DE3042291C2

DE3042291C2 - Hochdruck-Metallhalogenid-Entladungslampe

Info

Publication number: DE3042291C2
Application number: DE3042291A
Authority: DE
Inventors: Ashok Kumar Lyndhurts Ohio Bhattachary; John Edward South Euclid Ohio Spencer
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1980-11-08
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE3042291A1; NL8006179A; CA1162971A; NL189788C; BE886111A; AU6384780A; MX148333A; IT1134240B; US4360756A; JPS5682559A; FR2469798B1; AU524153B2; GB2062956A; JPS6343867B2; FR2469798A1; NL189788B; BR8007474A; IT8025930A0; GB2062956B

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Metallhalogenid-Entladungslampe mit einem Kolben aus Quarzglas, mit zwei Elektroden, wobei wenigstens eine der Elektroden als Kathode dient und einen Wolframteil aufweist, auf den Thorium aufgebracht und durch einen Halogentransportzyklus ständig erneuert werden kann und mit einer die Entladung aufrechterhaltenden Füllung aus Quecksilber, lichtemittierenden Metallen, Thorium und einem Halogen, wobei die lichtemittierenden Metalle, das Thorium und das Halogen ggf. als eine Mischung aus NaJ, ScJj und ThJ₄ vorhanden sind und die Füllung weiter ein inertes Zündgas enthält.

Eine solche Lampe ist Gegenstand des älteren Patents 29 35 981.

Bei den ersten Metallhalogenid-Lampen wurden der Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe Halogenide von verschiedenen lichtemittierenden Metallen zugesetzt, um ihre Farbe zu verändern und ihre Lichtausbeute zu steigern, wie in der US-PS 32 34 421 beschrieben. Seitdem sind Metallhalogenid-Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke kommerziell brauchbar geworden; und ihr Aufbau und ihre Betriebsweise sind in dem IES Lighting Handbook, 5. Auflage, 1972, das von der Illuminating Engineering Society veröffentlicht wurde, auf den Seiten 8—34 beschrieben.

Die lichtemittierenden Metalle, die nach der vorgenannten US-Patentschrift als Zusatz zu der Eniladungsrohrfüllung bevorzugt wurden, waren Natrium, Thallium und Indium in Form von Jodiden, Diese Kombination hatte den Vorteil, daß sie eine Lampenzündspannung ergab, die fast so niedrig wie die einer Quecksilberdampflampe war, was Metallhalogenid-Lampen und Quecksilberdampflampen in denselben Fassungen untereinander austauschbar machte.

In der US-PS 34 07327 sind als Zusatzmetalle Natrium, Scandium und Thorium vorgeschlagen und die«e Füllung wird nun bevorzugt, weil sie Licht mit etwas besserer spektraler Qualität erzeugt Leider benötigt sie auch eine höhere Zündspannung, so daß die Lampe nicht allgemein gegen Quecksilberdampflampen austauschbar ist

In den früheren, Thalliam enthaltenden Metallhalogenid-Lampen wiesen die benutzten Elektroden Wolframwendeln auf, die Thoriumoxid in den Windungen trugen. Es wird angenommen, daß im Betrieb das Thoriumoxid etwas zerfällt und Thorium freisetzt, so daß sich ein einschichtiger Film ergibt, der eine geringere Austrittsarbeit und eine höhere Emission hat Leider kann diese Katode nicht in einer Scandium enthaltenden Lampe benutzt werden, weil das Sch in Sc₂O₃ umgewandelt wird, was zu dem Verlust von im wesentlichen sämtlichem Scandium in einer relativ kurzen Zeit führt Statt dessen wird eine Thorium-Wolfram-Elektrode benutzt, die gebildet wird, indem eine Wolframkatode, bei der es sich im aSgemeinen um einen Wolframstab handelt, um den eine Wolframwendel gewickelt ist, der als Wärmeabstrahier dient, in einer Thoriumjodid enthaltenden Atmosphäre betrieben wird. Unter richtigen Bedingungen erlangt der Stab einen Thoriumfleck an seinem vorderen Ende, der als guter Elektronenemitter dient und durch einen Transportzyklus ständig erneuert wird, bei welchem das vorhandene Halogen zu der Katode das Thorium zurückbringt, welches durch irgendeinen Prozeß verlorengegangen ist. Die Thorium-Wolfram-Elektrode und ihr Betriebsverfahren sind in »Electric Discharge Lamps« von John F. Waymouth, M. I. T. Press, 1971, Kapitel 9, beschrieben.

Es wurde festgestellt, daß der richtige Betrieb des Thorium-Transportzyklus (Kreisprozesses) unterdrückt wird, wenn überschüssiges Jod vorhanden ist. In einer kalten Lampe bei Raumtemperatur ist das überschüssige Jod als HgJ₂ vorhanden. Wenn die Lampe in Betrieb ist, zerfällt dieses Quecksilberjodid und das freie Jod reagiert mit dem Thorium an der Elektrode. Die Thoriumkonzentration an der Elektrodenspitze wird durch folgenden Gleichgewichtsausdruck gesteuert:

Th(c) + 4J(g) «=» ThJ₄ (g)

In Gegenwart von hohen Jodkonzentrationen überwiegt die nach rechts verlaufende Umsetzung, die die Bildung von ThJ₄ begünstigt. Bei ausreichend hohen Jodkonzentrationen wird überhaupt kein Thorium auf die Elektrode aufgebracht und das Ergebnis ist eine Elektrode mit hoher Austrittsarbeit. Die Elektrode muß dann heißer betrieben werden, um den Bogenstrom aufrechtzuerhalten, was einen niedrigeren Wirkungsgrad mit sich bringt, der bei kleineren Lampen am merklichsten ist. Die höhere Temperatur führt zur Schwärzung der Lampe aufsrund der Wolframverdampfung und das Ergebnis ist eine Lampe, bei der die Aufrechterhaltung der Lichtausbeute schlecht ist.

Beispiele für solche Entladungslampen sind Gegenstand des oben genannten älteren Patents 29 35 981 sowie in der DE-OS 28 26 733 beschrieben.
Bei einem Herstellungsverfahren werden solchen

Lampen Dosen von Quecksilber als Flüssigkeit und Dosen der JorJide von Na, Sc und Th in Tablettenform zugesetzt. Bei diesem Verfahren ist es praktisch unvermeidlich, daß eine gewisse Hydrolysereaktion stattfindet, und zwar aufgrund der Absorption von s Feuchtigkeit aus der Atmosphäre durch die Tabletten bei der Oberführung derselben in den Lampenkolben. Die Metallhalogeniddosis, die NaJ, ScJ₃ und ThJ₄ umfaßt, ist extrem hygroskopisch und selbst sehr geringe Anteile an Feuchtigkeit werden zu einer gewissen Hydrolyse führen. Die Hydrolyse führt zur Umwandlung des Metallhalogenide in Oxid unter Freisetzung von HJ, beispielsweise:

2 ScJ₃ +3 H₂O - Sc₂O₃+6 HJ

15

Das HJ reagiert mit Quecksilber unter Bildung von HgJ₂, das bei hohen Temperaturen relativ unstabil ist, und. wenn sich die Lampe erwärmt, zerfällt das HgJ₂ und setzt Jod frei. Etwas überschüssiges Jod findet sich häufig auch in den Dosiermaterialien, möglicherweise als ein Nebenprodukt der Synthese dieser Materialien. Das Ergebnis ist eine Lampe, die häufig überschüssiges Jod von Anfang an enthält.

Bei einem weiteren Herstellungsverfahren für solche Lampen werden ein Teil des Quecksilbers und der Halogenkomponente der Füllung in den Lampenkolben in der Form von HgJ₂ eingebracht und Scandium und Thorium werden als Elemente zugesetzt Durch Variieren des Verhältnisses von Hg zu HgJ₂ kann das Jod im Verhältnis zu dem vorhandenen Sc oder Th substöchiometrisch gemacht werden, in welchem Fall die Lampe ihre Lebensdauer ohne überschüssiges Jod beginnt.

Es wurde jedoch festgestellt, daß eine langsame Reaktion zwischen den Scandium- und Thoriumjodiden und dem Quarzglasentladungsrohr im Verlauf der Lampenlebensdauer allmählich Jod freisetzt Wenn sich die Konzentration an freiem Jod weiter aufbaut, wird ein Punkt erreicht, an welchem überhaupt kein Thorium mehr auf die Elektrode aufgebracht wird, und das Ergebnis ist eine Elektrode mit großer Austrittsarbeit

Die bekannten Entladungslampen erziehen daher, ungeachtet dessen, durch welches Verfahren sie hergestellt worden sind, und selbst dann, wenn sie ihre <5 Lebensdauer ohne überschüssiges Jod beginnen, später einen Zustand einer Konzentration an überschüssigem Jod, die die Lampenleistungsfähigkeit verringert und zu einer erhöhten Schwärzungsgeschwindigkeit sowie zu einer Lichtstromverschlerhterung führt

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei der eingangs genannten Entladungslampe das überschüssige Jod während der gesamten Lampenlebensdauer so gering zu halten, daß die Lampe eine höhere Lichtausbeute beibehält und eine längere Nutzlebensdauer hat.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Getter in dem Kolben gelöst, der aus den Metallen Cu, Ag, In, Pb, Cd, Zn, Mn, Sn und Tl oder Gemische derselben ausgewählt ist.

Dieser Getter wird der Lampenfüllung zugesetzt um während des Betriebes die Konzentration an freiem Jod in der Lampenatmosphäre zu verringern. Auf diese Weise wird das Aufbringen von Thorium auf die Elektrodenspitze im Betrieb gewährleistet und die Leistungsfähigkeit und die Erhaltung der Lichtausbeute der Lampe werden dadurch verbessert.

Die Erfindung beruht auf dem Konzept des Zusetzens eines Getters für überschüssiges Halogen zu der LampenfüJlung, und dieser Getter muß, um brauchbar zu sein, gewisse Kriterien erfüllen.

Kj iterien für einen brauchbaren Getter

t. Der Getter muß den Druck des freien Halogens an der Elektrode in der arbeitenden Lampe effektiv verringern. Wenn das benutzte Halogen Jod ist, sind die einzigen Metalle, die das bewirken können, diejenigen die Jodide von größerer Stabilität als HgJ₂ bilden um' die deshalb die Bildung von HgJ₂ verhindern. Weiter muß zur Verhinderung irgendwelcher unerwünschter Änderungen in der chemischen Zusammensetzung der Lampendosis der Getter jodide von geringerer Stabilität als die hauptsächlichen lichtemittierenden Metalle, die in der Lampe enthalten sind, beispielsweise Natrium, Scandium und Thorium, bilden. Thermodynamisch heißt das, daß die freie Energie der Bildung der Getterjodidverbindung negativer sein muß als die von HgJ₂, aber weniger negativ als die von ThJ₄, welches die am wenigsten negative Komponente der Füllung ist Dies trifft zu für Cu, Ag, In, Pb, Cd₁ Tiii, Mn, Sn und Tl. Wenn in der Lampenfüiiung Halogenide, bei denen es sich nicht um Jodide handelt, benutzt werden, wie beispielsweise Bromide, würden sich die relativen Stabilitäten insgesamt nicht ändern, so daß dieselbe Auswahl an Gettern verfügbar ist

2. Der Getter darf nicht mit SiO₂ reagieren, aus dem das Quarz- oder Kieselglasentladungsrohr besteht Bekannte Versuche zur Lösung des Problems des überschüssigen Jods durch Zusetzen von überschüssigem Scandium oder Thorium in bezug auf das Jod in der Lampenfüiiung haben sich nur zu Beginn der Betriebsdauer der Lampe als erfolgreich erwiesen. Mit zunehmender Betriebsdauer wird das überschüssige Scandium oder Thorium durch die Reaktion mit dem Quarzglas relativ schnell entfernt Die hier beschriebene Erfindung vermeidet das durch Vorsehen eines Gettermetalls, das mit dem Quarzglas nicht reagiert; dadurch wird eine Kontrolle über das Jod während dtr gesamten Lebensdauer der Lampe gewährleistet

In Lampen nach der Erfindung bleibt, wie im Stand der Technik, eine langsame Reaktion von ThJ₄ und ScJ₃ mit SiO₂ des Entladungsrohres, wodurch Jod und Siliciumdioxid freigesetzt werden. Im Stand der Technik konnte das vorhandene überschüssige Scandium oder Thorium am Anfang mit dem freigesetzten Jod reagieren. Scandium und Thorium werden aber, wie weiter oben erwähnt, relativ schnell verbraucht. Nach dem Verbrauch reagiert das Silicium mit überschüssigem Jod und bildet SiJ₄. Das Vorhandensein von Siliciumtetrajodid führt zu einem Transportzyklus, durch den Silicium auf der Elektrode als ein schmelzflüssiger Film abgelagert wird, in welchem sich Wolfram unter Tiidung einer Silicium-Wolfram-Verbindung anscheinend etwas auflöst Das Auflösen von Wolfram in einem Siliciumfilm ».arm zu drastischen Änderungen in der Elektrodengeometrie führen (wie von Waymouth a. a. O., S. 249, angegeben) und der Prozeß als ganzer verursacht eine Lampenverschlechterung. Die thermodynamische Stabilität von SiJ₄ gleicht der von HgJ₂, und beide Verbindungen können in einer Lampe, die überschüssiges Jod enthält, gemeinsam vorhanden sein. Ein erfindungsgemäß eingesetzter Getter verhindert die Bildung von SiJ₄ und unterdrückt dadurch den Siliciumtransport, und zwar zusätzlich zum Verhindern der Bildung von HgJ₂. Die oben unter dem Kriterium 1 aufgeführten Metalle wurden so ausgewählt, daß sie auch dieses Kriterium erfüllen.

Bevorzugte Getter

Von den oben aufgeführten Metallen, die als Getter gemäß den aufgestellten Kriterien geeignet sind, wird Cadmium oder statt dessen Zink aus folgenden Gründen bevorzugt.

Das Gettermetall, ob es als Metall oder als Metalljodid vorhanden ist, wird einen gewissen Dampfdruck in dem Entladungsraum ausüben und an der Entladung beteiligt sein, wobei es seine eigenen Spektrallinien erzeugt. Cd und Zn haben starke Linien im Rotbereich, und die Auswirkung, die sie auf das Spektrum haben, besteht, wenn überhaupt, darin, daß es zu einer niedrigeren Farbtemperatur hin verschoben wird. Wenn der Getter eine Änderung in dem abgegebenen Spektrum verursacht, erfolgt diese Änderung somit in einer erwünschten Richtung. Es sei jedoch angemerkt, daß Cd oder Zn keine ebenso wirksamen spektralen Emitter wie die Na-. Sc- "^η^ Th-Kombination sind, und das Zusetzen eines großen Überschusses gegenüber derjenigen Menge, die für die Getterfunktion benötig; wird, würde die Gesamtlichtausbeute oder -leistungsfähigkeit der Lampe verringern.

Die Getter Cd und Zn sind beide in Quecksilber in einem Ausmaß löslich, das völlig ausreicht, um die für die Getterfunktion benötigte Menge durch Auflösen derselben in der Quecksilberfüllung der Lampe zu liefern. Es ist daher keine Änderung in der Lampenverarbeitung erforderlich, und der Getter braucht nur in dem Quecksilber aufgelöst zu werden, welches der Lampe normalerweise zugemessen ist, um die Erfindung bei der Produktion im Werk zu benutzen.

Geltermenge

Die Gettermenge, die eingebracht werden sollte, wird sich mit dem Verfahren, das bei der Herstellung der Lampe benutzt wird, ändern. In Abhängigkeit von dem Verfahren kann etwas Getter als Korrekturmaßnahme erforderlich sein und, ungeachtet des Verfahrens, kann etwas Getter als Puffermaßnahme erwünscht sein. Wenn hygroskopisches Material, wie Sc^ oder ThJj, in die Lampe dosiert wird, sollte der Getter als Korrekturmaßnahme eingebracht werden, um jedwedes Jod zu beseitigen, das als Ergebnis einer Feuchtigkeitsaufnahme bei der Herstellung der Lampe freigesetzt worden ist. Wenn der Thoriumgehalt der Lampenfüllung als ThJ₄ vorgesehen wird (statt als Thoriummetall), sollte wieder ein Getter als Korrekturmaßnahme zugesetzt werden, um das Jod zu beseitigen, das sich aus der Zerlegung von ThJ^ ergibt, die erforderlich ist, um Thoriummetall ar.f die Elektrode aufbringen zu können. Darüber hinaus verlangt die Erfindung das Einbringen von etwas Getter, um eine langfristige Pufferkapazität zum Einfangen von Jod zur Verfugung zu haben, das während der Lampenlebensdauer infolge der Reaktion der Dosis, insbesondere S0J3 und TI1J4, mit dem S1O2 des Lampenkolbens freigesetzt wird.

Bei dem oben erwähnten ersten Verfahren zum Herstellen der Lampe, bei dem die Dosis flüssiges Quecksilber und die Iodide von Na, Sc und Th in «> Tablettenform umfaßt, wird zuerst genug Getter eingebracht, um einmal alles Jod zu beseitigen, das in der Lampe infolge von Verunreinigungen freigesetzt worden ist, welche während der Fertigung oder Verarbeitung aufgenommen worden sind, sowie das Jod, das sich aus der Zerlegung von ThJ₄ ergibt, welche stattfinden muß, damit es im Betrieb zum Aufbringen von Th-Metall auf die Elektrode kommt. Die Gettermenge, die für diese Zwecke erforderlich ist, kann als Korrekturanteil bezeichnet und folgendermaßen be stimmt werden, wobei M für das Gettermetall und η für dessen Wertigkeit steht.

Das während der Fertigung freigesetzte Jod bildet HgJ₂ und die Menge desselben in dem Lampenkolben wird gemessen. Die Menge des Getters M', die für die Reaktion mit ihm benötigt wird, muß folgende Gleichung erfüllen:

HgJ₂ +

+ — MJ_n η

und ist gegeben durch

M' = — HgJ₂ (Grammatom). //

Die Menge an Getter, die für die Reaktion mit dem Jod benötigt wird, das durch die Zerlegung der bekannten Charge an ThJ₄ auf der Elektrode freigesetzt wird, muß die Gleichung erfüllen:

ThJ₄ + — M —> Th + — MJ„ π η

und ist gegeben durch

M" = — ThJ₄ (Grammatom). η

Der korrektive Getteranteil ist daher die Summe M'+ M".

Bei dem zweiten Lampenherstellungsverfahren, das oben erwähnt worden ist und bei dem die Dosis Quecksilber, HgJ₂, NaJ und Scandium sowie Thorium in elementarer Form enthält, kann die Jodmenge um genau die Menge an vorhandenem Thorium substöchiometrisch gemacht werden. In diesem Fall braucht kein korrektiver Getter entsprechend M'+ M" zugesetzt zu werden.

Wenn den Lampen, die durch das erste Verfahren hergestellt werden, nur der korrektive Getteranteil entsprechend M'+ M" zugesetzt wird, oder wenn Lampen, die durch das zweite Verfahren hergestellt werden, kein Getter zugesetzt wird, wird die Leistungsfähigkeit der Lampe am Anfang gut sein, aber mit zunehmendem Alter relativ schnell abfallen. Damit die erwünschte Verbesserung während der gesamten Lebensdauer der Lampe erzielt wird, wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung f^:ti der Pufferung dienender Getteranteil zugesetzt. Der Pufferanteil schafft eine Pufferkapazität oder einen Rcservespielraum zum Berücksichtigen allen Jods, das während der Lebensdauer der Lampe als Ergebnis der Reaktion der Dosis mit dem Quarzglaskolben freigesetzt wird. Die Gettermenge, die für die langfristige Pufferung erwünscht ist sollte wenigstens gleich dem stöchiometrischen Äquivalent des Thoriums in der Dosis sein. Gemäß der Erfindung wird bevorzugt, das 2- bis 3fache des stöchiometrischen Äquivalents zuzusetzen; die Menge ist nicht kritisch, und in dem Fall von Cadmium oder Zink bewirkt ein wesentlicher Oberschuß nichts Schlimmeres, als die Lichtausbeute etwas zu senken. Gleichzeitig wird er die Farbtemperatur etwas senken, was in Abhängigkeit von dem vorgesehenen Verwendungszweck der Lampe erwünscht sein kann. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im

folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm, das die freien Energien der Bildung von mehreren MetaHjodiden zeigt,

Fig. 2 eine Ansicht einer Hochdruck-Metallhalogenid-Entladungslampe nach der Erfindung und

Fig.3 eine Hochdruck-Metallhalogenid-Entladungslampe nach der Erfindung in Miniaturausführung.

Fig. 1 zeigt ausgewählte Metalle, die das Kriterium erfüllen, daß die freie Bildungsenergie ihrer Jodide über dem Betriebstemperaturbereich der Lampe in das schraffierte Gebiet zwischen HgJ₂ und ThU fällt.

Beispiel I

Das Entladungsrohr 1 einer Hochdruck-Metallhalogenid-Entladungslampe ist in F i g. 2 gezeigt. Es handelt sich um eine 400- Watt-Größe, die für Wechselstrombetrieb vorgesehen ist, und dieses Entladungsrohr ist normalerweise in einen Außenkolben eingeschlossen, lier es vuii tier Aiiiiuspiiäie ausciinmi. Es ucsicni aus Kieselglas S1O2, d. h. aus Quarzglas oder quarzartigem Glas bekannter Art. In das Entladungsrohr 1 sind an entgegengesetzten Enden Elektroden 2 und 3 eingeschmolzen, die durch Zuleitungen 4 bzw. 5 abgestützt sind. Jede der Elektroden 2 und 3 hat einen Stab- oder Schaftteil, welcher eine Verlängerung der Drähte 4, 5 sein und aus einem geeigneten Elektrodenmetall, wie Wolfram oder Molybdän, von denen Wolfram bevorzugt wird, bestehen kann. Die Stabteile sind durch Drahtwendeln 6, 7 aus demselben Material umgeben. Eine Hilfszündelektrode 8, die vorzugsweise ebenfalls aus Wolfram besteht, ist an einem Ende des Entladungsrohres neben der Elektrode 2 vorgesehen und umfaßt das nach innen vorstehende Ende eines weiteren Zuleitungsdrahtes 12. Jeder Zuleitungsdraht enthält einen Molybdänfolienteil 9, der vollständig in das zugequetschte Ende des Entladungsrohres eingebettet ist. Die nach außen vorstehenden Zuleitungsdrahtteile 10 bis 12, die zur Zufuhr von Strom zu den Elektroden dienen.'-bes'tehen gewöhnlich aus Molybdän und können einstückig mit den Folienteilen ausgebildet sein.

Das Entladungsrohr 1 ist mit einer ionisierbaren Strahlungserzeugenden Füllung versehen, die Quecksilber, Natriumiodid, Scandiumjodid, Thoriumjodid und ein inertes Edelgas, wie beispielsweise Argon, zum Erleichtern des Zündens umfaßt Die Metallhalogenide der Füllung können in Form von hochreinen Tabletten kontrollierter Größe eingebracht werden, die vor atmosphärischer Verunreinigung geschützt worden sind. Das Zubereiten solcher Materialien für die Verwendung bei der Lampenherstellung ist bekannt Das untere Ende der Entladungskammer (oder beide Enden im Falle einer universell brennenden Lampe) können mit einem weißen, hitzereflektierenden Überzug 13 versehen sein, um eine ausreichende Verdampfung der Füllung zu gewährleisten.

Die Innenabmessungen der Entladungskammer betragen 20 mm im Durchmesser und 63 mm in der Länge; das Kammervolumen beträgt 14 cm³ und der Elektrodenabstand 45 ram. Die Dosis umfaßt 60 mg Quecksilber und 40 bis 50 mg der MetaTihalogenidtabletten, die 10 bis 15 Gew.-% ScJ₃,1,0 bis 4 Gew.-% ThJ₄, Rest NaJ, enthalten.

In einer Lampenserie war das Gewicht von ThJ₄ in der Füllung 835 χ 10-« g, was bei 740 g/mol 1,13 χ 10-⁶ mol an ThJ₄ ausmacht Die Menge M" an Cd-MetaJL die für die Reaktion mit dem darin vorhandenen Jod erforderlich ist, beträgt 2£6 χ 10~⁶ Grammatom.

Nach der Bearbeitung der Lampe betrug die Menge

an in ihr gemessenem HgJi ungefähr 0,25 mg. Bei 454 g/mol macht das 53 x 10-' mol aus und die Menge M' an Cd-Metall, die zur Reaktion damit erforderlich ist, beträgt5,5x 10-'Grammatom.

Die Mindest nenge an Cadmium, die für die Kriterien der Erfindung erforderlich ist, ist daher M' + M" = 2,81 χ 10-« Grammatom Cd.

Bezüglich der Quecksilbercharge von 60 mg, die be ίο 200,6 g/mol für Hg 3xlO~⁴ Grammatom entspricht, beträgt der Mindest-Cd-Getterzusatz für die Kriterien nach der Erfindung ungefähr 1 Atom-% der Quecksilbermenge.

Lampen entsprechend der oben beschriebenen Serie wurden hergestellt und getestet, die eine nominelle 100-h-Lichtstromabgabe von 34 000Im haben. Einige Lampen wurden ohne Getter hergestellt, um als Standard zu dienen, und andere mit Cd-Getter in Mengen, die 2 Atom-% und 3 Atom-% der Hg-Menge

. ι r^:„ τ ι :- λ ι :~u«..» ,1 „u«

zu ς;ιιι&μι anteil, l/ig ^.uiiaiiuic 111 uvi Lju.iiiatiiMiiaisgaist., bezogen auf die Lampe ohne Getter und ausgedrückt als Prozentsatz, ist unten in der Tabelle angegeben. Die bessere Aufrechterhaltung des Lichtstroms, die durch die Cd-Getter-Zusätze über dem gemessenen Zeitintervall erzielt wird, ist offensichtlich, und weitergehende Tests zeigen, daß sie sich mit einer vergleichbaren Rate bis zum Ende der Lebensdauer fortsetzt.

Tabelle

Lampe	500 h	1000 h
2 Atom-% Cd 35 3 Atom-% Cd	+ 19% + 23%	+ 24% + 28%
	Beispiel 2

In Fig.3 ist eine Lampe in Miniaturausführung gezeigt; das Entladungsrohr 21 einer solchen Lampe besteht aus Quarzglas und enthält einen zentralen kugelförmigen Teil 22, der durch Aufweiten des Quarzrohres hergestellt worden sein kann, sowie Halsteile 23, 23', die durch Zusammendrücken oder Vakuumverschließen des Rohres um Molybdänfolienteile 24,24' von Elektrodenzuleitungsanordnungen hergestellt worden sein können. Die Entladungskammer oder der kugelförmige Teil hat ein Volumen von weniger als t cm³. Zuleitungen 25, 25', die an die Folien angeschweißt sind, stehen nach außerhalb der Hälse vor, während sich Elektrodenschäfte 26, 26', welche an die entgegengesetzten Enden der Folien angeschweißt sind, durch die Hälse hindurch in den kugelförmigen KcJbenteil erstrecken. Die Lampe ist für Gleichstrom betrieb vorgesehen und der durch ein kugelförmiges Ende 27 abgeschlossene Schaft 26' genügt als Anode. Die Katode weist eine hohle Wolframwendel 28 auf, die auf dem Ende des Schaftes 26 abgestützt ist und an ihrem vorderen Ende in einer Masse oder Kappe 29 endet, die durch Abschmelzen einiger Windungen der Wendel gebildet worden sein kann.

Eine geeignete Füllung für den Kolben enthält Argon oder ein anderes Inertgas bei einem Druck von mehreren 133 mbar, das als Zündgas dient, und eine Füllung aus Quecksilber und den Metallhalogeniden NaJ. ScJ₃ und ThJ₄. Eine typische Füllung umfaßt 3,5 mg Hg und die Metallhalogenide enthalten 3,12 χ 10-" g ThJ₄, was bei 740 g/mol 4,22 χ 10~⁷ mol ThJ₄ ausmacht

Die Menge M" an Cd, die für die Reaktion mit daraus freisetzbarem Jod erforderlich ist, beträgt 8,43x10-' Grammatom. Die Menge an Hgh, die in der Lampe nach der Verarbeitung gemessen wurde, betrug ungefähr 0,1 mg oder 2,2 χ 10~⁷ mol, und die Menge M' an Cd-Metall, die für die Reaktion damit erforderlich ist, betrug 2,2 χ 10~^r Grammatom.

Die Mindestmenge an Cadmiumgetter, die für die oben aufgestellt Kriterien erforderlich ist, beträgt daher M' + M" = 1,06 χ 10-⁶ Grammatom. Relativ zu der Quecksilbermenge von 3,5 mg, die 1,74x10-' Grammatom entspricht, macht der Mindestzusatz an Cd für die Kriterien nach der Erfindung ungefähr 6 Atom-% der Quecksilbermenge aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hocbdruck-Metallhalogenid-Entladungslampe mit einem Kolben aus Quarzglas, mit zwei Elektroden, wobei wenigstens eine der Elektroden als Kathode dient und einen Wolframteil aufweist, auf den Thorium aufgebracht und durch einen Halogentransportzyklus ständig erneuert werden kann, und mit einer die Entladung aufrechterhaltenen Füllung aus Quecksilber, lichtemittierenden Metallen, Thorium und einem Halogen, wobei die lichtemittierenden Metalle, das Thorium und das Halogen ggf. als eine Mischung aus NaJ, ScJ₃ und Thj4 vorhanden sind und die Füllung weiter ein inertes Zündgas enthält, gekennzeichnet durch einen Getter in dem Kolben, der aus den Metallen Cu, Ag, In, Pb, Cd, Zn, Mn, Sn und Tl oder Gemischen derselben ausgewählt ist

2. Lampe lach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gettermenge dem Thorium in der Lampenfüllung wenigstens stöchiometrisch äquivalent ist.

3. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Getters 1 Atom-% der Quecksilbermenge in der Füllung übersteigt.

4. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gettermenge gleich dem 2- bis 3fachen der Summe der stöchiometrischen Äquivalente M' (Gettermenge, benötigt für das infolge von Verunreinigungen freigesetzte Halogen) und M" (Gettermenge, benötigt für das aus der Zerlegung des ThJ* resultierende Jod) ist.