DE69921412T2

DE69921412T2 - Hochdruck metallhalogenidlampe

Info

Publication number: DE69921412T2
Application number: DE69921412T
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: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2002504264A; EP0988649A1; WO1999053523A1; US6356016B1; KR20010013369A; CN1262781A; DE69921412D1; EP0988649B1; TW403819B

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Halogenmetalldampflampe, versehen mit einem Entladungsgefäß mit einer ionisierbaren Füllung, die ein oder mehrere Metalle, worunter Hg, ein Halogenid und ein Edelgas enthält, welches Gefäß Elektroden mit einem im Wesentlichen W enthaltenden Stab umfasst, wobei die Lampe im Betrieb einen W-Halogenidzyklus in dem Entladungsgefäß aufrechterhält.
Eine Lampe der eingangs erwähnten Art ist aus US 3.521.110 bekannt. Die bekannte Lampe, die als Lichtquelle mit weißem Licht mit hoher Lichtausbeute verwendet wird, hat ein Entladungsgefäß mit einer Wandung aus Quarzglas. Ein anderes geeignetes Wandungsmaterial ist Keramik. Unter einer Keramikwandung soll hier ein refraktäres Material verstanden werden, wie z.B. monokristallines Metalloxid (beispielsweise Saphir), polykristallines Metalloxid (beispielsweise polykristallines gesintertes Aluminiumoxid; Yttrium-Aluminiumgranat oder Yttriumoxid) und polykristallines nichtoxidisches Material (beispielsweise Aluminiumnitrid).
Das Auftreten des W-Halogenidzyklus ist der Grund für eine Verlängerung der Nutzlebensdauer der Lampe, weil vermieden wird, dass aus der Elektrode verdampftes W sich auf der gesamten Oberfläche der Wandung des Entladungsgefäßes abscheidet. Eine Bedingung für das Auftreten des W-Halogenidzyklus ist das Vorhandensein einer geringen Menge an freiem Sauerstoff in dem Entladungsgefäß, wenn die Lampe im Betrieb ist. Eine Quelle für freien Sauerstoff sind im Allgemeinen Verunreinigungen, die bei der Herstellung der Lampe auftreten und daraus freigesetzt werden, wenn die Lampe im Betriebszustand ist. Es ist festgestellt worden, dass auch aus der Wandung des Entladungsgefäßes unter Einfluss von Reaktionen mit Füllungsbestandteilen des Entladungsgefäßes Sauerstoff freigesetzt wird.
Ein Nachteil der bekannten Lampe ist, dass die Menge an in dem Entladungsgefäß im Betriebszustand der Lampe verfügbarem Sauerstoff unkontrollierbar ist. Im Fall einer zu geringen Konzentration wird es kaum möglich sein, den W-Halogenidzyklus während des Betriebs der Lampe in genügendem Maß aufrechtzuerhalten. Bei einer zu großen Konzentration wird unter anderem Korrosion der W-Stabelektrode auftreten. Im Hinblick auf die für einen guten Betrieb der Lampe geforderte Herstellungsgenauigkeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine zu geringe Konzentration an Sauerstoff auftritt, stets mehr zu einem Problem geworden.
In der Literatur ist zwar vorgeschlagen worden, Sauerstoff in der Füllung beispielsweise in Form von Oxyhalogenid, wie z.B. Niobiumoxytrihalogenid ( US 4.672.267 ) oder in Form von HgO ( US 3,720,855 ) zu dosieren. Ein Nachteil solcher Dosierungen ist, dass auf diese Weise hergestellte Lampen instabil brennen, selbst wenn molekulare Stabilisatoren verwendet werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass HgO giftig ist. Ein ernsthafter Nachteil der Verwendung von Nb ist, dass es dazu neigt, sich in W aufzulösen und somit den Schmelzpunkt der W-Elektrode zu erniedrigen, wodurch eine stärkere Verdampfung von W auftreten wird. Das Vorhandensein von freiem Sauerstoff in einer nicht gezündeten Lampe hat einen nachteiligen Einfluss auf die Zündung der Lampe und muss daher vermieden werden.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zu verschaffen, um den beschriebenen nachteiligen Einfluss zu bekämpfen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine erfindungsgemäße Lampe der eingangs definierten Art dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß einen Sauerstoffspender enthält.
Die erfindungsgemäße Lampe hat den Vorteil, dass dem Entladungsgefäß beim Betrieb der Lampe kontrolliert Sauerstoff zugeführt wird. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass während der Lebensdauer der Lampe Dosierung möglich wird. Bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe enthält der Sauerstoffspender WO₂. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe enthält der Sauerstoffspender CaO. Sowohl WO₂ als auch CaO haben den Vorteil dass bei Zufuhr von O₂ Elemente freigesetzt werden, die Entladungslampen gewöhnlich beispielsweise als Füllungsbestandteile zugeführt werden. Vorzugsweise wird in einer erfindungsgemäßen Lampe mit einem Keramik-Entladungsgefäß ein CaO-haltiger Sauerstoffspender verwendet. Ein überraschender Vorteil dieser Lampe ist, dass das Ca offenbar nicht nur den W-Halogenidzyklus aufrechterhält, sondern auch einen Spektralbeitrag sowohl im Roten als auch im Blauen liefert. Somit kann eine Lampe hergestellt werden, die Licht mit einer Farbtemperatur T_c bis zu 3500 K und einem Wert für den allgemeinen Farbwiedergabeindex R_a von mehr als 80 abgibt.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Lampe und
2 eine weitere erfindungsgemäße Lampe.
Die in 1 dargestellte Hochdruck-Halogenmetalldampf-Entladungslampe hat ein gasdichtes, lichtdurchlässiges Entladungsgefäß 100, in der Figur aus Quarzglas. Das Entladungsgefäß hat eine ionisierbare Füllung aus Edelgas und Metallhalogenid. Die Füllung der dargestellten Lampe umfasst Quecksilber, Iodide von Natrium, Indium, Thallium und ein Edelgas, das aus einer Mischung von 99,8 Vol-% Neon und 0,2 Vol-% Krypton mit einem Fülldruck von 50 mbar besteht. Die Füllung hat auch einen Sauerstoffspender, der WO₂, beispielsweise in Form eines mit keramischem WO₂ imprägnierten Trägers enthält. Elektroden 20 in dem Entladungsgefäß haben je einen im Wesentlichen W enthaltenden Stab 6, welche Stäbe mit Leitern 30 verbunden sind, in der Figur aus Molybdän, die durch das Entladungsgefäß hindurch nach außen führen und über elektrische Kontakte 7 und 8 mit einem Lampensockel 500 verbunden sind. Die dargestellte Lampe hat einen Außenkolben 400 aus Hartglas, der den Lampensockel 500 trägt. Die dargestellte Lampe hat eine Leistungsaufnahme von 400 W.
Im Fall der in 2 gezeigten Lampe wird eine Halogenmetalldampflampe mit einer Explosionsansicht eines nicht maßstabsgetreu dargestellten Entladungsgefäßes 3 mit einer Keramikwandung dargestellt, das einen Entladungsraum 11 umschließt, welcher Entladungsraum eine ionisierbare Füllung enthält, die im dargestellten Fall nicht nur Hg enthält, sondern auch Na- und Tl-Halogenid. Die Füllung enthält auch einen CaO-haltigen Sauerstoffspender, beispielsweise in Form einen keramischen, mit CaO imprägnierten Trägers. Zwei Elektroden 4, 5 mit Elektrodenstäben 44, 54 und -spitzen 45, 55 sind in dem Entladungsgefäß angeordnet und enthalten im Wesentlichen W. Das Entladungsgefäß ist an einer Seite mit einem hervorstehenden Keramikstopfen 34, 35 verschlossen, der eine Zuführung 40, 41 bzw. 50, 51 zu der in dem Entladungsgefäß angeordneten Elektrode 4, 5 mit Spiel eng umschließt und mit dieser nahe einem vom Entladungsgefäß abgewandten Ende mit Hilfe einer schmelzkeramischen Verbindung 10 gasdicht verbunden ist. Der Aufbau des Entladungsgefäßes, wie in der Figur gezeigt, ist an sich beispielsweise aus EP-0 587 238 bekannt. Das Entladungsgefäß wird von einem Außenkolben 1 umgeben, der an einem Ende einen Lampensockel 2 aufweist. Beim Betrieb der Lampe herrscht zwischen den Elektroden 4, 5 eine Entladung. Elektrode 4 ist über einen Leiter 8 mit einem ersten elektrischen Kontakt verbunden, der Teil des Lampensockels 2 ist. Elektrode 5 ist über einen Leiter 9 mit einem zweiten elektrischen Kontakt verbunden, der Teil des Lampensockels 2 ist.
Bei einer praktischen Ausführungsform einer in 2 beschriebenen Lampe beträgt die Nennleistung der Lampe 70W und hat die Lampe eine Nenn-Lampenspannung von 90 V. Die durchscheinende Wandung des Entladungsgefäß hat eine Dicke von 0,8 mm. Der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes beträgt 6,85 mm, der Abstand zwischen den Elektrodenspitzen 7 mm. Die ionisierbare Füllung der Lampe enthält zusätzlich zu 4,8 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 beträgt T_kp 1210 K. Die Lampe emittiert 100 Stunden lang Licht mit einem spezifischen Lichtstrom von 90 lm/W. Die Farbtemperatur T_c des ausgesendeten Lichtes beträgt 3150 K. Der allgemeine Farbwiedergabeindex R_a ist 84.

Claims

Hochdruck-Halogenmetalldampflampe, versehen mit einem Entladungsgefäß (100, 3) mit einer ionisierbaren Füllung, die ein oder mehrere Metalle, worunter Hg, ein Halogenid und ein Edelgas enthält, welches Gefäß Elektroden (20, 4, 5) mit einem im Wesentlichen W enthaltenden Stab (6, 44, 54) umfasst, wobei die Lampe im Betrieb einen W-Halogenidzyklus in dem Entladungsgefäß aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß einen Sauerstoffspender enthält.
Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffspender WO₂ enthält.
Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffspender CaO enthält.
Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß ein Keramik-Entladungsgefäß (3) ist.