ES2227803T3 - Lampara de haluros metalicos. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA LAMPARA HALOGENA QUE RADIA UNA LUZ CON UNA TEMPERATURA DE COLOR T C DE ENTRE 3900 K Y 4200 K Y UN INDICE DE CALIDAD DE LOS COLORES R A >= 90. EL RELLENO DE HALURO METALICO IONIZABLE CONTIENE ENTRE 30 Y 50 MOLES % DE CAL 2 . DE ESTE MODO SE PUEDE OBTENER UNA LAMPARA CON UN FACTOR DE CRESTA LIMITADO Y POR TANTO UNA LARGA VIDA UTIL.

Description

Lámpara de haluros metálicos.

La invención se refiere a una lámpara de haluros metálicos provista de un vaso de descarga con una pared cerámica que encierra un espacio de descarga que contiene un relleno ionizable que comprende además de Hg una cantidad molar de haluros de Na, Tl y al menos uno de Dy y Ho.

Una lámpara de la clase mencionada en el párrafo de iniciación se conoce por el documento EP-A-0 215 524 (PHN 11.485). La lámpara conocida que combina una alta eficacia luminosa con excelentes propiedades de color (entre ellas un índice de composición de color general R_{a} \geq 80 y la temperatura T_{c} de color comprendida entre 2600 y 4000 K), es muy adecuada para ser utilizada como fuente luminosa para iluminación interior, entre otras cosas.

En esta lámpara se utiliza el conocimiento de que es posible una buena composición de color cuando se usa haluro de sodio como un ingrediente de llenado de una lámpara, y de que un fuerte ensanchamiento e inversión de la emisión de Na en las líneas de Na-D se produce durante el funcionamiento de la lámpara. Esto requiere una alta temperatura del punto T_{cs} más frío en el vaso de descarga de, por ejemplo, de 1170 K (900ºC). Cuando las líneas de Na-D están invertidas y ensanchadas, asumen la forma de una banda de emisión en el espectro con dos máximos a una distancia mutua \Delta\lambda.

La exigencia de que T_{cs} deba tener un alto valor excluye en circunstancias prácticas la utilización de cuarzo o de cristal de cuarzo para la pared de vaso de descarga, y exige la utilización de un material cerámico para la pared de vaso de descarga.

Una pared cerámica, en la presente descripción y en las reivindicaciones, se ha de entender que es una pared hecha de un óxido metálico, tal como, por ejemplo, zafiro, o policristalina densamente sinterizada de Al_{2}O_{3}, así como de un nitruro metálico, por ejemplo, AlN.

La lámpara conocida tiene una buena composición de color y también un margen comparativamente amplio para la temperatura de color.

En general la lámpara conocida funciona con una fuente de alimentación de tensión de CA de una frecuencia de no más de 120 Hz. La descarga se extinguirá y posteriormente se reencenderá en la lámpara, una vez que ésta ha sido encendida, tras cada cambio de polaridad en la tensión de alimentación. Este reencendido tiene lugar a un nivel de la tensión, denominado tensión de reencendido de aquí en adelante, que es mayor que la tensión de arco estable de la lámpara. La relación de la tensión de reencendido a la tensión de arco es denominada factor de cresta. El factor de cresta alcanza un valor comparativamente alto en particular cuando la lámpara se hace funcionar con una señal sinusoidal. El factor de cresta usualmente aumenta de valor durante la vida de la lámpara. La lámpara no se reencenderá más y permanecerá apagada cuando el factor de cresta alcance un valor demasiado alto. Se ha hallado que la cantidad requerida de haluro metálico conduce a valores iniciales muy altos para el factor de cresta y a una rápida elevación del mismo a lo largo de la vida de la lámpara cuando una lámpara tiene una temperatura de color T_{c} en el margen de 3800 K a 4500 K. Esto afecta adversamente a la vida de la lámpara.

Por el documento US-A-3 852 630 se conoce una lámpara de haluros metálicos que tiene un vaso de descarga de vidrio de cuarzo que se ha llenado con Hg y haluros de Na, Ca, Tl, In y Dy. La lámpara tiene una temperatura de color muy alta, T_{c} > 5200 K, y un valor del índice de composición de color inferior a 90.

Un objeto de la invención es proporcionar una lámpara de la clase descrita en el párrafo de iniciación en la que pueda obtenerse una larga vida útil.

Según la invención, este objeto se logra porque el relleno ionizable de la lámpara comprende también CaI_{2} en una cantidad molar que está comprendida entre el 30 y el 50% de la cantidad molar total de los haluros.

La lámpara según la invención tiene la ventaja de que el valor del factor de cresta permanece limitado también después de transcurridos algunos miles de horas de encendido, mientras que sorprendentemente se ha hallado que las excelentes propiedades de color de la lámpara son difícilmente influenciadas, al mismo tiempo que la eficacia luminosa de la lámpara no es afectada adversamente. Ninguna reducción eficaz del factor de cresta puede ser hallada para una cantidad molar del CaI_{2} inferior al 30% molar. Cuando la cantidad molar excede el 50% molar, por otra parte, se logra ciertamente una reducción adicional del factor de cresta, pero al mismo tiempo la eficacia luminosa de la lámpara es sustancialmente perjudicada. Una puesta en práctica de la medida en la que el relleno ionizable comprende además de los haluros de Dy y Ho también un haluro de Tm tiene la ventaja de que permite utilizar una tecnología de fabricación existente.

La limitación de la cantidad molar del haluro de Tl a estar comprendida entre el 3 y el 10% ce la cantidad molar total de haluros tiene la ventaja de que la luz radiada por la lámpara tiene un punto de color que se extiende cerca de la línea de cuerpo negro, siendo dicha línea de cuerpo negro el foco geométrico o conjunto de los puntos de color de los radiadores de Planck. Una ventaja adicional es que de ese modo se realiza un pequeño incremento en el valor del índice R_{a} de composición de color general. Un alto valor deseado para la temperatura T_{c} de color puede ser obtenido con una cantidad molar total de haluros de tierras raras de Dy, Ho y Tm, que se extiende entre el 15 y el 25% molar de la cantidad molar total de haluros. Preferiblemente, la relación de la cantidad molar del haluro de Na a la cantidad molar de haluros de tierras raras es todo lo más 2 para conseguir las propiedades de color deseadas.

Por medio de la medición se comprueba preferiblemente en la invención que el factor de cresta de la lámpara según la invención esté por debajo de 2,3. Esto hace la lámpara sea adecuada como una lámpara de modernización para instalaciones de iluminación existentes. Valores para el factor de cresta superiores a 2,3 originan el resultado de que la lámpara no pueda ser hecha funcionar de un modo fiable en una instalación existente.

Los anteriores y más aspectos de la lámpara según la invención se explicarán detalladamente con referencia a un dibujo (no a escala verdadera), en el que:

la figura 1 muestra esquemáticamente una lámpara según la invención, y

la figura 2 muestra el vaso de descarga de la lámpara de la figura 1 detalladamente.

La figura 1 muestra una lámpara de haluros metálicos provista de un vaso 3 de descarga con una pared cerámica que encierra un espacio 11 de descarga que contiene un relleno ionizable que comprende además de Hg una cantidad molar de haluros de Na, Tl y Dy. Dos electrodos cuyas puntas tienen un interespaciamiento EA están dispuestas en el espacio de descarga, y el vaso de descarga tiene un diámetro interior Di al menos en el área del interespacio EA. El vaso de descarga tiene cerrado cada extremo por medio de un tapón cerámico 34, 35 que sobresale, el cual encierra con un estrecho espacio de intervención un conductor (figura 2: 40, 41, 50, 51) pasante de corriente a un respectivo electrodo 4, 5 posicionado en el vaso de descarga, y está conectado a dicho electrodo de una manera hermética a gases en un lado enfrentado hacia fuera del espacio de descarga por medio de un cierre cerámico de fusión (figura 2, 10). El vaso de descarga está rodeado por un bulbo exterior 1 que está provisto de una tapa 2 de lámpara en un extremo. Una descarga se extiende entre los electrodos 4 y 5 cuando la lámpara está en un estado de funcionamiento. El electrodo 4 está conectado por medio de un conductor 8 de corriente a un primer contacto eléctrico que forma parte de la tapa 2 de lámpara. El electrodo 5 está conectado por medio de un conductor 9 de corriente a un segundo contacto eléctrico que forma parte de la tapa 2 de lámpara. El vaso de descarga, mostrado con más detalle en la figura 2 (no está representado a una escala verdadera), tiene una pared cerámica y está formado por una porción cilíndrica, de un diámetro interior Di, limitada en cada lado por porciones 32a, 32b de pared extremas que están a una distancia mutua L, definiendo cada porción extrema 32a, 32b de pared una cara extrema 33a, 33b del espacio de descarga. Las porciones de pared extremas tienen, cada una, una abertura en la cual está fijado un tapón cerámico 34, 35 que sobresale en la porción 32a, 32b de pared extrema de una manera hermética a gases por medio de una junta 8 sinterizada. Los tapones cerámicos 34, 35 que sobresalen encierran estrechamente cada uno un conductor pasante 40, 41, 50, 51 de corriente de un respectivo electrodo 4, 5 que tiene una punta 4b, 5b. El conductor pasante de corriente está conectado al tapón cerámico 34, 35 que sobresale de una manera hermética a gases por medio de una conexión 10 cerámica de fusión en el lado enfrentado hacia fuera del espacio de descarga.

Las puntas 4b, 5b de los electrodos están situadas a una distancia mutua EA. Los conductores pasantes de corriente tienen cada uno una respectiva porción 41, 51, por ejemplo en la forma de un revestimiento cerámico de Mo-Al_{2}O_{3} que es muy resistente a los haluros, y una porción 40, 50 que está fijada a un respectivo tapón extremo 34, 35 de una manera hermética a gases por medio de la conexión 10 cerámica de fusión. La conexión cerámica de fusión se extiende sobre una cierta distancia, por ejemplo aproximadamente 1 mm, sobre el respectivo revestimiento 41, 51 de Mo. Es posible que los componentes 41, 51 estén configurados de una manera distinta a la del revestimiento de Mo-Al_{2}O_{3}. Se conocen otras posibles construcciones, por ejemplo, por el documento EP-0 587 238 (US-A-5.424.809). Una construcción particularmente adecuada se halló que era una bobina muy resistente a los haluros enrollada alrededor de un pasador de resistencia similar. El Mo es muy adecuado como material de mucha resistencia a los haluros. Los componentes 40, 50 están compuestos de un metal cuyo coeficiente de dilatación se conjuga muy bien con el de los tapones extremos. El Nb, por ejemplo, es para este propósito un material muy adecuado. Los componentes 40, 50 están conectados a los respectivos conductores 8, 9 de corriente de una manera que no se muestra en detalle alguno. La construcción pasante de los conductores descrita permite el funcionamiento de la lámpara en cualquier posición de encendido.

Cada electrodo 4,5 se compone de una barra 4a, 5a de electrodo que está provista de un enrollamiento 4c, 5c adyacente a la punta 4b, 5b. Los tapones cerámicos que sobresalen se fijan en las porciones 32a, 32b de pared extrema de una manera hermética a gases por medio de una junta sinterizada S. Las puntas de electrodo se extienden aquí entre las caras extremas 33a, 33b formadas por las porciones de pared extremas. En una realización alternativa de una lámpara según la invención, los tapones cerámicos 34, 35 que sobresalen están rebajados con relación a las porciones 32a, 32b de pared extremas. Las puntas de electrodo en ese caso se extienden sustancialmente en las caras extremas 33a, 33b formadas por las porciones de pared extremas.

En una realización práctica de una lámpara según la invención como se describe con referencia al dibujo, la potencia nominal de la lámpara es de 70W y la eficacia luminosa es de 88 lm/W. La lámpara, que es adecuada para funcionar en una instalación existente (lámpara de modernización), tiene una tensión de lámpara de 91 V. El relleno ionizable del vaso de descarga comprende 6 mg de Hg, y 8 mg de sales yodadas como la cantidad molar de haluros de Na, Tl, Dy, Ho, Tm y Ca que tienen respectivos porcentajes molares de 29%, 6,5%, 6,5%, 6,5%, 6,5% y 45%. El Hg, que también sirve para garantizar que la tensión de la lámpara estará comprendida entre 80V y 100V, que es necesaria para satisfacer el requisito de modernización, tiene una presión de 20 bares cuando la lámpara está en el estado operacional. El relleno comprende además Ar con una presión de llenado de 140 milibares como un gas de ignición.

La distancia EA entre las puntas de electrodo es de 6 mm, la distancia L entre las caras extremas es de 8 mm, y el diámetro interior Di es de 7,4 mm.

Las propiedades fotométricas de la lámpara fueron medidas en una prueba de resistencia. Los resultados son los siguientes. El factor de cresta en el caso de funcionamiento por medio de una fuente de alimentación de 220 V, 50Hz es 1,8 después de 100 horas de encendido, 1,9 después de 1000 horas de encendido, 2,05 después de 2000 horas de encendido, y 2,07 después de 5000 horas de encendido. La temperatura de color T_{c} es 4214 K, 4222 K, 4260 K, y 4255 K en los momentos de 100, 1000, 2000 y 4000 horas de encendido. El punto de color tiene las coordenadas siguientes en estos momentos (x,y): (0,370; 0,365), (0,371; 0,369), (0,369; 0,368) y (0,370; 0,369). El color general que proporciona el índice R_{a} de composición de color tiene un valor 92 después de 100 horas de encendido. Este valor es 91 después de 4000 horas de encendido.

En otra realización práctica de la lámpara según la invención, la potencia nominal de la lámpara es de 39 W y la eficacia luminosa es de 90 lm/W. El relleno ionizable del vaso de descarga comprende 3,3 mg de Hg y 8 mg de sales halúricas con la misma composición que en la lámpara de 70 W descrita anteriormente. La lámpara radia luz con una temperatura T_{c} de color de 4019 K y con un índice R_{a} de composición de color general de 90 en el estado operacional. El factor de cresta es 2,1 durante el funcionamiento en una red pública de 220 V, 50 Hz.

En una realización práctica más, la lámpara con una potencia nominal de 150 W tiene un relleno ionizable de 7,6 mg de Hg y 9 mg de sales yodadas de Na, Tl, Ho y Ca en cantidades relativas respectivas de 41,5% molar, 6,5% molar, 22% molar y 30% molar. La distancia EA entre las puntas de electrodo en el vaso de descarga es de 11 mm, la distancia L entre las caras extremas es de 14 mm, y el diámetro interior Di es de 9,2 mm. La eficacia luminosa es de 85 lm/W durante el funcionamiento, el factor de cresta es 2,07, la temperatura de color es 4208 K, y el índice de composición de color general R_{a} es 94.

Claims (5)

1. Una lámpara de haluros metálicos que tiene una temperatura T_{c} de color de la luz emitida en el margen comprendido entre 3900 K y 4500 K, provista de un vaso de descarga con una pared cerámica que encierra un espacio de descarga que contiene un relleno ionizable que comprende además de Hg una cantidad molar de haluros de Na, Tl y al menos uno de Dy y Ho, caracterizada porque el relleno ionizable de la lámpara comprende también CaI_{2} en una cantidad molar que está comprendida entre el 30 y el 50% de la cantidad molar total de los haluros.

2. Una lámpara según la reivindicación 1, caracterizada porque el relleno ionizable comprende además de los haluros de Dy y Ho también un haluro de Tm.

3. Una lámpara según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la cantidad molar total de haluros de Dy, Ho y Tm está comprendida entre el 15 y el 25% de la cantidad molar total de los haluros.

4. Una lámpara según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizada porque la cantidad molar total del haluro de Tl está comprendida entre el 3 y el 10% de la cantidad molar total de los haluros.

5. Una lámpara según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizada porque la relación de la cantidad molar del haluro de Na con la cantidad molar de los haluros de Dy, Ho y Tl juntos tiene un valor máximo de 2.