DE69911878T2

DE69911878T2 - Metallhalogenid lampe

Info

Publication number: DE69911878T2
Application number: DE69911878T
Authority: DE
Inventors: L. Joseph SUIJKER; C. Marinus RAAS
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: CN1262780A; EP0988648A1; KR20010013367A; WO1999053522A1; CN1120516C; JP4267712B2; US6362571B1; ES2209407T3; KR100619108B1; DE69911878D1; EP0988648B1; TW385479B; JP2002504263A

Description

Die Erfindung betrifft eine Halogenmetalldampflampe mit einem Entladungsgefäß mit einer Keramikwandung, wobei das Entladungsgefäß einen Entladungsraum umgibt, der eine ionisierbare Füllung enthält, welche Füllung zusätzlich zu Hg eine Menge an Halogenid von Na und Tl enthält
Eine Lampe der eingangs erwähnten Art ist aus EP-A-0 215 524 (PHN 11.485) bekannt. Die Lampe umfasst Wolframelektroden. Die bekannte Lampe, die einen hohen spezifischen Lichtstrom mit hervorragenden Farbeigenschaften kombiniert (unter anderem allgemeiner Farbwiedergabe-Index R_a ≥ 0 und eine Farbtemperatur T_c zwischen 2600 und 4000 K), ist als Lichtquelle für beispielsweise Innenbeleuchtung sehr gut geeignet. Bei dieser Lampe wird vorteilhaft die Erkenntnis genutzt, dass eine gute Farbwiedergabe möglich ist, wenn Na-Halogenid als Füllungsbestandteil einer Lampe verwendet wird und wenn beim Betrieb der Lampe eine starke Verbreiterung und Umkehr der Na-Emission in den Na-D-Linien vorliegt. Dies erfordert im Entladungsgefäß eine Temperatur T_kp der kältesten Stelle von zumindest 1170 K (900°C). Bei Umkehr und Verbreiterung der Na-D-Linien nehmen diese im Spektrum die Form einer Emissionsbande an mit zwei Maxima mit einem Abstand voneinander von Δλ Die Forderung nach einem hohen Wert von T_kp bringt mit sich, dass das Entladungsgefäß relativ klein ist, schließt die Verwendung von Quarz oder Quarzglas für die Wandung des Entladungsgefäßes aus und erzwingt die Verwendung von Keramik für die Wandung des Entladungsgefäßes.
In dieser Beschreibung und diesen Ansprüchen soll unter der Keramikwandung sowohl eine Wandung aus Metalloxid, wie z. B. Saphir oder gesintertem polykristallinen Al2O3, als auch aus Metallnitrid, beispielsweise AlN, verstanden werden. Die Füllung des Entladungsgefäßes enthält außer Na und Tl eines oder mehrere Seltenerdmetalle, mit denen ein Sollwert für den allgemeinen Farbwiedergabe-Index R_a ≥ 80 und die Farbtemperatur T_c realisiert wird. Unter Seltenerdmetallen sollen in dieser Beschreibung und diesen Ansprüchen die Elements Sc, Y und die Lanthanide verstanden werden.
Ein Nachteil der bekannten Lampe ist, dass beim Lampenbetrieb unter dem Einfluss der vorhandenen Seltenerdmetalle Zerfall von Teilen des Entladungsgefäßes auftritt, insbesondere der Wandung. Dies führt schließlich zu einem vorzeitigen Ende der Lebensdauer der Lampe. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lampe ist, dass auch wegen der relativ kleinen Abmessungen des Entladungsgefäßes eine relativ schnelle Schwärzung der Wandung des Entladungsgefäßes infolge von Niederschlag von aus den Elektroden verdampftem W auf der Wandung auftritt.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zu verschaffen, um die beschriebenen Nachteile zu bekämpfen. Hierzu ist eine erfindungsgemäße Lampe der eingangs erwähnten An dadurch gekennzeichnet, dass die ionisierbare Füllung auch Ca enthält und frei von Seltenerdhalogeniden ist.
Die erfindungsgemäße Lampe hat den Vorteil, dass infolge eines überraschend großen spektralen Beitrages von Ca sowohl am Rot als auch am Blau ein Wert von R_a > 80 für den allgemeinen Farbwiedergabe-Index realisiert wird und ein T_c bis zu 3500 K für die Farbtemperatur. Zudem zeigt sich überraschenderweise, dass die Bildung von stabilen Ca-Aluminatverbindungen beseitigt ist und das vorhandene Ca einen W-Halogenidzyklus bewirkt, wodurch auch der Schwärzung der Wandung des Entladungsgefäßes infolge der Verdampfung von W der Elektroden stark entgegengewirkt wird. Eine Bedingung für das Auftreten des W-Halogenidzyklus ist das Vorhandensein einer kleinen Menge an freiem Sauerstoff in dem Entladungsgefäß. Allgemein stammt die Menge an freiem Sauerstoff aus Verunreinigungen, die während der Herstellung der Lampe auftreten und im Betriebszustand der Lampe daraus freigesetzt werden. Es ist auch festgestellt worden, dass unter dem Einfluss von Reaktionen mit Füllungsbestandteilen des Entladungsgefäßes Sauerstoff aus dem Material der Keramikwandung freigesetzt wird. Bei einer zu geringen Konzentration wird es kaum möglich sein, beim Betrieb der Lampe den W-Halogenidzyklus ausreichend aufrechtzuerhalten. Bei einer zu hohen Konzentration wird es unter anderem zu einer Korrosion der W-Elektroden kommen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe enthält das Entladungsgefäß einen Sauerstoffspender. Dies hat den wichtigen Vorteil, dass Sauerstoff kontrolliert in das Entladungsgefäß eingebracht wird. Unter Berücksichtigung einer für einen korrekten Betrieb der Lampe erforderlichen Herstellungsgenauigkeit und damit eines Zurückdringens von Verunreinigungen besteht in Hinsicht auf die Menge an O₂, die aus Verunreinigungen freigesetzt wird, eine große Wahrscheinlichkeit einer zu geringen Konzent ration. Ein zusätzlicher Vorteil der Lampe gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist, dass Dosierung während der Lebensdauer der Lampe möglich ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe enthält der Sauerstoffspender CaO. CaO hat den Vorteil, dass es selbst Teil der Füllung des Entladungsgefäßes ist.
Die Füllung des Entladungsgefäßes kann zusätzlich zu Na und Tl ein oder mehrere Metalle enthalten, beispielweise In, unter anderem zur Beeinflussung der Farbeigenschaften der Lampe. Außer für den Ausschluss von Seltenerdmetallen ist eine Verwendung von Ti, Zr und Hf für die Füllung weniger geeignet, weil sie relativ stabile Oxide bilden.
Experimente haben gezeigt, dass für Δλ ein Wert zwischen 12 nm und 60 nm gewünscht ist, um gute Farbeigenschaften der Lampe zu erhalten. Mit einem Wert für T_kp zwischen 1200 K und 1300 K ist eine gewünschte Größe für Δλ im Allgemeinen praktisch erreichbar, wobei zugleich eine maximale Temperatur der Wandung des Entladungsgefäßes bis zu 1450 K realisiert werden kann.
Diese und andere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt eine Halogenmetalldampflampe mit einer aufgeschnittenen Ansicht eines Entladungsgefäßes, nicht maßstabsgetreu, mit einer Keramikwandung, die einen Entladungsraum 11 umgibt, der eine ionisierbare Füllung enthält, die im abgebildeten Fall nicht nur Hg enthält, sondern auch Na- und Tl-Halogenid. Die Füllung enthält auch einen Sauerstoffspender, der CaO enthält, beispielweise in Form eines keramischen, mit CaO imprägnierten Trägers. Zwei Elektroden 4, 5 mit Elektrodenstäben 44, 54 und Spitzen 45, 55, in der Zeichnung je aus W, sind im Entladungsgefäß angeordnet. Das Entladungsgefäß ist an einer Seite mit einem vorstehenden Keramikstopfen 34, 35 verschlos- sen, der eine Zuführung 40, 41 bzw. 50, 51 zur im Entladungsgefäß angeordneten Elektrode 4, 5 mit Spiel eng umschließt und mit dieser mittels einer schmelzkeramischen Verbindung 10 nahe einem vom Entladungsgefäß abgewandten Ende gasdicht verbunden ist. Die Konstruktion des Entladungsgefäßes ist an sich beispielsweise aus EP-0 587 238 bekannt. Das Entladungsgefäß ist an einem Ende von einem Außenkolben 1 umgeben, der einen Lampensockel 2 aufweist. Zwischen den Elektroden 4, 5 erstreckt sich beim Betrieb der Lampe eine Entladung. Die Elektrode 4 ist über einen Leiter 8 mit einem ersten elektrischen Kon takt verbunden, der Teil des Lampensockels 2 ist. Die Elektrode 5 ist über einen Leiter 9 mit einem zweiten elektrischen Kontakt verbunden, der Teil des Lampensockels 2 ist.
Bei einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe wie in der Zeichnung beschrieben, ist die Nennleistung der Lampe 70 W und hat die Lampe eine Nenn-Lampenspannung von 90 V. Die durchscheinende Wandung des Entladungsgefäßes hat eine Dicke von 0,8 mm. Der innere Durchmesser des Entladungsgefäßes beträgt 6,85 mm, der Abstand zwischen den Elektrodenspitzen ist 7 mm. Die ionisierbare Füllung der Lampe enthält zusätzlich zu 4,6 mg Hg 7 mg (Na + Tl + Ca)-Iodid mit einer Gewichtsanteilzusammensetzung von 28,8; 10,7 und 60,5. Das Entladungsgefäß enthält auch Ar als Zündverbesserer mit einem Fülldruck von 300 mbar. Beim Betrieb der Lampe ist T_kp 1265 K. Die Lampe emittiert Licht mit einem spezifischen Lichtstrom von 90 lm/W für 100 Stunden. Die Farbtemperatur T_c des emittierten Lichtes beträgt 3150 K. Der allgemeine Farbwiedergabe-Index R_a ist 84. Nach 10.000 Brennstunden beträgt der spezifische Lichtstrom 88% des Wertes für 100 Stunden.

Claims

Halogenmetalldampflampe mit einem Entladungsgefäß (3) mit einer Keramikwandung, wobei das Entladungsgefäß einen Entladungsraum (11) umgibt, der eine ionisierbare Füllung enthält, welche Füllung zusätzlich zu Hg eine Menge an Halogenid von Na und Tl enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die ionisierbare Füllung auch Ca enthält und frei von Seltenerdhalogeniden ist.
Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß einen Sauerstoffspender enthält.
Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffspender CaO enthält.