 is a heat reflecting coating 10 , for. B. ZrO ₂ brought on. The filling of the discharge vessel 2 , which has an inner diameter of 10 mm and a volume of approximately 1 cm ³ , consists of an ignition gas, e.g. B. argon at a pressure of 4.0 × 10 ³ to 5.3 × 10 ³ Pa, and per cm ³ 6 μmol tin, 12 μmol sodium, 0.6 μmol thallium, 0.1 μmol indium, 78 μmol mercury, 30 µmol iodine and bromine atoms. The atomic ratio bromine / iodine is 0.7. The design data and the filling quantities apply to a lamp with a power consumption of 75 W, which is operated with 1.1 A at 220 V AC voltage. The Wandbe load of the discharge vessel 2 is about 15 W / cm ² , the specific arc power about 75 W / cm.

Die Lampe hat einen Druck von etwa 15 bar. Bei einer Lampe mit Reflektorkolben liegt die Lichtaus beute bei 50 bis 60 lm/W bei einer Farbtemperatur kleiner/gleich 3500 K.The lamp has a pressure of about 15 bar. At the light is on a lamp with a reflector bulb prey at 50 to 60 lm / W at a color temperature less than or equal to 3500 K.

Durch Ätzen der Entladungsgefäß-Außenoberfläche kann man eine Farbtemperaturerniedrigung um etwa 14% erreichen. Die Erniedrigung der Farbtemperatur durch Aufbringen einer infrarotreflektierenden Schicht auf das Wärmestaurohr 5 liegt in der gleichen Größen ordnung.The color temperature can be reduced by approximately 14% by etching the outer surface of the discharge vessel. The lowering of the color temperature by applying an infrared reflecting layer on the thermal pitot tube 5 is in the same order.

Claims

1. High-pressure discharge lamp with a discharge vessel which consists of translucent, high-temperature-resistant material and has an isothermal geometry, electrodes melted into the discharge vessel made of metal which is difficult to melt and a filling which contains at least one buffer gas and additions of metal halides, among which at least tin and Sodium halide, in particular in order to achieve a low color temperature below 3800 K with good color rendering, the lamp contains only iodides or iodides and bromides as halides and iodine or iodine and bromine as halogen and has an electrode-stabilized discharge arc with an electrode spacing of less than 20 mm, as well as with an outer bulb, according to main patent 26 55 167, characterized in that there is a heat accumulation tube made of thermally highly resilient material between the discharge vessel and the outer bulb that surrounds the discharge vessel at a short distance.

2. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that as a further heat accumulator or several infrared reflecting layers on the Heat storage tube or / and on the discharge vessel or / and are attached to the outer bulb.

3. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that as a further heat accumulator Discharge vessel an etched, sanded or similar has treated outer surface.