EP2024988A1 - Metallhalogenidfüllung für eine elektrische hochdruckentladungslampe und zugehörige lampe - Google Patents

Metallhalogenidfüllung für eine elektrische hochdruckentladungslampe und zugehörige lampe

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EP2024988A1
EP2024988A1 EP07729729A EP07729729A EP2024988A1 EP 2024988 A1 EP2024988 A1 EP 2024988A1 EP 07729729 A EP07729729 A EP 07729729A EP 07729729 A EP07729729 A EP 07729729A EP 2024988 A1 EP2024988 A1 EP 2024988A1
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    • H01J61/827—Metal halide arc lamps

Definitions

  • the invention is based on a metal halide filling for a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • Such fillings or lamps are intended in particular for general lighting or for photo-optical purposes.
  • the patent JP-B 7282775 indicates a metal halide lamp with a Dy-Tl system as a filling, which additionally contains neodymium, potassium and rubidium. This filling does not require Cs and is characterized by a high color rendering. However, this lamp has a relatively high color local drift.
  • the object of the present invention is to provide a metal halide lamp which, although containing Rb as a filling, but which does not contain cesium, wherein a color temperature of at least 4200 K is achieved while maintaining a very good color reproduction, in particular an object of the present invention to realize a lamp for general lighting with a light color Daylight to neutral white with a R a > 90 and in particular a Rg> 70.
  • the object is achieved in that the metal halide consists of Rb and Mn halide.
  • the metal halide may be combined with other halides.
  • halides of the elements Dy, Tl, Ho, Tm, V are used individually or in combination.
  • Rb and Mn avoids the addition of Cs, because Rb similar to Cs has a low ionization energy and thus widens the arc.
  • one of the further elements in each case as halide, is preferably added.
  • daylight-like light colors especially at a color temperature of more than 5300 K, especially Dy, Ho, Tm, V, Tl as an additive
  • neutral white especially at a color temperature between 4000 and 5200 K
  • Dy, V , Tl is especially added.
  • the relative proportion of the masses of the elements Rb and Mn to each other should preferably be in the range 0.15 and 210.
  • the proportion of the masses can be 0.1 to 35 .mu.mol per ml volume of the discharge vessel for each additional metal.
  • FIG. 1 shows a side view of a metal halide lamp
  • Figure 2 to 3 a spectrum of such a lamp and a comparison lamp
  • FIGS. 4 to 5 show the luminous efficacy as a function of the service life (absolute and relative) of the two lamps of FIGS. 2 and 3; Figure 6 to 7, the color temperature and the color locus as
  • FIG. 1 An embodiment of a 400 W metal halide lamp is shown schematically in FIG. It is a discharge vessel 1, which is enclosed by a cylindrical evacuated outer bulb 2 made of hard glass, which is socketed on one side.
  • the one end of the outer bulb 2 has a rounded tip 3, whereas the other end has a screw base 4.
  • a holding frame 5 fixes the discharge vessel 1 axially in the interior of the outer bulb second
  • the discharge vessel 1 is preferably operated within an outer bulb 2, which is evacuated for a particularly good color rendering.
  • an outer bulb may contain a gas filling, for example, 70 kPa N 2 or 50 kPa CO 2 , the color reproduction is slightly reduced.
  • FIG. 2 shows the spectrum of a 100 h old lamp with marked spectral lines of Rb embodiment mentioned above.
  • FIG. 3 shows the spectrum of a comparison lamp with Cs-containing filling. Comparing Fig. 2 with Fig. 3, it can be seen that the lamp with Rb emits substantially less radiation components in the infrared (range above 800 nm) than the lamp with Cs. That the lamp with Rb and Mn has a higher light yield Eta ( ⁇ ) and higher lumen maintenance compared to the standard filling with Cs is shown in FIGS. 4 and 5 up to a lifetime of 2500 h. There, the light output ⁇ is absolute as a function of the lifetime in hours represented ( Figure 4) and in percent, based on the initial value ( Figure 5).

Landscapes

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

Description

Titel: Metallhalogenidfüllung für eine elektrische Hoch¬ druckentladungslampe und zugehörige Lampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Metallhalogenidfüllung für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Füllungen bzw. Lampen sind insbesondere für Allgemeinbeleuchtung oder auch für foto- optische Zwecke gedacht.
Stand der Technik
Zur Erzielung neutralweißer und tageslichtähnlicher Lichtfarben mit Halogenmetalldampflampen sind verschiedene Metallhalogenid-Füllungen bekannt. Das Patent US-A 2003001502 beschreibt eine Metallhalogenidlampe mit einer Füllung, die Sn, In und den Erdalkalimetallen K, Rb und Cs. Wegen seiner niedrigen Ionisierungsenergie weitet Cs den Bogen auf, verhindert dessen Einschnüren und senkt die Brennspannung. Nachteilig daran ist, dass Cs im Infraroten einen beträchtlichen Strahlungsanteil abgibt, der außerhalb des sichtbaren Spektralbereiches liegt und somit die Lichtausbeute reduziert. Das Spektrum einer solchen Lampe ist im Prinzip in Fig. 2 dargestellt. Nachteilig ist weiterhin die relativ hohe Farbortdrift, die in dem Farbortdiagramm in Fig. 8 im Prinzip dargestellt ist.
Eine Metallhalogenidfüllung mit Mn ist in dem Patent DE-A 19907301 angegeben. Da diese als weiteren Füllungsbestandteil Cs enthält, ist bei dieser Füllung ebenfalls die reduzierte Lichtausbeute nachteilig. Die Verwendung von Rb in Metallhalogenidlampen ist bekannt. So ist eine Quecksilberfreie Halogenmetalldampf- lampe mit dem Füllungsbestandteil Rb in dem Patent US-A 2003067262 dargestellt. Jedoch ist hier, bedingt durch die Quecksilberfreiheit, die Lichtausbeute relativ gering.
Das Patent JP-A 2004337627 beschreibt als spezielle Anwendung Rubidium in einer Lampe für die photodynamische Therapie .
Das Patent JP-B 7282775 gibt eine Metallhalogenidlampe mit einem Dy-Tl-System als Füllung an, die zusätzlich Neodym, Kalium und Rubidium enthält. Diese Füllung kommt ohne Cs aus und zeichnet sich durch eine hohe Farbwiedergabe aus. Diese Lampe hat jedoch eine relativ hohe Farb- ortdrift.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Metallhalogenidlampe bereitzustellen, die als Füllung zwar Rb enthält, die jedoch kein Cäsium enthält, wobei eine Farbtemperatur von mindestens 4200 K unter Einhaltung ei- ner sehr guten Farbwiedergabe realisiert wird, insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lampe für die Allgemeinbeleuchtung mit einer Lichtfarbe Daylight bis neutralweiß mit einem Ra>90 und insbesondere einem Rg>70 zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Im Detail wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Metallhalogenidfüllung aus Rb- und Mn-Halogenid besteht. Zur weiteren Verbesserung von Ra und R9 können sie mit weiteren Halogeniden kombiniert sein. Vorzugsweise werden dazu Halogenide der Elemente Dy, Tl, Ho, Tm, V einzeln oder in Kombination verwendet.
Die Kombination aus Rb und Mn vermeidet die Zugabe an Cs, weil Rb ähnlich Cs eine niedrige Ionisierungsenergie hat und somit den Bogen aufweitet.
Bevorzugt wird falls notwendig eines der weiteren Elemente, jeweils als Halogenid, zugegeben. Für tageslichtähnliche Lichtfarben, insbesondere bei einer Farbtemperatur von mehr als 5300 K, eignet sich vor allem Dy, Ho, Tm, V, Tl als Zusatz, für neutralweiß, insbesondere bei einer Farbtemperatur zwischen 4000 und 5200 K, eignet sich vor allem Dy, V, Tl als Zusatz.
Der relative Anteil der Massen der Elemente Rb und Mn zu- einander sollte bevorzugt im Bereich 0,15 und 210 liegen. Der Anteil der Massen kann für jedes weitere Metall 0,1 bis 35 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes betragen .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh- rungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen : -A-
Figur 1 eine Metallhalogenidlampe in Seitenansicht; Figur 2 bis 3 ein Spektrum einer derartigen Lampe sowie einer Vergleichslampe;
Figur 4 bis 5 die Lichtausbeute als Funktion der Lebens- dauer (absolut und relativ) der beiden Lampen aus Figur 2 und 3; Figur 6 bis 7 die Farbtemperatur und den Farbort als
Funktion der Lebensdauer der beiden Lampen aus
Figur 2 und 3.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel einer 400 W Metallhalogenidlampe ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Es handelt sich um ein Entladungsgefäß 1, das von einem zylindrischen evakuierten Außenkolben 2 aus Hartglas umschlossen ist, der einseitig gesockelt ist. Das eine Ende des Außenkolbens 2 besitzt eine abgerundete Kuppe 3, wohingegen das andere Ende einen Schraubsockel 4 aufweist. Ein Haltegestell 5 fixiert das Entladungsgefäß 1 axial im Innern des Außenkolbens 2.
Das Entladungsgefäß besteht aus einem zweiseitig ge- quetschten Brennerkörper, der zwei Elektroden 6 enthält. Die Enden des Entladungsgefäßes 1 sind mit einem wärmereflektierenden Belag 7 versehen. Das Volumen des Entladungsgefäßes 2 beträgt ca. 8 ml. Als Grundgas befinden sich im Entladungsgefäß 56 mbar Ar. Das Entladungsgefäß wurde mit 29 mg Hg und 14 mg Metallhalogeniden gefüllt. Die Zusammensetzung der Metallhalogenidfüllung ist in Tabelle 1 angegeben. Anteil Metallhalogenid / Gew.-%
DyJ3 TlJ HoJ3 TmJ3 VJ2 MnJ2 RbJ
27.0 13.5 .2 .2 2.1 23. 17.2
Tabelle 1
Das Entladungsgefäß 1 wird vorzugsweise innerhalb eines Außenkolbens 2 betrieben, der für eine besonders gute Farbwiedergabe evakuiert ist. Zur Erhöhung der Lebensdauer kann der Außenkolben eine Gasfüllung, beispielsweise 70 kPa N2 oder 50 kPa CO2 enthalten, wobei die Farbwiedergabe etwas reduziert ist.
Diese Lampe hat bei einem Alter von 100 h eine ähnlichste Farbtemperatur von 5050 K, liegt annähernd auf der Tageslichtkurve (Abstand beträgt 0.0012), besitzt einen allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra=94, einen speziellen Farbwiedergabeindex R9=70 und eine Lichtausbeute von 84 lm/W.
Fig. 2 zeigt das Spektrum einer 100 h alten Lampe mit markierten Spektrallinien von Rb nach oben genanntem Ausführungsbeispiel. Figur 3 zeigt das Spektrum einer Vergleichslampe mit Cs-haltiger Füllung. Beim Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 3 sieht man, dass die Lampe mit Rb wesentlich weniger Strahlungsanteile im Infraroten (Bereich oberhalb 800 nm) abgibt, als die Lampe mit Cs. Dass die Lampe mit Rb und Mn eine höhere Lichtausbeute Eta (η) und höhere Lumen-Maintenance im Vergleich zur Standardfüllung mit Cs aufweist, ist in den Fig. 4 und 5 bis zu einer Lebensdauer von 2500 h dargestellt. Dort ist die Lichtaus- beute η als Funktion der Lebensdauer in Stunden absolut dargestellt (Figur 4) und in Prozent, bezogen auf den Anfangswert (Figur 5) .
Ein weiterer Vorzug der Lampe mit Metallhalogenidfüllung mit Rb und Mn ist ihre überraschend hohe Farbstabilität. Die ähnlichste Farbtemperatur driftet im Zeitraum von 100 h bis 2500 h um nur 70 K (Kreuze) . Der Farbort verschiebt sich parallel zur Tageslichtkurve. Dagegen driftet bei der Lampe mit Standardfüllung und Cs die ähnlichste Farbtemperatur um rund 500 K und der Farbort bewegt sich in dem Bereich der Judd' sehen Geraden nicht parallel zur Tageslichtkurve (Karos) . Dieses Verhalten ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt, die die ähnlichste Farbtemperatur als Funktion des Lampenalters (Figur 6) und das Farbortdiagramm (Figur 7) enthalten.

Claims

Ansprüche
1. Metallhalogenidfüllung für eine elektrische Hochdruckentladungslampe, zur Bildung einer ionisierbaren Füllung mit mindestens einem Inertgas, Quecksilber, und mit mindestens einem Halogen, wobei die Füllung Rubidiumhalogenid umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung zumindest noch den Bestandteil Mangan-Halogenid enthält.
2. Metallhalogenidfüllung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Halogen Jod oder/und Brom ist.
3. Metallhalogenidfüllung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Füllung zusätzlich mindestens ein weiteres Halogenid der Metalle aus der Gruppe Tl, Dy, Ho, Tm, V enthält.
4. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1) sowie zwei Elektroden (5) und mit einer im Entladungsgefäß enthaltenen Füllung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung Rb in einer Menge von 0.01 bis 60 μmol pro ml Volumen des Entla- dungsgefäßes enthält.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmenge an Mn 0.01 bis 50 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes beträgt.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Massen Rb:Mn zwischen 0,15 und 210 beträgt.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an weiterem Metall mindestens 0,1 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes beträgt.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmenge an V bis 25 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes beträgt.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmenge an Dy bis 35 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes beträgt.
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, da- durch gekennzeichnet, dass die Füllmenge an Tl bis 15 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes beträgt .
11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, da- durch gekennzeichnet, dass die Füllmenge an Ho bis
18 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes beträgt .
12. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, da- durch gekennzeichnet, dass die Füllmenge an Tm bis
18 μmol pro ml Volumen des Entladungsgefäßes beträgt .
13. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß (2) innerhalb eines Außenkolbens (3) angeordnet ist.
EP07729729A 2006-06-02 2007-05-31 Hochdruckentladungslampe mit metallhalogenidfüllung Not-in-force EP2024988B1 (de)

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