HU222700B1 - Fém-halogenid lámpa - Google Patents

Fém-halogenid lámpa Download PDF

Info

Publication number
HU222700B1
HU222700B1 HU9904194A HUP9904194A HU222700B1 HU 222700 B1 HU222700 B1 HU 222700B1 HU 9904194 A HU9904194 A HU 9904194A HU P9904194 A HUP9904194 A HU P9904194A HU 222700 B1 HU222700 B1 HU 222700B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
metal halide
hzm
halide lamp
metal
hzh
Prior art date
Application number
HU9904194A
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus Stockwald
Original Assignee
Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH. filed Critical Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH.
Publication of HUP9904194A2 publication Critical patent/HUP9904194A2/hu
Publication of HUP9904194A3 publication Critical patent/HUP9904194A3/hu
Publication of HU222700B1 publication Critical patent/HU222700B1/hu

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/125Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • H01J61/827Metal halide arc lamps

Landscapes

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

Abstract

A találmány tárgya fém-halogenid-lámpa, amely legalább 70 lm/Wfényhatásfokú és legalább 80 színvisszaadási indexű higanymentes fém-halogenid-lámpaként van kiképezve, amely kisülőedénnyel (4) vanellátva, amelybe vákuumzáróan elektródok (14) vannak bevezetve, ahol afém-halogenid-lámpa tölteléke az alábbi komponenseket tartalmazza: –puffergázként ható nemesgázt, – egy X halogént és hafnium-és/vagy cirkóniumfémek (az alábbiakban: HZM) legalább egyikéttartalmazó legalább egy vegyületet, ahol ezen HZMXb-halogenideket azalábbiakban összefoglalva HZH-ként nevezzük, ahol HZH egybenfeszültséggradiens képzésének és a körfolyamat elősegítésénekfeladatát ellátó HZH, – legalább egy további fém-halogenidbőlálló fényképző anyagot. A találmány szerint a fém-halogenid-lámpatölteléke továbbá tartalmaz: – legalább egy további M fémetvagy egy M fém és egy Y halogén MYn fém-halogenidet képező vegyületét,amely könnyen elpárolgó és feszültséggradiens-képző vegyület, –ahol a HZH fajlagos mólkoncentrációja legalább 3 ?mol/cm3, –ahol járulékosan az alábbi összefüggés teljesül: 5?(X+Y)/HZM?15, ahola lámpa élettartama nagyobb, mint 5000 óra. ŕ

Description

alább 70 lm/W fényhatásfokú és legalább 80 színvisszaadási indexű higanymentes fém-halogenid-lámpaként van kiképezve, amely kisülőedénnyel (4) van ellátva, amelybe vákuumzáróan elektródok (14) vannak bevezetve, ahol a fém-halogenid-lámpa tölteléke az alábbi komponenseket tartalmazza:
- puffergázként ható nemesgázt,
- egy X halogént és hafnium- és/vagy cirkóniumfémek (az alábbiakban: HZM) legalább egyikét tartalmazó legalább egy vegyületet, ahol ezen HZMXb-halogenideket az alábbiakban összefoglalva HZH-ként nevezzük, ahol HZH egyben feszültséggradiens képzésének és a körfolyamat elősegítésének feladatát ellátó HZH,
- legalább egy további fém-halogenidből álló fényképző anyagot.
A találmány szerint a fém-halogenid-lámpa tölteléke továbbá tartalmaz:
- legalább egy további M fémet vagy egy M fém és egy Y halogén MYn fém-halogenidet képező vegyületét, amely könnyen elpárolgó és feszültséggradiens-képző vegyület,
- ahol a HZH fajlagos mólkoncentrációja legalább 3 pmol/cm3,
- ahol járulékosan az alábbi összefüggés teljesül: 5<(X+Y)/HZM<15, ahol a lámpa élettartama nagyobb, mint 5000 óra.
A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 3 lap ábra)
1. ábra
HU 222 700 B1
HU 222 700 Bl
A találmány tárgya fém-halogenid-lámpa, amely legalább 70 lm/W fényhatásfokú és legalább 80 színvisszaadási indexű higanymentes fém-halogenid-lámpaként van kiképezve, amely kisülőedénnyel van ellátva, amelybe vákuumzáróan elektródok vannak bevezetve, ahol a fém-halogenid-lámpa tölteléke az alábbi komponenseket tartalmazza:
- puffergázként ható nemesgázt,
- egy X halogént és hafnium- és/vagy cirkóniumfémek (az alábbiakban: HZM) legalább egyikét tartalmazó legalább egy vegyületet, ahol ezen HZMXb-halogenideket az alábbiakban összefoglalva HZH-ként nevezzük, ahol HZH egyben feszültséggradiens képzésének és a körfolyamat elősegítésének feladatát ellátó HZH,
- legalább egy további fém-halogenidből álló fényképző anyagot.
A találmány tehát higanymentes fém-halogenidlámpára, előnyösen kerámiából való kisülőedénnyel ellátott fém-halogenid-lámpára, vonatkozik.
A hafnium és/vagy cirkónium halogenidjeinek a puffergázt képező higannyal együtt fém-halogenidlámpákhoz való alkalmazása régóta ismert. Az EP B 627 759 lajstromszámú leírásból nagy fényhatásfokú fém-halogenid-lámpa ismert, amely puffergázként higanyt alkalmaz. Egy ebben ismertetett kiviteli példa nappali fénynél való alkalmazáshoz 5350 K° színhőmérsékletű higanymentes töltelékkel van ellátva, amely fém-halogenidként HfBr4-et, valamint elementáris ónadalékot tartalmaz. Ebben az esetben a xenon (hidegtöltési nyomás: 1 bar) a puffergáz szerepét veszi át. Az ilyen lámpákra viszont hozzávetőleg 600 V-ot kitevő nagy újragyújtási csúcsok jellemzőek, és ezért csak nagy ráfordítást igénylő kapcsolástechnikával üzemeltethetők. Ezenkívül az itt ismertetett lámpák élettartama néhány óra és optimális esetben is csak 2100 órát tesz ki. Ezért az ilyen lámpák az általános világításra nem alkalmasak.
A találmány révén megoldandó feladat, hogy olyan fém-halogenid-lámpát hozzunk létre, amely higanymentes, és ennek ellenére 5000 órát meghaladó élettartammal jellemezhető.
A feladat megoldására olyan fém-halogenid-lámpát hoztunk létre, amelynek tölteléke a bevezetőben ismertetett anyagokon kívül még tartalmaz:
- legalább egy további M fémet vagy egy M fém és egy Y halogén MYn fém-halogenidet képező vegyületét, amely könnyen elpárolgó és feszültséggradiens-képző vegyület,
- ahol a HZH fajlagos mólkoncentrációja legalább 3 pmol/cm3,
- ahol járulékosan az alábbi összefüggés teljesül: 5<(X+Y)/HZM<15, ahol a lámpa élettartama nagyobb, mint 5000 óra.
A találmány első ízben valósít meg olyan, különösen kerámiából való kisülőedénnyel ellátott higanymentes fém-halogenid-lámpákat, amelyeknek olyan tulajdonságai vannak, mint amilyenek a kvarcüvegből való kisülőedénnyel és higanytartalmú töltelékkel ellátott fém-halogenid-lámpáknál ismertek, éspedig legalább lm/W fényhatásfokot és legalább 80-nal egyenlő Ra fényvisszaadási indexet biztosítanak előnyösen 250 Wig teijedő kis teljesítmények esetén. Az élettartam legalább 5000 óra. A fény színe a meleg fehértől a nappali fény fehérjéig teijedő tartományban van. Az üzemelés előnyösen elektromos előtétkészülék segítségével történik.
A találmány szerinti fém-halogenid-lámpa segítségével első ízben sikerült kiváló stabilitású fényáram létrehozása. A kisülőedény falának feketedését lényegében megakadályozzuk. Ezt a volffámkörfolyamat optimalizálásával értük el, amely volfrámkörfolyamatot nem, ahogy általánosan ismert, kizárólag a tölteléknek a többnyire fém-halogenidként jelen lévő halogénjei révén vezéreljük. Meglepő módon bebizonyosodott, hogy a Hfés/vagy Zr- (HZM) fémek halogenidekként (HZH) való hozzáadása meghatározott koncentrációviszonyok betartása mellett a körfolyamat hatékonyságát lényegesen javítja, és így higanymentes töltelék esetén is hosszú élettartamot biztosít.
A kisülőedény kvarcüvegburaként lehet kiképezve. Előnyös viszont, ha a kisülőedény kerámiából való kisülőedény, amely cső alakú vagy kidomborított alakú lehet.
Különösen hatékonyan lezajló körfolyamatnak az előfeltétele a körfolyamatot elősegítő fémek (HZM), elsősorban Hf és Zr, fajlagos minimális koncentrációja. Ezen fémek halogenidek alakjában, a hafnium és/vagy cirkónium halogenidjeiként (HZH) kerülnek alkalmazásra. X halogénként bróm, klór és jód alkalmazható. Ebben az esetben a HZH-nak a kisülőedényben lévő fajlagos mennyisége legalább 3 pmol/cm3-t tesz ki:
HZH>3 pmol/cm3.
Szerencsés körülmény, hogy ezen két fém egyben a feszültséggradiens képzését tekintve megfelelő tulajdonságokkal rendelkezik, úgyhogy ilyen szempontból részben a higany helyettesítésére alkalmas. Viszont szükség van arra, hogy a töltelékhez feszültségképzőként legalább egy további fém-halogenidet adjunk hozzá, hogy a higany feszültséggradienséhez lehetőleg jó hozzáigazítást biztosítsunk.
Erre különösen a könnyen elpárologtatható MY„ fém-halogenidek alkalmasak, ahol Y olyan halogén, amely brómból, klórból és jódból van kiválasztva. Ezen könnyen elpárologtatható fém-halogenidek általában teljes mértékben gőzfázisban vannak jelen, mivel forráspontjuk, illetve szublimációs pontjuk legfeljebb 1100 °C. Ezen hőmérséklet a kerámiából való kisülőedények üzeme során különösen az edényfalon mérhető. Ezenkívül elemi fémek adalékként alkalmazhatók, hogy a körfolyamatot különösen hatékonnyá tegyük, és ezáltal 6000 órát meghaladó hosszú élettartamot biztosítsunk. Erre alkalmas elemi N fémek az olyan fémek, amelyek szabad halogénekkel együtt 1000-1100 °C körüli jellemző falhőmérsékletek esetén könnyen elpárologtatható fém-halogenidek, illetve komplex fém-halogenid-vegyületek képzésére. Erre elemi fémként, illetve fém-halogenidként az alábbi fémek alkalmasak: Al, Bi, In, Mg, Se, Sn, TI, Zn, Sb, Ga.
Hatékony körfolyamat biztosítása érdekében szükséges, hogy Hf/Zr-halogenidekben megkötött X halogén
HU 222 700 Bl mennyiségének és a hozzáadott, könnyen elpárologtatható MYn fém-halogenidekben megkötött Y halogén mennyiségének (mindenkor pmol-ban) összege a Hf/Zrhányadban megkötött fémhányadhoz (HZM) viszonyítva egy meghatározott értéktartományon belül van:
5<(X+Y)/HZM<15.
Előnyös az olyan érték, amely 8 és 13 közötti tartományba esik. Járulékos fém-halogenideknek a fémekhez (HZM) való hozzáadása nélkül (tehát ahogy a technika állásából ismert elemi fémek alkalmazása esetén) ezen arány értéke 4-gyel egyenlő lenne.
A töltelékben lévő összes feszültséggradiens-képző anyag (Hf-ot és Zr-ot, tehát HZM-et magában foglalva) összes moláris G fém hányadának a Hf- és Zr(HZM) fémek moláris hányadához képesti arányban történő megfelelő kiválasztásával hosszabb élettartam valósítható meg. A G fémek (tehát az Μ, N és HZM összege) a töltelékben megközelítően teljesen elpárologtatott fém-halogenidekként és elemi fémekként, illetve fémekként vannak jelen, amelyek szabad halogénekkel fém-halogenideket és komplex fém-halogenidvegyületeket képezhetnek, amelyek az edényfalon tipikusan mérhető 1050 °C hőmérsékleten szinte teljes mértékben gőzfázisban vannak. A G/HZM arány legfeljebb 12, tehát:
G/HZM<12.
A természetes alsó határ a definíciónak megfelelően G/HZM=1.
Az összes, feszültséggradiens-képző anyagként hozzáadott G fém és az ezenkívül a körfolyamatra ható Hfés Zr- (HZM) fémek arányának a fentiekben megadott felső határa abból adódik, hogy a körfolyamatban hatást kifejtő HZM fémekhez képest ezen felső határ túllépésekor az elektródok környezetében lévő konkuráló fémekből (M és N) túl nagy koncentráció lépne fel. Ez hátrányosan befolyásolja a volffám vándorlási folyamatát, és végül a tulajdonságok megőrzése szempontjából lényeges romláshoz vezet.
Egy további, a körfolyamatot elősegítő fémet titán képez. így a titán Hf-hoz vagy Zr-hoz való adalékként alkalmazható, viszont a teljes HZM-hányadnak csak 50 mol%-ig terjedő mértékben alkalmazandó.
Egy különösen előnyös kiviteli alak esetén a teljes X+Y halogénhányad (normálesetben a könnyen elpárologtatható halogenid vegyületekben megkötve) feleslegben van jelen. Az X+Y mennyisége a könnyen elpárologtatható MYn vegyületek, valamint N fémek által összesen megkötött moláris összes G fémhányadnak legalább az 1,4-szeresét teszi ki, tehát:
(X+Y)/G>1,4.
Ezen arány beállítását különösen a HZH nagy vegyértéke (a vegyérték normálesetben 4-gyel egyenlő) előnyösen befolyásolja.
A fentiekben említett feltételek betartása esetén optimális körfolyamat biztosítható, amely 6000 órát meghaladó élettartamot eredményez.
Üzemmódként nagy oldalmeredekségű (a különböző polaritású négyszögimpulzusok közötti polaritásváltás során végbemenő feszültségváltozás időtartama), előnyösen 20 ps-nál kisebb mértékű oldalmeredekséggel jellemezhető, négyszög alakú áramimpulzusok alkalmazása célszerű. Előnyös az állandó teljesítményű üzem.
A higanymentes fém-halogenid-lámpáknál a kisülési ívben a feszültséggradiens beállítására és a lámpák termikus tulajdonságainak a beállítására nagy gőznyomással fém-halogenideket alkalmazunk, amely a kisülőedény falán mérhető hőmérsékletek esetén vagy teljes mértékben, vagy túlnyomó részben gőzfázisba mennek át. Hosszú élettartamú rendszerekben alkalmazható, valamint Hf-hoz és Zr-hoz adalékként alkalmazható feszültséggradiens-képző anyagok vonatkozásában tipikus példák az In, Zn, Al, Mg halogenidjei. Ezenkívül Bi, Se, Sn, TI, Sb és Ga fém-halogenidek adalékként való hozzáadása is lehetséges, ezeket összefoglalóan G-nek (a feszültséggradiens-képző anyagok összes fémé) nevezzük.
Viszont a feszültséggradiens-képző anyagok különösen a HZM, a fény előállítására kevésbé alkalmasak. Ezen okból kifolyólag szükség van arra, hogy a töltelékhez fényképző anyagként legalább egy további fém-halogenidet adjunk hozzá, tehát olyan vegyületet, amely a látható spektrumtartományban 380 és 780 nm között legalább egy intenzív vonallal rendelkezik. Ezen fényképző anyagok tipikus példái például az alkálifémek (Na) és a lantanidek halogenidjei. Ezen anyagok lényegesen nagyobb forrásponttal rendelkeznek, mint a feszültséggradiens-képző anyagok, és ennek megfelelően sokkal kisebb gőznyomással jellemezhetők.
A találmány szerinti töltelék révén 50 üzemóra után a 100 üzemórára vonatkozó értékhez képest a fényáram 80%-os megőrzése biztosítható. A 100 óra elteltével mérhető kiindulási hatásfok legalább 70 lm/W. Tipikus fényszín Tn=3500 K° színhőmérséklettel és a Planckféle görbéhez közel elhelyezkedő színkoordinátákkal jellemezhető meleg fehér szín. A találmánynak egy előnyös alkalmazási területe a 2800 és 4200 K° színhőmérséklettel jellemezhető belső téri világítás, ahol főleg 35 W és 150 W közötti kis teljesítmények kívánatosak. Éppen a kis színhőmérsékleteknél különösen nehezen valósítható meg a jó színvisszaadás (80-nál nagyobb). A konkrét tulajdonságok a hozzákevert feszültségképző anyagok és a fényképző anyagokként betöltött összetevők keverékének a kiválasztásától függnek.
A fentiekben említett, a tulajdonságok fenntartására (megőrzésére) vonatkozó viselkedés (maintenance) a Hf és Zr gőzfázisban való közvetlen részvétele miatt lényegesen javított volfrámkörfolyamatra vezethető vissza. A találmány szerinti, a HZH-hányadra vonatkozó feltételt teljesítő kisülőedények vizsgálata nem mutatott ki semmiféle, szilárd test alakjában történő volfrámlerakódásokat a kisülőedényben és a lámpa élettartamán keresztül a kisülőedény feketedése is elhanyagolható mértékű volt.
A találmány szerinti töltelék-összetételek az egyéb töltelék-összetevőknek az alkalmazott falanyagokkal való reaktivitását figyelembe véve mind kvarcüvegedényekben, mind kerámiaedényekben alkalmazhatók. Áttetsző polikristályos alumínium-oxid vagy hasonló áttetsző polikristályos kerámiaanyagok (mint A1ON, A1N
HU 222 700 Β1 stb.) vagy monokristályos zafír nagyobb termikus terhelhetőségük miatt a kvarcüveggel szemben falanyagként előnyben részesítendők. Ezen anyagok nagyobb üzemi hőmérsékleteken a töltelék-összetevőkkel szemben lényegesen kisebb reaktivitást mutatnak.
A találmány mind a közvilágításnál, mind a gépjárművek világításánál, mind a fényképészeti optika területén alkalmazható. Ezen alkalmazásoknál a fényáram megőrzését és az egyéb fényadatok állandóságát a teljes élettartamon keresztül biztosító nagy hatásfokú, higanymentes lámpák nagy jelentőséggel bírnak. Az alkalmazási tartomány hozzávetőleg 20 W-tól 250 W-ot meghaladó mértékű teljesítményekre teljed ki.
A találmány szerinti lámparendszerek előnyösen négyszöghullámú vagy nagy frekvenciájú előtétkészülékekkel üzemeltetett világítórendszerekben alkalmazhatók.
A tölteléknek puffergázként ható nemesgáz (Ar, Kr, Xe jellemzően 0,1-1 bar, adott esetben 10 bárig terjedő hidegtöltési nyomás mellett) mellett legalább Hfés/vagy Zr-halogenidet kell tartalmaznia, például HfX4 (X=J, Br, Cl), mivel ezen anyagok higanymentes töltelék esetén a működő volfrámkörfolyamathoz az alapot képezik.
Ezenkívül a töltelék legalább egy járulékos feszültségképző anyagot tartalmaz, amely a feszültséggradiens további növeléséhez és az elektródok idő előtti visszaolvadás elleni védelemre szolgál. Ugyanis az elektródok volfrámban való oldhatóságuk miatt a Hf vagy Zr jelenlétében erősen igénybe vannak véve. Erre a célra olyan fém-halogenidek alkalmasak, amelyek tipikus falhőmérséklet (hozzávetőleg 900-1100 °C) esetén nagy üzemi gőznyomást állítanak elő. A feszültségképző anyagok tipikus parciális nyomása üzem közben 0,5 bárt meghaladó értékű. Hasonlóan ható intézkedés a puffergázként ható gyújtógáz (általában xenon) hidegtöltési nyomásának 1 barnái nagyobb, éspedig 10 bárig érő nyomásra való növelése.
A töltelék ezenkívül további, nehezen elpárologtatható fém-halogenideket tartalmaz. Ezek fényképző anyagok, amelyek az ívet stabilizálják. Erre alkalmas anyagok a ritkaföldfémek (lantanidek) és/vagy az alkálifémek, különösen Na, Pr, Nd, La, Dy, Ho, Tm, halogenidjei.
A Hf/Zr-halogenid keverék abszolút töltőmennyiségének egy alsó határértéket kell meghaladnia, hogy a lámpában egy rendkívül stabil vegyi körfolyamat alakuljon ki:
HZH>3 pmol/cm3.
Ezen határértéken való alulmaradás esetén a tulajdonságok fenntartása (maintenance viselkedés) vonatkozásában jelentős rosszabbodás észlelhető, és a volfrámkörfolyamat nem eléggé hatékony. Célszerű a 4 és 6 pmol/cm3 tartományba eső érték. A 6 pmol/cm3 érték túllépése esetén bizonyos körülmények között a HZH nagy hányada és a HZM-nek a volfrámban való nagy oldóképessége miatt az elektród a nagy terhelésnek kitett csúcsán megolvadhat.
A HZM-ekhez legalább egy további fém-halogenidet adunk hozzá. Ez fényképző anyag alakjában történik, tehát legalább egy további, könnyen elpárologtató MYn fém-halogenid hozzáadásával (ahol Y=J, Br, Cl; és n=l-5). Járulékosan további elemi N fémek (például M, N=Zn, Mg, Sn, In, TI, Al, Sb) hozzáadhatok, amelyek a szabad halogénekkel a tipikusan üzem közben keletkező falhőmérsékletek esetén (például 1000 °C) nagy gőznyomással fém-halogenideket képezhetnek. így az előbbiekben említett anyagok kombinációja a HZH Hf/Zr-halogenidekkel együtt a lámpa teljes gőznyomásának a nagyobb részét biztosítják a betöltött puffergáztól eltekintve. A HZM-hez hozzáadott fémhányad (magában foglalva HZM-et) töltési mennyisége a csak a Hf/Zrhalogenidekben megkötött HZM fémhányadokhoz képest előnyösen legfeljebb 12, amely kritikus értéknek tekintendő. G=M+N+HZM esetén tehát ezen B arányra az alábbi összefüggés érvényes:
B=G/HZM<12.
Ezen B arány előnyösen 3,3 és 7,5 között van. Járulékos fém-halogenideknek a HZM halogenidekhez való hozzákeverése nélkül B=1 értékű lenne.
A felső határértéket képező B=12 túllépése esetén a további fémfajták a W-Hf-Zr körfolyamat hatékonyságát lényegesen rontják. Az élettartam csökken és 5000 óra üzemidő alatt a lámpa tulajdonságainak megőrzése romlana.
A HZH-ban megkötött X halogén mennyisége (túlnyomó részben HfX4 és/vagy ZrX4) és a hozzáadott, könnyen elpárologtatható fém-halogenid hányadban megkötött Y halogén mennyisége összegének, tehát (X+Y), a feszültségképzőként funkcionáló anyagok, azaz HF/Zr-X4 és MYn és N (mindenkor pmol-ban) összes fémhányada összegéhez (G=M+N+HZM) képesti aránya előnyösen legalább egy minimális értéket kell, hogy eléljen:
D=(X+Y)/(HZM+M+N)>1,4.
Ezen arány előnyösen az 1,46-et meghaladja. Járulékos fémek és fém-halogenidek a HZM-hez való hozzáadagolása nélkül ezen arány 4-gyel lenne egyenlő.
A találmányt az alábbiakban előnyös kiviteli példák kapcsán a mellékelt rajzra való hivatkozással részletesebben is ismertetjük, ahol a rajzon az
1. ábrán egy fém-halogenid-lámpa részben metszetben, a
2. ábrán egy előnyös töltelék vonatkozásában a fényáram fenntartása, és a
3. ábrán a fém-halogenid-lámpának egy további kiviteli alakja látható.
Az 1. ábrán 70 W teljesítményű fém-halogenidlámpa látható vázlatosan. A fém-halogenid lámpatengelyt meghatározó, kvarcüvegből való hengeres külső burát tartalmaz, amelynek két vége összenyomott résszel és 3 aljzattal van ellátva. A fém-halogenidlámpa továbbá axiálisan elrendezett, Al2O3-kerámiából való 4 kisülőedénnyel van ellátva, amely 5 közepén kidomborodóan van kiképezve és amely két, hengeres 6a, 6b véggel van ellátva. A 4 kisülőedény, például ahogy az EP A 587 238 számú iratból ismert, henger alakú is lehet és lezáróelemeket képező, hosszúkás kapilláriscsövekkel lehet ellátva. A 4 kisülőedény két 7 árambevezető segítségével a külső 1 burában van befogva,
HU 222 700 Bl ahol a 7 árambevezetők 8 fóliákon keresztül a 3 aljzatokkal vannak összekötve. A 7 árambevezetők, amelyek közül az egyik a nagy tágulási különbségek kiegyenlítése érdekében molibdénszalagként van kiképezve, 9, 10 átvezetésekkel vannak összehegesztve, ame- 5 lyek a kisülőedény végén lévő egy-egy 11 lezáróelembe vannak beillesztve. A 9,10 átvezetések például molibdéncsapokként vannak kiképezve. A két 9,10 átvezetés a 11 lezáróelemen mindkét oldalt túlnyúlnak, és a kisülés oldalán 14 elektródokat hordoznak, amelyek volf- 10 rámból való 15 elektródszárból és a kisülési végen ráhelyezett 16 tekercsből állnak. A 9, 10 átvezetések egyegy 15 elektródszárral, valamint a külső 7 árambevezetővel tompahegesztéssel vannak összekötve.
All lezáróelemek lényegében önmagában ismert, A12O3 kerámiai komponenssel és volffám vagy molibdén fémkomponenssel ellátott cermetből állnak.
A második 6b végen ezenkívül all lezáróelemben tengellyel párhuzamos 12 furat van kiképezve, amely a kisülőedény önmagában ismert módon történő lég- 20 mentesítésére és töltésére szolgál. Ezen 12 furatot a töltést követően 13 csappal (stopper) vagy olvadó kerámiával zárjuk le.
A kisülőedény tölteléke közömbös gyújtógázból/puffergázból, ebben az esetben 150 mbar hidegtöltési nyomású argonból, valamint fém-halogenidekből álló, különböző adalékokból áll. Lényeges, hogy a töltelék legalább 3 pmol/cm3 HZH-hányadot tartalmazzon.
A töltelék összességében legfeljebb három feszültséggradiens-képző anyagot, fényképző anyagként szolgáló, alkalmasan kiválasztott keveréket, valamint adott esetben további adalékokat tartalmaz. Járulékos feszültséggradiens-képző anyagként különösen TIJ vált be, adott esetben további feszültséggradiens-képző anyagokkal kombinálva. A TIJ ezenkívül a látható spektrumtartományba eső fény képzéséhez is hozzájárul.
Az 1. táblázatban a töltelék vonatkozásában néhány 15 példát adtunk meg, ahol a feszültséggradiens-képző anyagok és a fényképző anyagok egymástól elkülönítve vannak megadva. Ebben az esetben 70 és 77 lm/W (100 üzemórára vonatkozó érték) közötti tartományba eső fényhatásfok érhető el, míg az Ra színvisszaadás 84 és 88 közötti tartományba esik. Halogénként nemcsak bróm és jód, hanem klór is alkalmazható. Ezen rendszerek színhőmérsékletei 3300 és 4000 K° tartományba esnek.
1. táblázat
HZM HZH HZH- hányad (gmol/cm3) Kiegészítő feszültség- gradiens-képző Moláris viszony G/HZM Moláris viszony (X+Y)/HZM Fényképző Ra Fényhatás- fok (lm/W)
Hf HfBr4 4,39 InBr+TIJ 6,2 9,2 NaJ, TmJ3, DyJ3, HoJ3 84 76
Hf HfBr4 4,39 InBr+InBrj+TIJ 5,6 9,8 NaJ, TmJ3, DyJ3, HoJ3 85 70
Hf HíBt4 4,33 InBr3+TIJ 4,7 11,8 NaJ, TmJ3, DyJ3, HoJ3 87 70
Hf HfBr4 4,39 MgJ2+TIJ 6,4 13,2 NaJ, TmJ3, DyJ3, HoJ3 88 77
Hf HÍC14 4,40 InBr+TIJ 5,1 8,1 NaJ, TmJ3, DyJ3, HoJ3 85 73
Zr ZrBr4 4,60 InBr+TIJ 4,9 7,9 NaJ, TmJ3, DyJ3, HoJ3 86 70
Fényképző anyagként különösen olyan keverék alkalmazható, amely első komponensként nátriumból és második komponensként legalább egy ritkaföldfémből áll.
Az összes töltelék esetén a lámpa térfogata 0,3 cm3, az elektródtávolság 9 mm volt. A fajlagos falterhelés (vil- 50 lamos teljesítmény/belső felület) 15 és 50 W/cm2 között változott. A fajlagos falterhelés középértéke 30 W/cm2 volt. A fajlagos villamosteljesítmény-sűrűség 100 és 500 W/cm3 tartományba esett. Középértéke 235 W/cm3 volt.
A lámpákat négyszögáramú elektronikus előtétkészülék segítségével tápláltuk szabályozott teljesítményüzemmel, ahol a teljesítmény 70 W és Ieff-É8 A.
Ezen lámpák élettartama meghaladta az 5000 órát. Viszonylag hosszú élettartam szempontjából előnyös- 60 nek bizonyultak az In vagy Mg halogenidjeivel ellátott töltelékek.
A fényáram vonatkozásában a tulajdonságok megőrzését tekintve különösen előnyösek voltak az olyan töltelékek, amelyek a Hf vagy Zr halogenidjeit tartalmazták a töltelékben lévő halogének és fémek optimális összmennyiségének gondos figyelembevétele mellett.
A 2. ábrán a fényáram (lm-ben) üzemidő (órában) függvényében való változása van megadva, amely jó 55 példa a tulajdonságok megőrzésére vonatkozóan. A töltelék HfBr4-en (0,7 mg) alapult és járulékos InBr (0,7 mg), InBr3 (0,3 mg), TIJ (0,7 mg) feszültségképző anyagokat, valamint járulékos NaJ (2,4 mg), TmJ3 (1,5 mg), DyJ3 (1,4 mg) és HoJ3 (1,5 mg) fényképző anyagot tartalmazott.
HU 222 700 Β1
Egy további kiviteli példa (3. ábra) esetén a találmány szerinti lámpa olyan 70 W teljesítményű, 18 fémhalogenid-lámpa, amely egyik végén össze van nyomva, ahol a 18 fém-halogenid-lámpa 19 kisülőedénye szintén csak egyik oldalon (végen) összenyomott kvarcüvegburaként van kiképezve. Egyebekben az azonos hivatkozási jelek az 1. ábrán lévő hivatkozási jelekkel jelölt analóg szerkezeti elemeket jelölik. A külső 1 burában ezenkívül 17 getter van elrendezve.
Elektronikus előtétkészülék (EVG) segítségével kiváló indítási tulajdonságok érhetők el, ahol az elektronikus előtétkészülék a lámpának kielégítő nagy teljesítményt nyújt (constant wattage üzem). Az EVG elektronikus előtétkészüléknek az a fontos előnye, hogy a nagy oldalmeredekség révén az újragyújtási csúcsok kialakulását megakadályozza.

Claims (10)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Fém-halogenid-lámpa, amely legalább 70 lm/W fényhatásfokú és legalább 80 színvisszaadási indexű higanymentes fém-halogenid-lámpaként van kiképezve, amely kisülőedénnyel (4) van ellátva, amelybe vákuumzáróan elektródok (14) vannak bevezetve, ahol a fémhalogenid-lámpa tölteléke az alábbi komponenseket tartalmazza:
    - puffergázként ható nemesgázt,
    - egy X halogént és hafnium- és/vagy cirkóniumfémek (az alábbiakban: HZM) legalább egyikét tartalmazó legalább egy vegyületet, ahol ezen HZMXb-halogenideket az alábbiakban összefoglalva HZH-ként nevezzük, ahol HZH egyben feszültséggradiens képzésének és a körfolyamat elősegítésének feladatát ellátó HZH,
    - legalább egy további fém-halogenidből álló fényképző anyagot, azzal jellemezve, hogy tölteléke továbbá tartalmaz:
    - legalább egy további M fémet vagy egy M fém és egy Y halogén MYn fém-halogenidet képező vegyületét, amely könnyen elpárolgó és feszültséggradiens-képző vegyület,
    - ahol a HZH fajlagos mólkoncentrációja legalább 3 pmol/cm3,
    - ahol járulékosan az alábbi összefüggés teljesül: 5<(X+Y)/HZM<15, ahol a lámpa élettartama nagyobb, mint 5000 óra.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti fém-halogenid-lámpa, azzal jellemezve, hogy a HZH fajlagos mólkoncentrációja 4 és 6 pmol/cm3 közötti tartományban van.
  3. 3. Az 1. igénypont szerinti fém-halogenid-lámpa, azzal jellemezve, hogy HZM-ként járulékosan a HZM összmennyiségének 50 mol%-át kitevő mennyiségben titánt tartalmaz.
  4. 4. Az 1. igénypont szerinti fém-halogenid-lámpa, azzal jellemezve, hogy feszültséggradiens-képző anyagként legalább egy további elementáris N fémet tartalmaz.
  5. 5. Az 1. vagy 4. igénypont szerinti fém-halogenidlámpa, azzal jellemezve, hogy a HZM-ből, M-ből és adott esetben N-ből álló G fémek hányada (pmol-ban) és a HZM hányada közötti arány legalább 12, ahol különösen a G/HZM arány 3,3 és 8 közötti tartományban van.
  6. 6. Az 5. igénypont szerinti fém-halogenid-lámpa, azzal jellemezve, hogy az alábbi összefüggés teljesül: (X+Y)/(HZM+M+N)>1,4.
  7. 7. Az 1. igénypont szerinti fém-halogenid-lámpa, azzal jellemezve, hogy az alábbi összefüggés érvényesül: 8<(X+Y)/HZM<13.
  8. 8. Az 1. igénypont szerinti fém-halogenid-lámpa, azzal jellemezve, hogy a kisülőedény (4) kerámiából van.
  9. 9. Az 1. igénypont szerinti fém-halogenid-lámpa, azzal jellemezve, hogy fényképző anyagként az alábbi fémek legalább egyikét vagy ezen fémnek egy vegyületét, különösen halogenidjét tartalmazza: Na, Pr, Nd, La, Dy, Ho, Tm.
  10. 10. Az 1. vagy 4. igénypont szerinti fém-halogenidlámpa, azzal jellemezve, hogy járulékos feszültséggradiens-képző anyagként a következő fémek legalább egyikét vagy ennek egy halogenidjét (florid kivételével) tartalmazza: Al, Bi, In, Mg, Se, Sn, TI, Zn, Sb, Ga.
    HU 222 700 Β1 Int. Cl.7: Η 01 J 61/70
    HU 222 700 Bl Int. Cl.7: H 01 J 61/70
HU9904194A 1998-12-14 1999-11-10 Fém-halogenid lámpa HU222700B1 (hu)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19857585A DE19857585A1 (de) 1998-12-14 1998-12-14 Metallhalogenidlampe

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HUP9904194A2 HUP9904194A2 (hu) 2000-06-28
HUP9904194A3 HUP9904194A3 (en) 2001-07-30
HU222700B1 true HU222700B1 (hu) 2003-09-29

Family

ID=7891002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9904194A HU222700B1 (hu) 1998-12-14 1999-11-10 Fém-halogenid lámpa

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6483241B1 (hu)
EP (1) EP1011126A3 (hu)
JP (1) JP2000182564A (hu)
CA (1) CA2292142A1 (hu)
DE (1) DE19857585A1 (hu)
HU (1) HU222700B1 (hu)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010006751A (ko) * 1999-03-11 2001-01-26 모리시타 요이찌 무수은 메탈핼라이드 램프
US6392346B1 (en) * 1999-04-14 2002-05-21 Osram Sylvania Inc. Chemical composition for mercury free metal halide lamp
DE19937312A1 (de) * 1999-08-10 2001-02-15 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Quecksilberfreie Metallhalogenidlampe
US6608444B2 (en) * 2000-05-26 2003-08-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mercury-free high-intensity discharge lamp operating apparatus and mercury-free metal halide lamp
US6639343B2 (en) 2000-07-14 2003-10-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mercury-free metal halide lamp
DE10044563A1 (de) * 2000-09-08 2002-03-21 Philips Corp Intellectual Pty Niederdruckgasentladungslampe mit kupferhaltiger Gasfüllung
EP1288998A1 (en) * 2001-08-24 2003-03-05 Stanley Electric Co., Ltd. Mercury-free metal halide lamp, its contents and electric power control depending on resistance property
JP2003168391A (ja) * 2001-09-20 2003-06-13 Koito Mfg Co Ltd 放電ランプ装置用水銀フリーアークチューブ
DE10204925A1 (de) * 2002-02-07 2003-08-21 Philips Intellectual Property Quecksilberfreie Hochdruckgasentladungslampe
DE10242740A1 (de) * 2002-09-13 2004-03-18 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Hochdruckentladungslampe für Kraftfahrzeugscheinwerfer
DE10312290A1 (de) * 2003-03-19 2004-09-30 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Hochdruckentladungslampe für Fahrzeugscheinwerfer
CN1774788A (zh) * 2003-04-16 2006-05-17 皇家飞利浦电子股份有限公司 高压金属卤化物放电灯
US20080001543A1 (en) * 2004-10-29 2008-01-03 Takahito Kashiwagi Metal Halide Lamp and Lighting Equipment
US7256546B2 (en) * 2004-11-22 2007-08-14 Osram Sylvania Inc. Metal halide lamp chemistries with magnesium and indium
US7825598B2 (en) * 2004-12-20 2010-11-02 General Electric Company Mercury-free discharge compositions and lamps incorporating Titanium, Zirconium, and Hafnium
DE102005013003A1 (de) 2005-03-21 2006-09-28 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Metallhalogenidlampe
JP2007115652A (ja) * 2005-09-22 2007-05-10 Toshiba Lighting & Technology Corp 高圧放電ランプおよび照明装置
US7633228B2 (en) * 2005-11-30 2009-12-15 General Electric Company Mercury-free metal halide discharge lamp
DE102007055399A1 (de) 2007-11-20 2009-05-28 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Hochdruckentladungslampe
US20090146571A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-11 Russell Timothy D Metal halide lamp with halogen-promoted wall cleaning cycle
US20090153053A1 (en) * 2007-12-18 2009-06-18 General Electric Company Low mercury ceramic metal halide lamp
US8482198B1 (en) 2011-12-19 2013-07-09 General Electric Company High intensity discharge lamp with improved startability and performance
RU2525846C1 (ru) * 2012-12-27 2014-08-20 Николай Николаевич Новиков Лампа кварцевая ультрафиолетовая

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0587238B1 (en) * 1992-09-08 2000-07-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. High-pressure discharge lamp
KR950001852A (ko) 1993-06-01 1995-01-04 에프.제이.스미트 고압금속 할로겐 램프
DE19731168A1 (de) * 1997-07-21 1999-01-28 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Beleuchtungssystem

Also Published As

Publication number Publication date
US6483241B1 (en) 2002-11-19
DE19857585A1 (de) 2000-06-15
EP1011126A3 (de) 2006-08-23
CA2292142A1 (en) 2000-06-14
HUP9904194A2 (hu) 2000-06-28
EP1011126A2 (de) 2000-06-21
JP2000182564A (ja) 2000-06-30
HUP9904194A3 (en) 2001-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU222700B1 (hu) Fém-halogenid lámpa
US6265827B1 (en) Mercury-free metal halide lamp
US7868553B2 (en) Metal halide lamp including a source of available oxygen
US6362571B1 (en) Metal-halide lamp with ionizable filling and oxygen dispenser to avoid blackening and extend lamp life
US20020158580A1 (en) Metal halide lamp and a vehicle lighting apparatus using the lamp
US20090146571A1 (en) Metal halide lamp with halogen-promoted wall cleaning cycle
KR20080073309A (ko) 무-수은 금속 할로겐화물 방전 램프
JPH0565976B2 (hu)
JP2003288859A (ja) メタルハライドランプおよび自動車用前照灯装置
US8427052B2 (en) Metal halide lamp with oversaturated red
JP2002124212A (ja) メタルハライドランプ
JP2003526888A (ja) セラミックメタルハライドランプ
US7348731B2 (en) High-pressure gas discharge lamp with an asymmetrical discharge space
JP2010505228A (ja) セラミックメタルハライド昼光ランプ
US7786674B2 (en) Quartz metal halide lamp with improved lumen maintenance
JPWO2003030210A1 (ja) 高圧放電ランプ、高圧放電ランプ点灯装置および自動車用前照灯装置
US8482202B2 (en) Thallium iodide-free ceramic metal halide lamp
JPWO2006080189A1 (ja) メタルハライドランプ、およびそれを用いた照明装置
WO2012151338A1 (en) Hid -lamp with low thallium iodide/low indium iodide -based dose for dimming with minimal color shift and high performance
US8339044B2 (en) Mercury-free ceramic metal halide lamp with improved lumen run-up
US20050082988A1 (en) Metal-halide lamp
JP2005285559A (ja) メタルハライドランプ
US20130127336A1 (en) Influence of indium iodide on ceramic metal halide lamp performance

Legal Events

Date Code Title Description
HFG4 Patent granted, date of granting

Effective date: 20030807

MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees