DE69501379T2

DE69501379T2 - Metall-halogenid lampe

Info

Publication number: DE69501379T2
Application number: DE69501379T
Authority: DE
Inventors: Nancy Caruso
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2015-04-05
Also published as: WO1995028733A1; ATE162010T1; CN1128579A; JP2961195B2; CN1069149C; JPH08511906A; US5698948A; DE69501379D1; AU1959095A; CA2164973A1; ES2113739T3; EP0704103B1; AU686347B2; BR9506153A; EP0704103A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallhalogenidlampe mit einem Entladungsgefäß, das eine Keramikwandung und eine Füllung hat, die außer Quecksilber und einem Halogen auch Na, Tl und eines oder mehrere der Elemente aus der von Sc, Y und Lanthaniden gebildeten Gruppe umfaßt.
Eine Lampe der eingangs erwähnten Art ist aus EP-A-0 215 524 (PHN 11.485) bekannt. Unter dem Begriff "Keramikmaterial" soll hier ein feuerfestes Material verstanden werden, wie ein monokristallines Metalloxid (beispielsweise Saphir), polykristallines, dicht gesintertes Metalloxid (beispielsweise polykristallines, dicht gesintertes Aluminiumoxid; Yttrium-Aluminiumgranat oder Yttriumoxid), und polykristallines, nicht oxidisches Material, wie beispielsweise Aluminiumnitrid. Derartige Materialien lassen hohe Wandungstemperaturen bis zu 1500-1600 K zu und sind gut beständig gegen chemisches Angreifen von Na und Halogeniden. Die Zugabe von Metallhalogeniden von Na, Tl und zumindest einem der Elemente aus der von Sc, Y und den Lanthaniden (Ln) gebildeten Gruppe, insbesondere in Form von Metalliodiden, zu der ionisierbaren Füllung der Lampe ist ein wirksames Mittel, um eine Lampe mit einer verhältnismäßig geringen Farbtemperatur des ausgesendeten Lichtes (ungefähr 2600-4000 K), einer verhältnismäßig hohen Lichtausbeute und einem verhältnismäßig hohen Farbwiedergabe-Index Ra zu erhalten. Unter dem Begriff Lanthanide (Ln) soll hier eine Verbindung mit zumindest einem der chemischen Elemente 57 bis 71 verstanden werden. Die Lampe, die Licht im wesentlichen im sichtbaren Bereich aussendet, ist somit in vielen Situationen geeignet, sowohl für Allgemeinbeleuchtung als auch für Innenbeleuchtung. Es ist ein Nachteil der bekannten Lampe, daß die Lichtausbeute während der Lampenlebensdauer eine starke, stetige Abnahme infolge der Schwärzung des Entladungsgefäßes aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zu verschaffen, wodurch eine Verbesserung der Lichtausbeute im Lauf der Lampenlebensdauer erreicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Lampe der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung auch Mg umfaßt.
Überraschenderweise zeigte sich, daß die erfindungsgemäße Lampe ein stark verbessertes Verhalten hinsichtlich der Lichtausbeute während der Lampenlebensdauer aufweist, wobei diese Lichtausbeute über einige tausend Betriebsstunden nahezu konstant bleibt. Das Mg, das sich in dem Entladungsgefäß in Form von Magnesiumhalogenid (MgJ&sub2;) befindet, trägt zum Spektrum der Lampe bei, aber da dies sich hauptsächlich auf den Wellenlängenbereich bezieht, der grünem Licht entspricht, hat sich dies für die Größe der Lichtausbeute nicht als nachteilig herausgestellt. Ein eventueller unerwünschter Einfluß des zugefügten Mg auf die Farbtemperatur und den Farbpunkt des von der Lampe ausgesendeten Lichtes kann durch eine Anpassung der Anteile der anderen Füllungsbestandteile leicht kompensiert werden.
Eine mögliche Erklärung der in der Praxis gefundenen nachteiligen Abnahme der Lichtausbeute ist das Auftreten chemischer Reaktionen zwischen den Füllungsbestandteilen aus der von Sc, Y und Ln gebildeten Gruppe mit Spinell (MgAl&sub2;O&sub4;), das sich in der Wandung des Entladungsgefäßes befindet, so daß die Bestandteile Sc, Y und Ln vom Abschnitt der Füllung, der zur Lichterzeugung beiträgt, abgezogen und auf der Wandung des Enfladungsgefäßes abgeschieden werden. Es hat sich gezeigt, daß es möglich ist, durch Zugabe von Mg das Gleichgewicht einer oder mehrerer der chemischen Reaktionen so weit zu beeinflussen, daß dieses Gleichgewicht bereits kurz nach Beginn der Lampenlebensdauer erreicht ist, woraufhin kein weiteres Abziehen der Bestandteile Sc, Y und Ln erfolgt.
Aufgrund der oben genannten möglichen Ursache ist zu empfehlen, daß die pro Oberflächeneinheit der Innenwandung des Entladungsgefäßes vorhandene Menge Mg zumindest 3 ug/cm² beträgt.
Da die Bestandteile Sc, Y und Ln üblicherweise in Form von Halogensalzen beim Betrieb der Lampe im Übermaß vorhanden sind, wird das Mg teilweise als Halogensalz in dem so gebildeten Salzreservoir gelöst. Daher beträgt die Menge Mg vorzugsweise etwa 8 ug/cm².
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Lampe,
Fig. 2 einen Querschnitt eines Entladungsgefäßes der Lampe von Fig. 1 und
Fig. 3 Lebensdauerergebnisse der Lampe nach Fig. 1 und einer Lampe nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt eine Metallhalogenidlampe mit einem Entladungsgefäß 3, das eine Keramikwandung und eine Füllung hat, die außer Quecksilber und einem Halogen auch Na, Tl und eines oder mehrere der Elemente aus der von Sc, Y und Lanthaniden gebildeten Gruppe umfaßt. Die Füllung umfaßt auch Mg. Das Endadungsgefäß ist von einem Außenkolben 1 umschlossen, der an beiden Enden mit elektrischen Anschlußkontakten 2a, 2b versehen ist. Das Entladungsgefäß ist mit inneren Elektroden 4, 5 versehen, zwischen denen sich im Betriebszustand der Lampe eine Entladung erstreckt. Die Elektrode 4 ist über einen Stromleiter 8 mit einem ersten elektrischen Anschlußkontakt 2a verbunden. Die Elektrode 5 ist über einen Stromleiter 9 mit einem zweiten elektrischen Anschlußkontakt 2b verbunden.
Das Entladungsgefäß 3 ist in Fig. 2 im Detail dargestellt. Das Entladungsgefäß hat eine Keramikwandung 31, die an beiden Enden mit einem herausragenden Keramikstopfen 34, 35 zum Aufnehmen elektrischer Durchführungen zu den Elektroden 4 bzw. 5 versehen ist. Die Durchführungen umfassen jeweils einen halogenidbeständigen Abschnitt 41, 51, der beispielsweise aus Mo besteht, und einen Abschnitt 40, 50, der mittels einer schmelzkeramischen Verbindung 10 mit einem jeweiligen Stopfen 34, 35 gasdicht befestigt ist. Die Abschnitte 40, 50 sind aus einem Metall hergestellt, das hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten sehr gut mit dem der herausragenden Stopfen übereinstimmt. Nb ist beispielsweise ein sehr geeignetes Material. Die Abschnitte 40, 50 sind mit den Stromleitern 8, 9 in einer nicht im einzelnen dargestellten Weise verbunden.
Jede Elektrode 4, 5 umfaßt einen Elektrodenstab 4a, 5a, der an einem Ende mit einer Wicklung 4b, 5b versehen ist.
Das Entladungsgefäß 3 umschließt einen Entladungsraum 11, in dem die Füllungsbestandteile sich befinden.
Bei einer in der Praxis verwendbaren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe ist das Entladungsgefäß aus polykristallinem, dicht gesintertem Aluminiumoxid hergestellt, ebenso wie die herausragenden Stopfen. Die Elektroden sind aus Wolfram und emitterfrei. Die Nennleistung der Lampe ist 70 W. Die Füllung des Entladungsgefäßes betrug 12 mg Hg und 5 mg der Metallhalogenide NaJ, TlJ und DyJ&sub3; in einem Gewichtsverhältnis 52:23:25. Außerdem enthielt die Lampe 0,5 mg MgJ&sub2;, und Ar als Startergas.
Das Entladungsgefäß hat einen Innendurchmesser von 9 mm und eine innere Länge von 14 mm, was eine Innenfläche des Entladungsgefäßes von 5,4 cm² ergibt. Die Menge Mg pro Oberflächeneinheit betrug somit 8,2 ug/cm².
Die Lichtausbeute der Lampe wurde in einem Dauerversuch gemessen.
Für Vergleichszwecke wurde die Lichtausbeute im Verlauf der Lampenlebensdauer auch für eine Lampe nach dem Stand der Technik gemessen, die mit der erfindungsgemäßen Lampe identisch war, aber kein Mg in der Füllung enthielt.
Die Ergebnisse der photometrischen Messungen werden in Fig. 3 gezeigt. Die Betriebsdauer der Lampen ist auf einer horizontalen Achse in 10³ Stunden aufgetragen. Die Lichtausbeute in 1m/W ist auf einer vertikalen Achse aufgetragen. Kurve 100 gibt das Ergebnis für die erfindungsgemäße Lampe wieder, Kurve 101 das Ergebnis für die Lampe nach dem Stand der Technik.
Es ist deutlich zu erkennen, daß die Lichtausbeute der erfindungsgemäßen Lampe über mehrere tausend Betriebsstunden, d.h. von 1000 h bis 5000 h, konstant bleibt. Die Lichtausbeute der Lampe nach dem Stand der Technik weist eine starke, stetige Abnahme im Verlauf ihrer Lebensdauer auf.

Claims

1. Metallhalogenidlampe mit einem Entladungsgefäß, das eine Keramikwandung und eine Füllung hat, die außer Quecksilber und einem Halogen auch Na, Tl und eines oder mehrere der Elemente aus der von Sc, Y und Lanthaniden gebildeten Gruppe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung auch Mg umfaßt.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge Mg pro Oberflächeneinheit der Innenwandung des Entladungsgefäßes zumindest 3 ug/cm² beträgt.

3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge Mg zumindest 8 ug/cm² beträgt.