EP1705688A2 - Metallhalogenidlampe - Google Patents

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EP1705688A2
EP1705688A2 EP06002659A EP06002659A EP1705688A2 EP 1705688 A2 EP1705688 A2 EP 1705688A2 EP 06002659 A EP06002659 A EP 06002659A EP 06002659 A EP06002659 A EP 06002659A EP 1705688 A2 EP1705688 A2 EP 1705688A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal halide
halide lamp
mol
lamp according
halides
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.)
Withdrawn
Application number
EP06002659A
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English (en)
French (fr)
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EP1705688A3 (de
Inventor
Stefan Dr. Jüngst
Klaus Dr. Stockwald
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 GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH, Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP1705688A2 publication Critical patent/EP1705688A2/de
Publication of EP1705688A3 publication Critical patent/EP1705688A3/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • H01J61/827—Metal halide arc lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/302—Vessels; Containers characterised by the material of the vessel

Definitions

  • the invention is based on a metal halide lamp according to the preamble of claim 1.
  • These are, in particular, high-pressure discharge lamps with a ceramic discharge vessel for a neutral white light color.
  • a mercury-free metal halide lamp which uses Mg-iodide as a filling in a ceramic discharge vessel.
  • the inner contour is bulged with rounded ends
  • the discharge vessel contains a filling, the starting gas, preferably as noble gas, mercury and metal halides
  • the metal halides comprises two groups, namely the first group of emitters and the second group of wetting, and wherein the second group consists of at least one of the halides of Mg and Yb, the proportion of these components of the second group being at least 15 mol%, with the option that Ca halide may be an additional constituent of the second group, the proportion the total second group is at most 55 mol% of the metal halides.
  • halide of Yb in particular in a proportion of 10 to 60 mol%, preferably 15 to 45 mol%.
  • a fraction of the Yb preferably up to 50%, may be replaced by halides of the Mg.
  • the halogen is preferably iodine, but also bromine may be suitable, especially as a fraction that replaces iodine, preferably up to 30%.
  • the operation can be done on electronic ballasts or conventional ballasts.
  • Metallic halide lamps with bulbous ceramic burners require a relatively high proportion of SE-iodide in the metal halide melt, especially for the adjustment of neutral white light color (NDL, typically 4000 to 4900 K).
  • SE stands for rare earth metals.
  • Burner means discharge vessel.
  • the ratio of outer surface to inner surface is typically 1.6 to 2.0 for cylindrical geometry (here in Table 1 it is 1.8), for bulbous geometry it is only typically 1.0 to 1.35 (here in Tab 1 is 1.16). The difference between comparable performance levels is typically 50% (here in Tab. 1 it is 55%). Furthermore, the ratio of the inner surface that lies behind the electrode tips to the inner surface that lies between the electrodes is 0.95 for cylindrical geometry, only 0.7 for bulbous ones, i. 35% larger with cylindrical geometry. The ratio of outer surface Sback lying behind the electrodes to the outer surface Seo lying between the electrodes is 1.78 in cylindrical geometry, but only 0.77 in bulbous geometry, i. 131% larger with cylindrical geometry.
  • the specimen scattering of the color temperature is now reduced by a modified filling compositions, so that a defined expansion of the filling wetting on the inner wall of the discharge vessel in the electrode back space is formed.
  • the electrical lamp data such as re-ignition peak and crest factor are comparable to fillings with a high Cal 2 content (low activity of the SE-iodides).
  • a typical target value of the color temperature is for example 4000 to 4400 K.
  • the novel filling reduces both the scattering of the color temperature with only a small deviation from the Planckian curve in the CIE diagram and with a low crest factor.
  • An acceptable variation width ⁇ at 100 h burning time is for the color temperature Tn and the crest factor Cr ⁇ T n ⁇ ⁇ 75 K .
  • C r U I s / U I rms ⁇ 1 . 9 ;
  • Cal 2 in metal halide melts to adjust NDL color temperatures is typically 40-50 mole% and thereby reduces the activity of the 3-valent SE iodides, which over the firing time and lifetime reduces the reaction rates of the SE Halides with the lamp components leads and thus to a limitation of the formation of free iodine. This in turn limits the increase in re-ignition peak voltage and crest factor.
  • metal halide additives are exchanged for amounts of Cal 2 in the filling without the substantial proportion of the SE halide concentration and thus its chemical activity changing.
  • a change in the degree of wetting is achieved through which a defined charge distribution in the back electrode of the lamps is formed, with a small copy control occurs when setting the color temperature.
  • the divalent metal halide components of Yb and possibly Mg, preferably Mgl 2 and Ybl 2 are suitable for fulfilling the role of Cal 2 in full or in part, but at least 20 mol% in the total charge and thus 20 / 45 of the molar amount of Cal 2 , to take over.
  • FIG. 1 shows a metal halide lamp with an outer bulb 1 made of hard glass or quartz glass, which has a longitudinal axis and is closed on one side by a plate melt 2. At the plate smelting 2, two power supply lines are led outwards (not visible). They end in a base 5.
  • a two-sided sealed ceramic bulbous discharge vessel 10 made of Al 2 O 3 with a filling of metal halides used axially.
  • the electrode distance is 9.2 mm.
  • Electrodes 3 protrude into the discharge vessel.
  • the power absorbed is in a range of 140 to 150 W. If the power is related to the outer surface of the discharge vessel, the wall load is typically in a ratio of 17.2 to 18.45 W / cm 2 .
  • the wall load is typically in a ratio of 21.2 to 22.75 W / cm 2 .
  • the color temperature for these lamps is about 4200K each.
  • Example 2 The lowest scattering of the color temperature with a simultaneously acceptable crest factor is found in Example 2 with replacement of 66% of the Cal 2 mole fraction for Ybl 2 (a total of 31.2 mol% in the overall mixture).
  • a similar behavior of reducing color temperature scattering can be obtained by partially replacing Cal 2 with Mgl 2 .
  • the effectiveness of the admixture to reduce the scattering of the color temperature results from the reduction of the wetting angle of the molten metal halide melt on the alumina ceramic.
  • the effectiveness with respect to the reduction of the scattering of the color temperature is clear for both Mgl 2 and Ybl 2 from an admixture of at least 15 mol%, preferably 20-35 mol% in the molten metal halide. The proportion should not exceed 55 mol%.
  • red ratio-enhancing Cal 2 which may typically be present in the range of about 40-45 mole% as an ingredient in MH fillings for a color temperature of 4000K.
  • the replacement of the Cal 2 can be carried out completely or partially by the substances Ybl 2 or Mgl 2 individually or together, preferably to about 50-70% of the Ca-iodide.
  • Figures 3 and 4 show a comparison between a bulbous (11) and a cylindrical (12) discharge vessel with respect to the inner and outer surface. Pulled on the outside and dashed means inside. The representation of the course of the inner and outer surface is based on a symmetrical integration from the center of the lamp (x-position 0) to the capillary ends (x-position 23) (top picture in each case). Respectively in the lower picture exemplary inner and outer contours for bulbous and cylindrical geometries of the discharge vessel are shown.
  • the bulbous discharge vessel has a smooth relationship between the integrated inner (i) and outer (a) surfaces, both of which are closely related.
  • the relationship is erratic, not continuously differentiable and the relation changes.
  • the inner surface may even become larger than the outer surface.

Landscapes

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

Abstract

Die Metallhalogenidlampe weist ein keramisches Entladungsgefäß auf und enthält zwei Gruppen von Metallhalogeniden: eine erste Gruppe der Emitter und eine zweite Gruppe der Benetzer. Die zweite Gruppe umfasst zumindest eines der Metallhalogenide des Mg oder Yb.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung geht aus von einer Metallhalogenidlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Hochdruckentladungslampen mit keramischem Entladungsgefäß für neutralweiße Lichtfarbe.
    • Stand der Technik
  • Aus der US 6 218 789 ist bereits eine Metallhalogenidlampe bekannt. Dort wird ein Halogenid des Yb zum Erzeugen von Molekularstrahlung benutzt. Das Entladungsgefäß besteht aus Quarzglas.
  • Aus der DE 198 57 585 ist eine Quecksilber-freie Metallhalogenidlampe bekannt, die als Füllung in einem keramischen Entladungsgefäß Mg-Jodid verwendet.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Farbstreuung bei Metallhalogenidlampen mit bauchiger Geometrie des Entladungsgefäßes zu verringern, und zwar insbesondere bei Füllungen für neutralweiße Lichtfarben.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Die Farbstreuung bei Metallhalogenidlampen ist schon länger im Fokus der Bemühung um Qualitätsverbesserung. Dieses Problem schien an sich bereits gelöst zu sein, da bei zylindrischer Geometrie des Entladungsgefäßes eine entsprechende Füllungszusammensetzung bekannt ist. Dabei müssen auch bestimmte Verhältnisse der Oberfläche berücksichtigt werden.
  • Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass diese etablierten Lösungsansätze versagen, wenn statt zylindrischer Geometrie die mehr isotherme bauchige Geometrie verwendet wird. Darunter wird ein Entladungsgefäß mit abgerundeten Ecken verstanden, das entweder ein gerades Mittelteil oder ein elliptisch geformtes Volumen besitzt. Die Abrundung kann kreisförmig, elliptisch oder sonstwie geformt sein. Dieses Problem ist besonders ausgeprägt bei Füllungen für neutralweiße Lichtfarbe, also für eine Farbtemperatur von etwa 4000 bis 4900 K.
  • Erfindungsgemäß ist daher die Innenkontur bauchig geformt mit abgerundeten Enden, wobei das Entladungsgefäß eine Füllung enthält, die Startgas, bevorzugt als Edelgas, Quecksilber und Metallhalogenide umfasst, wobei die Metallhalogenide zwei Gruppen umfasst, nämlich die erste Gruppe der Emitter und die zweite Gruppe der Benetzer, und wobei die zweite Gruppe zumindest aus einem der Halogenide des Mg und Yb besteht, wobei der Anteil dieser Bestandteile der zweiten Gruppe mindestens 15 mol-% beträgt, mit der Option, dass Ca-Halogenid zusätzlicher Bestandteil der zweiten Gruppe sein kann, wobei der Anteil der gesamten zweiten Gruppe maximal 55 mol-% der Metallhalogenide beträgt.
  • Besonders bevorzugt ist die Zugabe von Halogenid des Yb, insbesondere in einem Anteil von 10 bis 60 mol-%, bevorzugt 15 bis 45 mol-%. Insbesondere kann ein Bruchteil des Yb, bevorzugt bis zu 50 % durch Halogenide des Mg ersetzt sein. Als Halogen eignet sich dabei bevorzugt Jod, aber auch Brom kann geeignet sein, insbesondere als ein Bruchteil, der Jod ersetzt, bevorzugt bis zu 30 %.
  • Der Betrieb kann dabei an Elektronischen Vorschaltgeräten oder auch konventionellen Vorschaltgeräten erfolgen.
  • Metallhalogenidlampen mit bauchigen Keramikbrennern benötigen, insbesondere für die Einstellung von neutralweißer Lichtfarbe (NDL, typisch 4000 bis 4900 K) einen relativ hohen SE-Jodid-Anteil in der Metallhalogenid-Schmelze. SE steht hier für Seltene Erdmetalle. Brenner meint Entladungsgefäß.
  • Über die Brennzeit und Lebensdauer der Lampe ergibt sich deswegen ein Anstieg der Wiederzündspitzenspannung Ul und des Crest-Faktors (Uls/Ulrms), was zu kritischen Lampenbedingungen und frühzeitigem Ausfall durch Verlöschen der Lampe führen kann.
  • Abhilfe schafft normalerweise bei zylindrischen Entladungsgefäßen die an sich bekannte Zugabe von Cal2. es hat sich allerdings herausgestellt, dass sich die Benetzungsfähigkeit der Metallhalogenid-Schmelze ab typischen Cal2-Konzentrationen von mindestens 20 mol-% , insbesondere 25 mol-%, deutlich verändert, da im Betriebszustand der Benetzungswinkel der Schmelze auf den Lampenbauteilen vergrößert wird.
  • Bei Lampen mit erhöhten Leistungsdichten wird durch die veränderte Füllungsbenetzung eine relativ hohe Exemplarsteuung der gewünschten Farbtemperatur durch schwankende Ausdehnung der Füllungsbenetzung auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes erzeugt. Dabei wird die Leistungsdichte p verstanden als Leistung P der Lampe in W pro Fläche S in mm2, differenziert zwischen der inneren und äußeren Leistungsdichte Pin = P/Sin und pout = P/Sout (dabei ist S jeweils die Oberfläche innen (in) bzw. außen (out) am Entladungsgefäß sowie typischen Oberflächenverhältnissen der inneren und äußeren Oberflächen eo_back im Elektroden-Rückraum (eo_back: = gesamter Raum bzw. Brennerausdehnung im Inneren und Äußerem hinter der Elektrodenspitze, wobei die Kapillare eingerechnet ist, soweit Halsbereich betroffen ist) zur Gesamtoberfläche des Entladungsgefäßes (S inter_deo/Si_tot; So, back_deo/Si_tot) wie es bei bauchigen Lampen mit hemisphärischen Endenformen der Fall ist.
  • Typische Verhältnisse sind für beide Formen in der folgenden Tabelle 1 erläutert:
    Parameter zyl. EG. bauchiges EG.
    nominelle Leistung Pnom/W 150,00 150,00
    Eo-Abstand eo_d/mm 9,00 9,20
    innere Oberfläche Sin/mm2 500,00 685,00
    äußere Oberfläche Sout/mm2 900,00 798,00
    Verhältnis daraus Sout/Sin 1,80 1,16
    Sin,inter_d_eo/mm2 257,00 404,00
    Sin,back_eo/mm2 243,00 281,00
    Sin,back/Sin,inter 0,95 0,70
    Sout_inter_deo/mm2 324,00 451,00
    Sout_back_deo/mm2 576,00 347,00
    Sout_back/Sout,inter 1,78 0,77
    P/Sin[W/cm2] 30,00 21,90
    P/Sout[W/cm2] 16,67 18,80
  • Aufgrund des unterschiedlichen Oberflächenverhältnisses, das im Wesentlichen für die Aufteilung der durch Strahlungstransport und Wärmeleitung transportierten Leistung auf die Innenwandung und von der Außenwandung des Entladungsgefäßes an die Umgebung verantwortlich sind, bildet sich bei bauchigen Entladungsgefäßen eine sehr homogene Temperaturverteilung aus.
  • So ist das Verhältnis von Außenoberfläche zu Innenoberfläche bei zylindrischer Geometrie typisch 1,6 bis 2,0 (hier in Tab. 1 ist es 1,8), bei bauchiger Geometrie ist es nur typisch 1,0 bis 1,35 (hier in Tab. 1 ist es 1,16). Der Unterschied zwischen vergleichbaren Leistungsstufen ist typisch 50 % (hier in Tab. 1 ist er 55%). Des Weiteren ist das Verhältnis der Innenoberfläche, die hinter den Elektrodenspitzen liegt, zur Innenoberfläche, die zwischen den Elektroden liegt, bei zylindrischer Geometrie 0,95, bei bauchiger nur 0,7, d.h. 35% größer bei zylindrischer Geometrie. Das Verhältnis von äußerer Oberfläche Sback, die hinter den Elektroden liegt, zur äußeren Oberfläche Seo, die zwischen den Elektroden liegt, ist bei zylindrischer Geometrie 1,78, jedoch bei bauchiger Geometrie nur 0,77, d.h. 131% größer bei zylindrischer Geometrie.
  • Dies führt dazu, dass u.U. bei Überschreiten eines bestimmten Benetzungswinkels der Metallhalogenid-Füllung eine verstärkte Verteilung der Füllung in das Brennerinnere auftritt. Dies führt zu einer verstärkten Exemplar-Streuung bei der Farbtemperatur und dadurch bedingt zu einer entsprechenden Streuung der elektrischen Kenngrößen.
  • Die Exemplar-Streuung der Farbtemperatur wird nunmehr durch eine veränderte Füllungszusammensetzungen verringert, so dass eine definierte Ausdehnung der Füllungsbenetzung auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes im Elektroden-Rückraum entsteht. Gleichzeitig sind dadurch die elektrischen Lampendaten wie Wiederzündspitze und Crestfaktor vergleichbar mit Füllungen mit hohem Cal2-Anteil (geringer Aktivität der SE-Jodide).
  • Ein typischer Zielwert der Farbtemperatur ist z.B. 4000 bis 4400 K. die neuartige Füllung verringert sowohl die Streuung der Farbtemperatur bei lediglich geringer Abweichung von der Planck'schen Kurve im CIE-Diagramm und bei geringem Crestfaktor.
  • Eine akzeptable Variationsbreite δ bei 100 h Brenndauer ist für die Farbtemperatur Tn und den Crestfaktor Cr δ T n ≤ ± 75 K ,   C r = U I s / U I rms < 1 , 9 ;
    Figure imgb0001
  • Die Zugabe von Cal2 in Metallhalogenid-Schmelzen zur Einstellung von NDL-Farbtemperaturen liegt typischerweise bei 40 - 50 Mol-% und reduziert hierdurch die Aktivität der 3-wertigen SE-Jodide, was über die Brennzeit und Lebensdauer zu einer Verringerung der Reaktionsraten der SE-Halogenide mit den Lampenbestandteilen führt und somit zu einer Begrenzung der Ausbildung von freiem Jod. Dies wiederum begrenzt die Erhöhung der Wiederzündspitzenspannung und des Crest-Faktors.
  • Um eine vergleichbare Wirkung bei bauchigen Entladungsgefäßen zu erreichen, werden erfindungsgemäß Metallhalogenid-Additive gegen Anteile von Cal2 in der Füllung ausgetauscht ohne dass sich der wesentliche Anteil der SE-Halogenid-Konzentration und damit deren chemische Aktivität ändert. Damit wird eine Änderung des Benetzungsgrades erzielt, durch den eine definierte Füllungsverteilung im Elektrodenrückraum der Lampen entsteht, wobei eine geringe Exemplarsteuung bei der Einstellung der Farbtemperatur auftritt.
  • Es zeigt sich, dass die zweiwertigen Metallhalogenid-Komponenten des Yb und evtl. Mg, bevorzugt Mgl2 und Ybl2, geeignet sind, die Rolle des Cal2 voll oder teilweise, aber mindestens mit 20 mol-% in der Gesamtfüllung und damit 20/45 von der molaren Cal2-Menge, zu übernehmen.
  • Bevorzugt ist eine Menge von 20 - 25 mol-% Ybl2 unter Beibehaltung von 20 bis 25 mol-% Cal2 oder die gleichzeitige Verwendung von Halogeniden des Mg und Yb dergestalt, dass, insbesondere unter Verwendung der Jodide Mgl2 und Ybl2 , die Gesamtmenge Ybl2 + Mgl2 einen Anteil von mindestens 20 mol-%, insbesondere 20 bis 35 mol-% , der Metallhalogenide bilden und mit Cal2 zusammen einen Gesamtanteil von 40 - 50 mol-% der Gesamtfüllung an Metallhalogeniden bilden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Entladungsgefäß einer Hochdrucklampe, schematisiert;
    Figur 2
    ein besonders geeignetes bauchiges Entladungsgefäß;
    Figur 3
    die innere und äußere Oberfläche bei einem bauchigen Entladungsgefäß;
    Figur 4
    die innere und äußere Oberfläche bei einem zylindrischen Entladungsgefäß.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • In Figur 1 ist eine Metallhalogenidlampe gezeigt mit einem Außenkolben 1 aus Hartglas oder Quarzglas, der eine Längsachse besitzt und einseitig durch eine Tellereinschmelzung 2 verschlossen ist. An der Tellereinschmelzung 2 sind zwei Stromzuführungen nach außen (nicht sichtbar) geführt. Sie enden in einem Sockel 5. Im Außenkolben ist ein zweiseitig abgedichtetes keramisches bauchiges Entladungsgefäß 10 aus Al2O3 mit einer Füllung aus Metallhalogeniden axial eingesetzt.
  • Das Entladungsgefäß 10 kann insbesondere innen kugelförmig oder elliptisch sein oder eine Abweichung von der Kugelgeometrie durch ein kurzes zylindrisches Mittelstück zwischen den Kugelhalbschalen bestehen. Es besitzt insbesondere die Abmessungen gemäß Figur 2, wie sie in EP-A 841 687 beschrieben sind. Die Kontur der Innenwand ist dabei folgendermaßen:
    • die Kontur besitzt ein im wesentlichen gerades zylindrisches Mittelteil 6 der Länge L und dem Innenradius R sowie zwei im wesentlichen halbkugelförmige Endstücke 7 mit demselben Radius R,
    • die Länge des zylindrischen Mittelteils ist kleiner oder gleich seinem Innenradius: L ≤ R ,
      Figure imgb0002
    • die Innenlänge des Entladungsgefäßes ist mindestens 10 % größer als der Elektrodenabstand EA: 2 R + L ≥ 1.1 E A ,
      Figure imgb0003
    • der Durchmesser (2R) des Entladungsgefäßes entspricht mindestens 80 % des Elektrodenabstands EA; gleichzeitig darf er höchstens eine Länge von 150 % des Elektrodenabstands EA besitzen: 1.5 E A ≥ 2 R ≥ 0.8 E A .
      Figure imgb0004
       Konkret ist hier beispielsweise Lzyl = 1 mm, L = 15 mm und R = 7 mm.
  • Das Verhältnis des Außen- zu Innenradius ist Ra/Ri = 7,8/ 7 = 1,11. Das Verhältnis Innenradius /Zylinderlänge ist Ri/Lzyl = 7/1 = 7. Der Elektrodenabstand ist 9,2 mm.
  • In das Entladungsgefäß ragen Elektroden 3. Der Elektrodenabstand EA und die Länge L des Entladungsgefäßes skalieren in einem Verhältnis EA/L = 9,2/ 15 = 0,61.
  • Es befindet sich ein zündfähiges Gas aus der Gruppe der Edelgase im Entladungsgefäß unter einem Kaltfülldruck von 300 mbar. Des weitern befindet sich in dem Entladungsgefäß Quecksilber und eine Mischung von Metallhalogeniden bestehend aus den folgenden molaren Zusammensetzungen (mol-%) gemäß folgender Tab. 2:
    NaJ TIJ TmJ3 DyJ3 HoJ3 CaJ2 MgJ2 YbJ2
    Referenz- Füllung (Ref): 15,7 15,5 7,3 7,3 7,3 46,9 0,0 0,0
    1. Ausführungsbeispiel AB1: 15,7 15,5 7,3 7,3 7,3 31,3 0,0 15,6
    2. Ausführungsbeispiel AB2: 15,7 15,5 7,3 7,3 7,3 15,7 0,0 31,2
    3. Ausführungsbeispiel AB3: 15,7 15,5 7,3 7,3 7,3 0,0 0,0 46,9
    4.Ausführungsbeispiel AB4: 15,7 15,5 7,3 7,3 7,3 15,6 15,6 15,6
  • Die aufgenommene Leistung liegt in einem Bereich von 140 bis 150 W. Setzt man die Leistung ins Verhältnis zur äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes, so liegt die Wandbelastung typischerweise in einem Verhältnis von 17,2 bis 18,45 W/cm2.
  • Setzt man die Leistung ins Verhältnis zur inneren Oberfläche des Entladungsgefäßes, so liegt die Wandbelastung typischerweise in einem Verhältnis von 21,2 bis 22,75 W/cm2.
  • Die Farbtemperatur für diese Lampen beträgt jeweils etwa 4200K.
  • Bei den Ausführungsbeispielen zeigt sich eine deutliche Reduzierung der Streuung der Farbtemperatur und des Crest-Faktors. Die Auswertung nach 100 Std. Brenndauer zeigt folgendes Ergebnis: Tab 3
    Füllung /Brennlage Mittelwert Cr St.-Abw. Cr Mittelwert Tn (K) St.-Abw. Tn
    Ref. vert 1,741 0,057 4161 128
    Ref. hor 1,787 0,045 4052 44
    AB1 vert 1,819 0,036 3958 122
    AB1 hor 1,868 0,077 4034 54
    AB2 vert 1,770 0,048 4195 60
    AB2 hor 1,856 0,040 4107 45
    AB3 vert 1,723 0,056 4378 99
    AB3 hor 1,822 0,035 4276 81
    AB4 vert 1,903 0,032 4089 93
    AB4 hor 1,983 0,029 4055 44
  • Dabei ist für den Crestfaktor Cr und die Farbtemperatur Tn jeweils der Mittelwert und die Standardabweichung dargestellt.
  • Die geringste Streuung der Farbtemperatur bei gleichzeitig akzeptablem Crestfaktor wird bei Ausführungsbeispiel 2 mit Austausch von 66 % des Cal2-Molanteils gegen Ybl2 (insgesamt. 31,2 mol-% in der Gesamtmischung) gefunden.
  • Ein ähnliches Verhalten der Verringerung der Streuung der Farbtemperatur lässt sich beim teilweisen Austausch von Cal2 durch Mgl2 erzielen. Die Wirksamkeit der Zumischung zur Verringerung der Streuung der Farbtemperatur ergibt sich durch die Verringerung des Benetzungswinkels der aufgeschmolzenen Metallhalogenid-Schmelze auf der Aluminiumoxid-Keramik. Die Wirksamkeit bzgl. der Verringerung der Streuung der Farbtemperatur wird sowohl bei Mgl2 als auch bei Ybl2 ab einer Zumischung von mindestens 15 mol-%, bevorzugt 20-35 mol-% in der Metallhalogenidschmelze deutlich. Der Anteil sollte 55 mol-% nicht überschreiten.
  • Dies ist mit dem Ersatz des den Rotanteil verbessernden Cal2, das typischerweise bis im Bereich von ca. 40-45 mol-% als Bestandteil bei MH-Füllungen für eine Farbtemperatur von 4000 K vorhanden sein kann, verknüpft.
  • Der Ersatz des Cal2 kann vollständig oder teilweise durch die Stoffe Ybl2 oder Mgl2 einzeln oder zusammen erfolgen, bevorzugt zu ca. 50-70% des Ca-Jodids. Dies bedeutet, dass optimale Bedingungen erreicht werden in Füllungen mit typischen Gehalten von 15 - 25 mol-%, gebildet aus wenigstens einem der Metallhalogenide Dyl3, Hol3, Tml3 , und dass die Anteile aus der Gruppe der Benetzer von Mgl2 und Ybl2 im Bereich von 15 bis 55 mol-%, evtl. unter Einschluss von Cal2, und bevorzugt im Bereich von 15-35 mol-% in der Gesamtmischung liegen sollen.
  • Figur 3 und 4 zeigen einen Vergleich zwischen einem bauchigen (11) und einem zylindrischen (12) Entladungsgefäß hinsichtlich der innern und äußeren Oberfläche. Durchgezogen ist außen und gestrichelt meint innen. Die Darstellung des Verlaufes der inneren und äußeren Oberfläche beruht auf einer symmetrischen Integration von der Lampenmitte (x-Position 0) zu den Kapillarenden (x-Position 23) hin (jeweils oberes Bild). Jeweils im unteren Bild sind beispielhafte Innen -und Außen-Konturen für bauchige und zylinderförmige Geometrien des Entladungsgefäßes gezeigt.
  • Es zeigt sich, dass beim bauchigen Entladungsgefäß eine glatte Beziehung zwischen der integrierten inneren (i) und äußeren (a) Oberfläche besteht, die beide in enger Relation stehen. Beim zylindrischen Entladungsgefäß ist die Beziehung sprunghaft, nicht stetig differenzierbar und die Relation wechselt. Insbesondere kann zwischenzeitig die innere Oberfläche sogar größer als die äußere Oberfläche werden.

Claims (15)

  1. Metallhalogenidlampe, mit einem keramischen Entladungsgefäß, dessen Innenkontur bauchig geformt ist mit abgerundeten Enden, wobei das Entladungsgefäß eine Füllung enthält, die Startgas, bevorzugt als Edelgas, Quecksilber und Metallhalogenide umfasst, wobei die Metallhalogenide zwei Gruppen umfasst, nämlich die erste Gruppe der Emitter und die zweite Gruppe der Benetzer, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gruppe zumindest aus einem der Halogenide des Mg und Yb besteht, wobei der Anteil dieser Bestandteile der zweiten Gruppe mindestens 15 mol-% beträgt, mit der Option, dass Ca-Halogenid zusätzlicher Bestandteil der zweiten Gruppe sein kann, wobei der Anteil der gesamten zweiten Gruppe maximal 55 mol-% der Metallhalogenide beträgt.
  2. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe zumindest Halogenide der Seltenerdmetalle umfasst.
  3. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe als Zusatz Halogenide des Na und/oder Thallium umfasst.
  4. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbtemperatur zwischen 4000 und 4900 K liegt.
  5. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Seltenerdmetalle mindestens eines der Elemente Dy, Ho, Tm verwendet wird.
  6. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Seltenerdmetalle an den Metallhalogeniden maximal 25 mol-% beträgt, insbesondere mindestens 15 mol-%.
  7. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Zusätze maximal 34 mol-% der Metallhalogenide beträgt, insbesondere in einer Mischung von 1:2 bis 2:1 zwischen Na und Tl.
  8. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Yb als Ybl2 eingebracht ist mit bevorzugt 15 bis 45 mol-% Anteil an den Metallhalogeniden.
  9. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ca als Cal2 eingebracht ist mit bevorzugt 0,1 bis 30 mol-% Anteil an den Metallhalogeniden.
  10. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mg als Mgl2 eingebracht ist mit bevorzugt 0,1 bis 15 mol-% Anteil an den Metallhalogeniden.
  11. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß folgende Abmessungen besitzt:
    die innere Kontur besitzt ein im wesentlichen gerades zylindrisches Mittelteil der Länge L und dem Innenradius R sowie zwei im wesentlichen halbkugelförmige Endstücke mit demselben Radius R,
    • die Länge des zylindrischen Mittelteils ist kleiner oder gleich seinem Innenradius: L ≤ R ,
    Figure imgb0005
    • die Innenlänge des Entladungsgefäßes ist mindestens 10 % größer als der Elektrodenabstand EA: 2 R + L ≥ 1.1 E A ,
    Figure imgb0006
    • der Durchmesser (2R) des Entladungsgefäßes entspricht mindestens 80 % des Elektrodenabstands EA; gleichzeitig darf er höchstens eine Länge von 150 % des Elektrodenabstands EA besitzen: 1.5 E A ≥ 2 R ≥ 0.8 E A .
    Figure imgb0007
  12. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Lampenleistung zur Oberfläche folgende Werte annimmt: äußere Oberfläche : 16-19 W/cm2, innere Oberfläche 20-23W/cm2.
  13. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Sin/Sout < 1.3 gilt.
  14. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Sin,back_eod/Sin,inter_eod <= 0.85 gilt.
  15. Metallhalogenidlampe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Sout,back_eod/Sout,inter_eod <= 1,4 gilt.
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