EP0477668A1 - Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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EP0477668A1
EP0477668A1 EP91115371A EP91115371A EP0477668A1 EP 0477668 A1 EP0477668 A1 EP 0477668A1 EP 91115371 A EP91115371 A EP 91115371A EP 91115371 A EP91115371 A EP 91115371A EP 0477668 A1 EP0477668 A1 EP 0477668A1
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/18—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent
    • H01J61/20—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent mercury vapour

Definitions

  • the invention relates to a metal halide high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • Metal halide high-pressure discharge lamps of this type are used in particular in lighting systems for stage, film and television, where light with a color temperature similar to daylight, high color temperature consistency and very good color rendering is required.
  • From DE-PS 19 40 539 and DE-PS 21 14 804 mercury vapor high-pressure discharge lamps with halide additions of dysprosium and / or holmium and / or thulium are known.
  • the lamps emit light with a spectral composition similar to daylight and a light color of approx. 6000 K.
  • these lamps like most of the other high-pressure discharge lamps on the market, experience a color temperature drop of 2 K and more per operating hour for this purpose.
  • the lamps therefore only meet the values required for color temperature for a relatively short operating time. After this time, the color temperature has dropped so far that it can no longer be used in film and television recordings.
  • the object of the invention is to provide a metal halide high-pressure discharge lamp which emits radiation with a color temperature of 5200 to 6400 K and in which the drop in color temperature is substantially reduced over the entire average life.
  • the dysprosium of the halide filling By adding nickel to the dysprosium of the halide filling, a color temperature similar to daylight is achieved. Depending on the lamp geometry, an increase in the color temperature may be required for certain lamps in order to obtain the optimal value of 5600 K or 6000 K. This is made possible by adding gadolinium. Both nickel and gadolinium stabilize the color temperature of the lamp. With the addition of these two metals to the filling, the drop in color temperature in all of the relevant metal halide high-pressure discharge lamps with power consumption between 100 and 12000 W can be limited to a maximum of 1 K per operating hour over the entire average life of the lamps. This allows the user to operate used and new lamps side by side within the average life of the lamp without color temperature differences having a disruptive effect.
  • the discharge vessel contains 0.03 to 3 mg dysprosium, 0.002 to 0.5 mg nickel and possibly 0.002 to 0.1 mg gadolinium per cm3 of the vessel volume.
  • Iodine and bromine are advantageously used as halogens, in order to produce an optimally functioning halogen cycle the molar ratio of iodine to bromine should be between 0.2 and 1.5.
  • FIG. 1 shows a small, single-sided, metal halide high-pressure discharge lamp 1 with a power consumption of 130 W.
  • the discharge vessel 2 made of quartz glass has two diametrically opposed necks 3, 4, into each of which a power supply 5 with a molybdenum sealing film 6, 7 and one into it Discharge vessel 2 protruding pin electrode 8.9 made of tungsten are squeezed.
  • a base 10 with two contact elements 11, 12 is attached to a neck 4 by means of a suitable cement.
  • One contact element 11 is connected to the sealing film 7 via a power supply that is not visible here.
  • the other contact element 12 is an end of a holding bracket 13, the other end of which is electrically connected to the power supply 5 of the other electrode 8 and which at the same time holds the free neck 3 of the discharge vessel 2 takes over.
  • FIG. 2 shows a metal halide high-pressure discharge lamp 14 with a base on both sides with a power consumption of 575 W.
  • the discharge vessel 15 made of quartz glass has an essentially spherical shape and has a neck 16, 17 at two diametrically opposite points.
  • a pin electrode 18, 19 made of tungsten is melted into each of these necks 16, 17 in a gas-tight manner via a molybdenum sealing film 20, 21.
  • the sealing film 20, 21 is electrically connected to a base of the SFc 10-4 type, the base sleeve 22, 23 of which is attached to the free end of each neck 16, 17.
  • a threaded pin 24, 25 is welded onto the base sleeve 22, 23, and a knurled nut 26, 27 is in turn screwed onto this.
  • the electrical connection to the mains or ballast is established by connecting cables which are clamped between the base sleeve 22, 23 and the knurled nut 26, 27.
  • FIG. 3 shows a double-ended metal halide high-pressure discharge lamp 28 according to the invention with a power consumption of 12000 W.
  • the discharge vessel 29 made of quartz glass has two lamp necks 30, 31, which are diametrically opposed.
  • the lamp 28 has two rod-shaped tungsten electrodes 32, 33, which are connected to the sleeves 36, 37 of the type K 25s base by means of vacuum-sealed molybdenum foils 34, 35 that are melted into the lamp necks 30, 31.
  • the bases have connection cables 38, 39 which are connected to the power supply or the ballast.
  • the lamp data and the filling compositions for the metal halide high-pressure discharge lamps shown in FIGS. 1 to 3 are compiled in the table below.

Landscapes

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

Abstract

Bei der Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (14) für Bühnen-, Film- und Fernsehbeleuchtungen weist das Entladungsgefäß (15) als Füllung neben Quecksilber, mindestens einen Edelgas, Cäsium und Dysprosiumhalogenid insbesondere Nickelhalogenid und eventuell Gadoliniumhalogenid auf. Vorteilhaft sind dabei pro cm³ des Gefäßvolumens 0,03 bis 3 mg Dysprosium, 0,002 bis 0,5 mg Nickel und eventuell 0,002 bis 0,1 mg Gadolinium enthalten. Als Halogene für die Halogenidverbindungen dienen Jod und Brom in einem Molverhältnis zwischen 0,2 und 1,5. Durch die Metalle Nickel und Gadolinium wird der Farbtemperaturabfall über die mittlere Lebensdauer der Lampe (14) auf höchstens 1 K pro Betriebsstunde beschränkt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen dieser Art werden insbesondere in Beleuchtungssystemen für Bühne, Film und Fernsehen eingesetzt, wo Licht mit möglichst tageslichtähnlicher Farbtemperatur, hoher Farbtemperaturkonstanz und sehr guter Farbwiedergabe benötigt wird. Aus der DE-PS 19 40 539 und der DE-PS 21 14 804 sind Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampen mit Halogenidzusätzen von Dysprosium und/oder Holmium und/oder Thulium bekannt. Die Lampen geben Licht mit einer tageslichtähnlichen spektralen Zusammensetzung und einer Lichtfarbe von ca. 6000 K ab. Nachteilig ist jedoch, daß diese Lampen genauso wie die meisten anderen auf dem Markt befindlichen Hochdruckentladungslampen für diesen Anwendungszweck einen Farbtemperaturabfall von 2 K und mehr pro Betriebsstunde erleiden. Die Lampen erfüllen somit nur für eine verhältnismäßig kurze Betriebszeit die bezüglich Farbtemperatur geforderten Werte. Nach dieser Zeit ist die Farbtemperatur soweit abgefallen, daß sie bei Film und Fernsehaufnahmen nicht mehr einsetzbar sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe zu schaffen, die Strahlung mit einer Farbtemperatur von 5200 bis 6400 K abgibt und bei der der Rückgang der Farbtemperatur über die gesamte mittlere Lebensdauer wesentlich reduziert ist.
  • Die Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Durch die Zugabe von Nickel zum Dysprosium der Halogenidfüllung wird eine tageslichtähnliche Farbtemperatur erreicht. Abhängig von der Lampengeometrie kann bei bestimmten Lampen eine Anhebung der Farbtemperatur erforderlich sein, um den optimalen Wert von 5600 K bzw. 6000 K zu erhalten. Dies wird durch die Zugabe von Gadolinium ermöglicht. Sowohl Nickel als auch Gadolinium stabilisieren die Farbtemperatur der Lampe. Mit der Zugabe dieser beiden Metalle zur Füllung läßt sich so bei allen diesbezüglichen Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen mit Leistungsaufnahmen zwischen 100 und 12000 W der Farbtemperaturabfall auf höchstens 1 K pro Betriebsstunde über die gesamte mittlere Lebensdauer der Lampen beschränken. Dies gestattet dem Benutzer innerhalb der mittleren Lebensdauer der Lampe gebrauchte und neue Lampen nebeneinander zu betreiben, ohne daß sich dabei Farbtemperaturunterschiede störend auswirken.
  • Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn das Entladungsgefäß pro cm³ des Gefäßvolumens 0,03 bis 3 mg Dysprosium, 0,002 bis 0,5 mg Nickel und eventuell 0,002 bis 0,1 mg Gadolinium enthält. Als Halogene werden vorteilhaft Jod und Brom verwendet, wobei zur Erzeugung eines optimal funktionierenden Halogenkreislaufes das Molverhältnis von Jod zu Brom zwischen 0,2 und 1,5 liegen sollte.
  • Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
    • Figur 1
    zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe mit niedriger Wattage
    Figur 2
    zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe mit mittlerer Wattage
    Figur 3
    zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe mit hoher Wattage.
  • Figur 1 zeigt eine kleine einseitig gesockelte Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe 1 mit einer Leistungsaufnahme von 130 W. Das Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas besitzt zwei diametral gegenüberliegende Hälse 3,4, in die je eine Stromzuführung 5 mit einer Molybdän-Dichtungsfolie 6,7 und einer in das Entladungsgefäß 2 hineinragenden Stiftelektrode 8,9 aus Wolfram eingequetscht sind. An einem Hals 4 ist mittels eines geeigneten Kitts ein Sockel 10 mit zwei Kontaktelementen 11,12 befestigt. Das eine Kontaktelement 11 ist über eine hier nicht sichtbare Stromzuführung mit der Dichtungsfolie 7 verbunden. Das andere Kontaktelement 12 ist ein Ende eines Haltebügels 13, dessen anderes Ende mit der Stromzuführung 5 der anderen Elektrode 8 elektrisch verbunden ist und der zugleich die Halterung des freien Halses 3 des Entladungsgefäßes 2 übernimmt.
  • In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße zweiseitig gesockelte Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe 14 mit einer Leistungsaufnahme von 575 W dargestellt. Das Entladungsgefäß 15 aus Quarzglas besitzt eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt und weist an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen je einen Hals 16,17 auf. In diese Hälse 16,17 ist je eine Stiftelektrode 18,19 aus Wolfram über eine Molybdän-Dichtungsfolie 20,21 gasdicht eingeschmolzen. Die Dichtungsfolie 20, 21 ist mit einem Sockel vom Typ SFc 10-4 elektrisch verbunden, dessen Sockelhülse 22,23 auf das freie Ende jedes Halses 16,17 aufgesteckt ist. Auf die Sockelhülse 22,23 ist ein Gewindestift 24,25 geschweißt, auf den wiederum eine Rändelmutter 26,27 geschraubt ist. Die elektrische Verbindung mit dem Netz bzw. Vorschaltgerät wird durch Verbindungskabel hergestellt, die zwischen Sockelhülse 22,23 und Rändelmutter 26,27 eingeklemmt werden.
  • Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße zweiseitig gesockelte Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe 28 mit einer Leistungsaufnahme von 12000 W. Das Entladungsgefäß 29 aus Quarzglas besitzt zwei Lampenhälse 30,31, die sich diametral gegenüberliegen. Die Lampe 28 hat zwei stabförmige Wolframelektroden 32,33, die über vakuumdicht in die Lampenhälse 30,31 eingeschmolzene Molybdänfolien 34,35 mit den Hülsen 36,37 der Sockel vom Typ K 25s verbunden sind. Die Sockel besitzen Anschlußkabel 38,39, die mit dem Stromnetz bzw. dem Vorschaltgerät verbunden werden.
  • In der nachfolgenden Tabelle sind die Lampendaten und die Füllungszusammensetzungen für die in den Figuren 1 bis 3 aufgeführten Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen zusammengestellt.
    Figure imgb0001

Claims (5)

  1. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (1, 14, 28) mit einem Entladungsgefäß (2, 15, 29) aus hochtemperaturfestem lichtdurchlässigem Material, zwei hochtemperaturbeständigen Elektroden (8, 9; 18, 19; 32, 33) und einer Füllung aus Quecksilber, mindestens einem Edelgas, Cäsium sowie Dysprosiumhalogenid, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (1, 14, 28) zur Erzeugung einer tageslichtähnlichen Farbtemperatur von etwa 5600 K bis 6000 K und zur Reduzierung des Farbtemperaturabfalls auf höchstens 1 K pro Betriebsstunde über die gesamte mittlere Lebensdauer der Lampe zusätzlich Nickelhalogenid enthält.
  2. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (1, 14, 28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß (2, 15, 29) Dysprosium in einer Menge von jeweils 0,03 bis 3,0 mg pro cm³ des Gefäßvolumens enthält.
  3. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (1, 14, 28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß (2, 15, 29) Nickel in einer Menge von jeweils 0,002 bis 0,5 mg pro cm³ des Gefäßvolumens enthält.
  4. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (1, 14, 28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß (2, 15, 29) als Halogene für die Halogenidverbindungen Jod und Brom in einem Molverhältnis zwischen 0,2 und 1,5 enthält.
  5. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (14, 28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß (15, 29) zusätzlich Gadoliniumhalogenid mit Gadolinium in einer Menge von jeweils 0,002 bis 0,1 mg pro cm³ des Gefäßvolumens enthält.
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