DE69910329T2 - Barium enthaltende Bogenentladungslampe mit einer Bogenröhre aus Yttrium-, Gadolinium- oder Terbiumoxide - Google Patents

Barium enthaltende Bogenentladungslampe mit einer Bogenröhre aus Yttrium-, Gadolinium- oder Terbiumoxide Download PDF

Info

Publication number
DE69910329T2
DE69910329T2 DE69910329T DE69910329T DE69910329T2 DE 69910329 T2 DE69910329 T2 DE 69910329T2 DE 69910329 T DE69910329 T DE 69910329T DE 69910329 T DE69910329 T DE 69910329T DE 69910329 T2 DE69910329 T2 DE 69910329T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
arc tube
discharge lamp
arc
arc discharge
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69910329T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69910329D1 (de
Inventor
Philip E. Moskowitz
Richard A. Snellgrove
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram Sylvania Inc
Original Assignee
Osram Sylvania Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Sylvania Inc filed Critical Osram Sylvania Inc
Publication of DE69910329D1 publication Critical patent/DE69910329D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69910329T2 publication Critical patent/DE69910329T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/30Vessels; Containers
    • H01J61/302Vessels; Containers characterised by the material of the vessel

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK 1. Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Lichtbogenentladungslampen und insbesondere eine queckcsilberfreie Leuchtstofflampe.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • In der Technik sind Lichtbogenentladungslampen, wie etwa Leuchtstofflampen, bekannt, und sie enthalten üblicherweise eine Lichtbogenröhre, die mit einem Edelgas und Quecksilber gefüllt ist. Wenngleich derartige Lampen häufig eingesetzt werden und im allgemeinen gut funktionieren, können sich durch das Vorliegen von Quecksilber in der Lampe Umwelt- und Sicherheitsprobleme ergeben. Quecksilber ist ein toxisches Schwermetall, und die Entsorgung der Lampe kann gefährlich sein. Die Kosten der sicheren Entsorgung kommen zu den Kosten der Lampe hinzu. Dementsprechend wird es als für die Umwelt, für die Sicherheit bei der Herstellung derartiger Einrichtungen und für die Kostenreduktion als vorteilhaft erachtet, eine Lichtbogenentladungslampe bereitzustellen, die kein Quecksilber enthält, aber mindestens so gut wie die traditionelle Quecksilberlampe funktioniert.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Bereitstellung einer Lichtbogenentladungslampe bei der der Inhalt der Lichtbogenröhre im wesentlichen kein Quecksilber aufweist.
  • Angesichts der obigen und weiterer Aufgaben, wie sie sich nachfolgend ergeben, besteht ein Merkmal der Erfindung in der Bereitstellung einer Lichtbogenent- ladungslampe, die folgendes umfaßt: eine Lichtbogenröhre aus einem Material ausgewählt aus einer Gruppe von Materialien bestehend aus Yttriumoxid, Gadoliniumoxid und Terbiumoxid ist, wobei die Lichtbogenröhre eine Füllung aus einem Edelgas und metallisches Barium enthält. Eine Lichtbogenröhrenhalterung stützt die Lichtbogenröhre an beiden Enden. Die Lichtbogenröhre und die Lichtbogenröhrenhalterung sind in einem äußeren Glasmantel angeordnet, und ein Sockelglied schließt den äußeren Glasmantel.
  • Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung, einschließlich verschiedener neuer Einzelheiten hinsichtlich Aufbau und Kombinationen von Teilen, werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eingehender beschrieben und in den Ansprüchen hervorgehoben. Es versteht sich, daß die die Erfindung verkörpernde besondere Einrichtung nur zur Veranschaulichung und nicht als eine Einschränkung der Erfindung gezeigt ist. Die Grundlagen und Merkmale der vorliegenden Erfindung können in unterschiedlichen und zahlreichen Ausführungsformen eingesetzt werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, aus dem seine neuartigen Merkmale und Vorteile hervorgehen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Form einer Lichtbogenentladungslampe, die eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
  • 2 eine schematische Darstellung eines die Lampe ansteuernden Stromkreises; und
  • 3 eine graphische Darstellung, die die Intensität der Bariumemission bei verschiedenen Wellenlängen in einer Bariumentladungslampe zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen kann man sehen daß eine beispielhafte Lampe eine Lichtbogenröhre 10 zur Aufnahme eines Füllgases enthält. Die Lichtbogenröhre 10 besteht bevorzugt aus Yttriumoxid (Y2O3), kann aber auch aus Gadoliniumoxid oder Terbiumoxid bestehen, die alle erwiesenermaßen mit Barium nicht reagieren. Ersteres wird in dem am 41. September 1979 an William H. Rhodes et al. erteilten US-Patent Nr. 4,166,831 beschrieben. Das Dotieren der Lichtbogenröhrenmaterialien, beispielsweise mit Aluminiumoxid oder Lanthanoxid, verbessert die Sinterbarkeit. Während der Bearbeitung können die Lichtbogenröhren auf eine hohe Dichte (etwa 95% oder mehr der theoretischen Dichte) und eine hohe Lichtdurchlässigkeit (mindestens 85% der Gesamttransmission) gebracht werden, indem sie in einer Atmosphäre mit einem geringen Sauerstoffpartialdruck bei etwa 2100°C gesintert werden. Typische Gesamttransmissionswerte für die Lichtbogenröhrenliegen bei etwa 95%. Wenngleich Größen und Formen derartiger Röhren dem gewünschten Einsatz entsprechen können, weist eine besondere Konfiguration, die sich als annehmbar herausgestellt hat, eine zylindrische Form und eine Länge von etwa 51,9 mm von einem Ende zum anderen und einen Durchmesser von 6,4 mm auf.
  • Die Lichtbogenröhre 10 enthält ein Füllgas, das ein Edelgas enthält, und sie enthält außerdem 5 bis 20 Milligramm metallisches Barium. Bei dem Edelgas kann es sich um Neon oder Xenon oder dergleichen handeln, und es kann im Druckbereich von 133,3–13 332,2 Pa (1-100 Torr) vorliegen. Die Lichtbogenröhre 10 kann weiterhin Zusätze wie etwa metallisches Natrium und/oder Calcium und/oder Strontium enthalten, um die Farbe abzugleichen. Es hat sich gezeigt, daß Barium so strahlt, daß weißes Licht erzeugt wird, was nachfolgend näher erörtert wird.
  • Eine elektrisch leitende Lichtbogenröhrenhalterung 12 stützt die Lichtbogenröhre 10 auf bekannte Weise. Die Lichtbogenröhrenhalterung 12 besteht aus einem starren Material, wie etwa rostfreiem Stahl, Nickel, Molybdän oder dergleichen. Die Lichtbogenröhrenhalterung 12 enthält einen oberen Querstab 14 und einen unteren Querstab 16. Mehrere federartige Glieder 18 sind an der Lichtbogenröhrenhalterung 12 befestigt, um einen Glasmantel 20 zu kontaktieren.
  • Der Glasmantel 20 ist an einem Sockelglied 22 befestigt, in der Regel ein schraubenartiges Sockelglied aus vernickeltem Messing, um in eine mit einem Gewinde versehene elektrische Fassung (nicht gezeigt) eingeführt zu werden. Ein Fußglied 24 aus Glas ist in den Mantel 20 eingeschmolzen und ragt in diesen hinein. Elektrische Anschlußteile 26, 28 sind in das Fußglied 24 eingeschmolzen und verlaufen durch dieses hindurch, um elektrische Verbindungen von dem Äußeren zum Inneren des Glasmantels 20 bereitzustellen.
  • Die Lichtbogenröhrenhalterung 12 ist an einem der elektrischen Anschlußteile 26 befestigt. Ein Paar Getter 30, 32 sind an der Lichtbogenröhrenhalterung 12 angebracht und dienen dazu, die Integrität des evakuierten Mantels 20 sicherzustellen, indem sie aus dem Inneren des Mantels etwaig vorliegenden Sauerstoff absorbieren.
  • Die Lichtbogenröhre 10 enthält an ihren beiden Enden eine Elektrode 34, 36. Eine Elektrode 34 ist an dem Querstab 14 der Lichtbogenröhrenhalterung 12 befestigt und wird von diesem gestützt, während die andere Elektrode 36 von dem anderen Querstab 16 auf isolierende Weise gestützt wird, aber elektrisch mit dem elektrischen Anschlußteil 28 verbunden ist, das durch das Fußglied 24 hindurch verläuft. Die Elektroden 34, 36 bestehen bevorzugt aus Wolfram, das mit einer Emitterverbindung beschichtet ist, um die Elektrodenarbeitstemperatur zu reduzieren. Bei einer Ausführungsform ist der Emitter eine Barium-Calcium-Wolfram-Zusammensetzung von dem Typ, der in Hochdrucknatriumlampen verwendet wird.
  • Um den Wärmeunterschied zwischen den Enden der Lichtbogenröhre 10 und der Mitte der Lichtbogenröhre 10 zu reduzieren, sind bevorzugt wärmekonservierende Endabdichtungen oder Bänder 38 um die Lichtbogenröhre 10 an ihren Enden in der Nähe der Elektroden 34, 36 gewickelt. Die Bänder 38 können eine axiale Länge (d. h. Breite des Bands) von etwa 6,0 mm aufweisen.
  • Der Glasmantel 20 wird evakuiert und kann mit einer Innenbeschichtung 40 aus Leuchtstoff versehen werden.
  • Bei Betrieb wird eine Spannung an die elektrischen Anschlußteile 26, 28 und von dort durch die Elektrode 36 und die Lichtbogenröhrenhalterung 12 und die Elektrode 34 an beide Enden der Lichtbogenröhre 10 angelegt, wodurch das Edelgas in der Lichtbogenröhre 10 ionisiert wird, was die Lichtbogenröhre 10 schnell aufheizt. Die Lampenfarbe wird anfangs von der Spektralemission des Edelgases dominiert, doch beginnt das Barium zu strahlen, wenn sich die Röhre erwärmt. Die Lampe bezieht ihre weiße Farbe von der atomaren und ionischen Spektralemission des Bariums bei 455, 493, 553, 614 und 650 Nanometer. 3 zeigt ein typisches Spektrum für eine Lampe, die mit einer mit Aluminiumoxid dotierten Yttriumoxidlichtbogenröhre hergestellt ist, die mit 10 Milligramm Barium und 4 400 Pa (33 Torr) Xenon gefüllt ist, bei einem Strom von 2,5 A und einer Temperatur in der Mitte der Lichtbogenröhre von 900°C.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform scheinen die Emissionen im Nahultraviolettbereich von dem neutralen Bariumatom die Leuchtstoffschicht 40 auf der inneren Oberfläche des äußeren Mantels anregen zu können, was die Farbe der Lampenemission verbessern würde.
  • Weil sich in der Lichtbogenröhre 10 gesättigter Dampf befindet, muß die Lampe mit Wechselstrom betrieben werden, um eine Kataphorese zu vermeiden, das heißt eine Wanderung aller aktiven Ionen zum einen oder anderen Ende der Lichtbogenröhre. Eine Baugruppe aus Wechselspannungsquelle und Vorschaltimpedanz ist erforderlich. Unter Bezugnahme auf 2 kann man sehen, daß zum Ansteuern der Lampe ein geschalteter Gleichstrom verwendet werden kann. Eine Ausgabe einer strombegrenzten Gleichstromversorgung 50 wird über eine Vorschaltimpedanz 54 zu einem "H-Brücken"--Schaltkreis 52 geleitet. Der Schaltkreis 52 enthält einen Umschalter 56, wobei die Umschaltfrequenz von einem Taktgeber 58 angesteuert wird. Die an der Impedanz 54 aufrechterhaltene geringe Spannung schützt die umschaltende Schaltung vor Einschwingvorgängen.
  • Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung keineswegs auf die hier offenbarte und/oder in den Zeichnun- gen gezeigte besondere Konstruktion beschränkt ist, sondern auch alle Modifikationen oder Äquivalente innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche umfaßt. Beispielsweise ist zwar ein schraubenartiges Sockelglied gezeigt und beschrieben worden, doch ist für den Fachmann ersichtlich, daß andere Sockelglieder verwendet werden und ohne weiteres in der vorliegenden Lampe verwendet werden können.

Claims (11)

  1. Lichtbogenentladungslampe, die folgendes umfaßt: eine Lichtbogenröhre (10) aus einem Material ausgewählt aus einer Gruppe von Materialien, wobei die Gruppe von Materialien aus Yttriumoxid, Gadoliniumoxid und Terbiumoxid besteht; ein in der Lichtbogenröhre angeordnetes Füllgas, das ein Edelgas enthält; in der Lichtbogenröhre angeordnetes metallisches Barium; eine Lichtbogenröhrenhalterung (12), die die Lichtbogenröhre an beiden Enden stützt; einen äußeren Glasmantel (20), in dem die Lichtbogenröhre und die Lichtbogenröhrenhalterung angeordnet sind, wobei der äußere Glasmantel evakuiert ist; und ein Sockelglied (22), das den äußeren Glasmantel verschließt.
  2. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 1, wobei das Edelgas ein Gas ist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von Gasen bestehend aus Neon und Xenon.
  3. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 1, wobei ein Zusatz in der Lichtbogenröhre angeordnet ist, wobei der Zusatz mindestens einen der Stoffe Natrium, Calcium und Strontium umfaßt.
  4. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 1, wobei der äußere Glasmantel mit einer Leuchtstoffschicht beschichtet ist.
  5. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 1, wobei das Lichtbogenröhrenmaterial Yttriumoxid umfaßt.
  6. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 5, wobei das Yttriumoxid der Lichtbogenröhre ein mit Aluminiumoxid dotiertes Yttriumoxid ist.
  7. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 5, wobei das Yttriumoxid der Lichtbogenröhre ein mit Lanthanoxid dotiertes Yttriumoxid ist.
  8. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 5 wobei die Lichtbogenröhre eine hohe Dichte und eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweist.
  9. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 8, wobei die hohe Dichte mindestens etwa 95% der theoretischen Dichte beträgt.
  10. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 8, wobei die hohe Lichtdurchlässigkeit mindestens etwa 80% der theoretischen Lichtdurchlässigkeit beträgt.
  11. Lichtbogenentladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Lichtbogenröhre ein Paar Elektroden enthält, die mit einer Emitterverbindung mit einer Barium-Calcium-Wolfram-Zusammensetzung beschichtet sind.
DE69910329T 1998-11-10 1999-10-21 Barium enthaltende Bogenentladungslampe mit einer Bogenröhre aus Yttrium-, Gadolinium- oder Terbiumoxide Expired - Fee Related DE69910329T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18969698A 1998-11-10 1998-11-10
US189696 1998-11-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69910329D1 DE69910329D1 (de) 2003-09-18
DE69910329T2 true DE69910329T2 (de) 2004-02-26

Family

ID=22698403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69910329T Expired - Fee Related DE69910329T2 (de) 1998-11-10 1999-10-21 Barium enthaltende Bogenentladungslampe mit einer Bogenröhre aus Yttrium-, Gadolinium- oder Terbiumoxide

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1001451B1 (de)
JP (1) JP2000149867A (de)
AT (1) ATE247331T1 (de)
CA (1) CA2274199A1 (de)
DE (1) DE69910329T2 (de)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3622217A (en) * 1969-06-30 1971-11-23 Xerox Corp Light producing system
DE2422411A1 (de) * 1974-05-09 1975-12-11 Philips Patentverwaltung Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe
US4166831A (en) * 1977-07-11 1979-09-04 Gte Laboratories Incorporated Transparent yttria ceramics and method for producing same
EP0341750A3 (de) * 1988-05-13 1991-04-17 Gte Products Corporation Bogenkolben und Hochdruckentladungslampe mit einem solchen Kolben

Also Published As

Publication number Publication date
EP1001451A1 (de) 2000-05-17
EP1001451B1 (de) 2003-08-13
JP2000149867A (ja) 2000-05-30
DE69910329D1 (de) 2003-09-18
ATE247331T1 (de) 2003-08-15
CA2274199A1 (en) 2000-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69102791T2 (de) Niederleistungsmetallhalogenidlampe.
DE10354868B4 (de) Quecksilber-freie Bogenentladungsröhre für eine Entladungslampeneinheit
DE69310314T2 (de) Bogenröhre mit einer Zündquelle
DE2815014C2 (de) Hochdrucknatriumdampfentladungslampe
EP0453893B1 (de) Hochdruckentladungslampe
DE10291427B4 (de) Halogen-Metalldampflampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
DE10243867A1 (de) Quecksilberfreie Bogenentladungsröhre für Entladungslampeneinheit
DE19645959A1 (de) Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe
DE2641867A1 (de) Elektrische entladungslampe
DE3027536A1 (de) Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe
DE69824681T2 (de) Hochdruck-Entladungslampe
DE68911587T2 (de) Hochdruckmetallhalogenidentladungslampe.
DE69817290T2 (de) Miniatur-Projektionslampe
DE3110812C2 (de)
DE2332274A1 (de) Hochdruckgasentladungslampe
EP0492205B1 (de) Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe
DE19747803C2 (de) Metallhalogenlampe, diese umfassende Beleuchtungsvorrichtung sowie Verwendung der letzteren
DE69204517T2 (de) Hochdruckentladungslampe.
DE10245228B4 (de) Quecksilberfreie Bogenentladungsröhre für Entladungsleuchteneinheit
EP2347430A1 (de) Quecksilberfreie entladungslampe
DE69910329T2 (de) Barium enthaltende Bogenentladungslampe mit einer Bogenröhre aus Yttrium-, Gadolinium- oder Terbiumoxide
DE3723435A1 (de) Gasentladungslampe und diese verwendende vorrichtung
DE10341816A1 (de) Keramische Lichtbogenröhre mit internem Wulst
DE2461568A1 (de) Dampfentladungslampe
DE4438294A1 (de) Metallhalogenid-Entladungslampe für fotooptische Zwecke

Legal Events

Date Code Title Description
8339 Ceased/non-payment of the annual fee