NL2000084C1 - Metaalhalogenidelamp. - Google Patents

Description

Metaalhalo genidelamp Gebied van de uitvinding 5 De uitvinding is gebaseerd op een metaalhalogenidelamp welke een vulling heeft zoals beschreven in de aanhef van conclusie 1. Hij heeft in hoofdzaak betrekking op vullingen voor lampen met een warm-witte lichtkleur.

Achtergrond van de uitvinding 10

Teneinde warm-witte lichtkleuren te realiseren is in US-A-5.694.002 een metaalhalogenide-gasontladingslamp beschreven welke een metaalhalogenide-vulling bevat die de metalen Na, Sc, Li, Dy en Tl omvat met een warm-witte lichtkleur. De kleurtemperatuur is 3000 K.

15 Vullingen van dit type welke scandium omvatten, hebben een gebrekkige duur zaamheid, hetgeen betekent dat de lichtstroom aanzienlijk afheemt gedurende de bedrijfstijd. Bovendien is de kleurweergave van op scandium gebaseerde lampen naar verhouding gebrekkig, in het bijzonder in het rode gebied van het spectrum.

GB 1.316.803 beschrijft een metaalhalogenidelamp welke gebruik maakt van een 20 metaalhalogenide-vulling, die als emitter één van de jodiden van Tl, Sc, Ca, Cs, Dy, Na, Sn, La, Li en Ba gebruikt. Het buffergas dat wordt gebruikt is één van de metaaljo-diden van Sb, As, Bi, In, Zn, Cd of Pb. Het buffergas wordt in het bijzonder gebruikt voor het instellen van de elektrische eigenschappen van de ontlading. In tegenstelling hiermee is de invloed van de buffergassen op de kleurweergave in het geheel niet be-25 sproken. Uitsluitend vullingen welke de buffergassen ZnI2 en CdI2 omvatten, zijn specifiek gepresenteerd. In een als voorbeeld gegeven uitvoeringsvorm welke ZnI2 als buffergas omvat, wordt ook rekening gehouden met optionele kleine hoeveelheden kwik als een tweede buffergas.

US-A-2003/0141818 maakt gebruik van vullingen welke halogeniden omvatten 30 van Ca en complex-vormende halogeniden van Al en/of Ga teneinde de roodweergave te verbeteren in lampen met kleurtemperaturen beneden 4000 K. Verdere componenten, in toevoeging op kwik en edelgas, zijn halogeniden van Dy, Ho, Tm, Na, Li, Cs.

2000084 2 US-A-4.742.268 gebruikt vullingen welke Ca jodide, thalliumjodide en Sn jodide omvatten in elliptisch gevormde ontladingsvaten welke zijn gemaakt van kwartsglas teneinde een zeer goede kleurweergave te verkrijgen.

5 Samenvatting van de uitvinding

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een metaalhalogenide-vulling te verschaffen voor metaalhalogenide-ontladingslampen volgens de aanhef van conclusie 1, welke een in het bijzonder goede kleurweergave heeft, in het bijzonder omvattend de 10 kleur in het rode gebied van het spectrum.

Dit doel wordt gerealiseerd door middel van de kenmerken volgens conclusie 1. Configuraties welke in het bijzonder voordelig zijn, zijn gedefinieerd in de volgcoticlu-sies.

De uitvinding gebruikt een metaalhalogenide-vulling welke, in toevoeging op Ca 15 en zeldzame aarden, bovendien Pb halogenide gebruikt. Verdere componenten kunnen ook aanwezig zijn als verdere halogeniden, in het bijzonder van Na en/of Tl. Het halogenide dat wordt gebruikt is jood en/of broom. De zeldzame aarden welke worden gebruikt zijn bij voorkeur ten minste één van de elementen Dy, Ho en Tm, in het bijzonder alle drie tezamen.

20 De vulling bevat bij voorkeur grote hoeveelheden van CaI2, in het bijzonder 15 tot 50 mol%. De voorkeur heeft een vulling welke ook halogeniden, bijvoorbeeld jodiden, omvat van zeldzame aarden (RE), natrium en thallium. Een significante verbetering van de roodweergave bij lage kleurtemperaturen, bij vooriceur lager dan 4000 K, in het bijzonder tussen 2500 en 3500 K, wordt echter slechts verkregen door het toevoe-25 gen van kleine hoeveelheden PbI2. Lithium en/of Cs kunnen optioneel eveneens worden toegevoegd.

Aanbevolen elementen van zeldzame aarde (RE) zijn Dy en/of Ho en/of Tm, en in het bijzonder wordt een mengsel van alle drie gebruikt. Het gebruikte halogeen is jood of broom. Het heeft de voorkeur dat de vulling meer jood dan broom omvat. In het 30 bijzonder wordt alleen jood gebruikt, met een broomniveau van te minste 10%, op een molaire basis.

3

Het is heeft de voorkeur dat de samenstelling van de vulling als volgt is: in toevoeging op grote hoeveelheden Hg (karakteristiek 5 tot 15 mg per cm3), dat functioneert als buffergas, heeft de licht-emitterende vulling de volgende samenstelling: 5 Ca jodide (CaI2) 15 tot 72 mol%, in het bijzonder maximaal 50 mol%;

Re jodide (REI3) 3 tot 26 mol%, in het bijzonder 5,5 tot 15 mol%;

Pb jodide (PbI2) 2 tot 5 mol%, in het bijzonder 2,4 tot 3,6 mol%.

10

Al deze componenten zijn vereist. In toevoeging daarop is het optioneel ook mogelijk toe te voegen:

Na jodide (Nal) 0 tot 70 mol%, in het bijzonder 20 tot 48 mol%; 15

Tl jodide (Til) 0 tot 15 mol%, in het bijzonder ten minste 3 mol%; bij voorkeur 6 tot 11 mol%;

Verdere optionele componenten in kleinere hoeveelheden, bijvoorbeeld 0,5 tot 2 20 mol%, zijn in het bijzonder Li jodide en Cs jodide.

De toevoeging van loodjodide is verantwoordelijk voor het verlagen van de kleurtemperatuur in vergelijking met een soortgelijke vulling zonder loodjodide. Deze verlaging van de kleurtemperatuur is gelegen in de orde van 200 tot 1000 K, afhankelijk van de hoeveelheid loodjodide. Tegelijkertijd wordt de R9 verhoogd met bij bena-25 dering 10 tot 40 punten.

De vulling is in het bijzonder geschikt wanneer gebruik gemaakt wordt van chemische ontladingsvaten, in welke context hij evengoed kan worden gebruikt voor cilindrische en convexe vormen. Karakteristieke rendementswaarden van meer dan 70 lm/W worden gerealiseerd. De Ra is groter dan 90, de kleurtemperatuur is gelegen in 30 de orde van 3000 K (een waarde tussen 2800 en 3100 K is karakteristiek). De R9 is groter dan 60.

4

Het waargenomen effect kan niet worden verklaard door het eenvoudig toevoegen van de spectrale fracties van de vullingsbestanddelen. Derhalve is loodjodide tot heden niet zozeer beschouwd als een emitter maar meer als een buffergas.

In het algemeen is het, teneinde de kleurtemperatuur te verlagen terwijl 5 tegelijkertijd de kleurweergave wordt verbeterd, geschikt de emissie boven 610 rnn op te voeren, in het bijzonder in het gebied rond 630 nm, en/of de emissie tussen 490 en 610 nm te verzwakken, in het bijzonder rond 580 nm.

Mits de vulling zorgvuldig wordt gekozen, kan het toevoegen van loodjodide zelfs mogelijk maken dat de beide effecten gelijktijdig worden gerealiseerd. In de aan-10 wezigheid van Ca halogenide leidt loodjodide tot verhoogde emissie boven 610 nm, in het bijzonder in het gebied van de moleculaire banden van CaI2 tussen 620 en 660 nm. Het is echter ook mogelijk gereduceerde emissie te realiseren beneden 610 nm, in het bijzonder in het gebied van resonantielijnen van Na (590 nm) en Tl (535 nm). Een aantal mechanismen zijn mogelijke oorzaken van de veranderingen welke in het spec-15 trum worden waargenomen, in het bijzonder de vorming van complexen, zoals reeds bekend is in de vorm van prototype met Na-Sn vullingen. In het bijzonder profiteert de emissie van de optisch dunne Ca lijnen en de moleculaire banden van CaI2 van de vorming van complexen in het Ca-Pb systeem. Het toevoegen van het sterk verdampende PbI2 leidt ook, door middel van dissociatie/recombinatie-processen van de mole-20 culen, tot een ingesnoerd temperatuurprofiel. Dit verbetert de condities van stralingse-missie van de moleculen en belemmert stralingsemissie van de atoomresonantielijnen. Tenslotte kan de absorptie van PbI2 moleculen, welke toeneemt in de richting van de korte golven, daarbij betrokken zijn als een derde mechanisme.

De nieuwe vulling is bij voorkeur geschikt voor algemene verlichtingsdoeleinden 25 met lampen die een nominaal vermogen hebben van 50 tot 1000 W. Hij wordt derhalve gebruikt bij lage tot middelgrote lichtdichtheden. Hier is de wandbelasting karakteristiek kleiner dan 40 W/cm2 en is het specifieke vermogen kleiner dan 30 W/mm booglengte.

De bedrijfslevensduur wordt niet nadelig beïnvloed door het toevoegen van 30 kleine hoeveelheden loodjodide. De corrosie van de elektrode en het elektrodevat wordt gereduceerd.

5

Korte beschrijving van de tekeningen

De uitvinding zal hieronder in meer detail worden verklaard op basis van een veelheid van als voorbeeld gegeven uitvoeringsvormen. In de tekeningen toont: 5

Figuur 1 een metaalhalogenidelamp volgens de uitvinding;

Figuur 2 een spectrum van deze lamp;

Figuur 3 de verandering van het spectrum in vergelijking met vullingen zonder de toevoeging van PbI2.

10

Voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding

Figuur 1 toont een metaalhalogenidelamp welke een buitenballon 1 heeft, gemaakt van hard glas of kwarts glas, welke een longitudinale as heeft en is afgesloten aan 15 één zijde door middel van een versmolten plaatdichting 2. Twee toevoergeleiders leiden naar buiten (niet getoond) ter plaatse van de versmolten plaatafdichting 2. Zij eindigen in een kap 5. Een keramisch convex ontladingsvat 10, gemaakt van AI2O3, dat is afgedicht aan twee zijden en een vulling heeft welke metaalhalogeniden omvat, is axiaal geïnstalleerd in de buitenballon. Elektroden 3, welke zijn verbonden met interne 20 voedingsgeleiders 4 via doorvoeren 6, steken uit in het ontladingsvat.

Het vermogen van de lamp is 70 W en de kleurtemperatuur is 2900 K.

Het ontladingsvat 10 kan in het bijzonder intern sferisch of elliptisch zijn, of bij wijze van alternatief kan het van de sferische geometrie afwijken doordat er een kort cilindrisch middenstuk is tussen de halve schelpen van de bol. In het bijzonder heeft het 25 de afmetingen welke zijn beschreven in EP-A-841.687.

De contour van de binnenwand is, bijvoorbeeld, als volgt: • de contour heeft een in essentie recht cilindrisch middengedeelte dat een lengte L en een inwendige straal R heeft en ook twee in essentie halfbolvormige eindstukken 30 van dezelfde straal R, • de lengte van het cilindrische middengedeelte is kleiner dan of gelijk aan zijn inwendige straal: 6 L<R, • de inwendige lengte van het ontladingsvat is ten minste 10% groter dan de afstand van elektrode tot elektrode EA: 5 2R + L> 1,1 EA, • de diameter (2R) van het ontladingsvat komt overeen met ten minste 80% van de afstand van de elektrode tot elektrode (EA); tegelijkertijd moet hij een lengte hebben van ten minste 150% van de afstand van de elektrode tot elektrode EA: 10 1,5 EA > 2 R > 0,8 EA.

In specifieke termen geldt hier, bij wijze van voorbeeld, L = 1,95 mm, R = 3,95 mm en EA - 7,4 mm.

15

Een ontsteekbaar gas dat geselecteerd is uit een groep die bestaat uit de edelgas sen is gelegen in het ontladingsvat bij een koude vullingsdruk van bij benadering 300 mbar. Het onladingsvat, dat een ontladingsvolume heeft van 0,35 ml, bevat ook 5,4 mg kwik en een mengsel van metaalhalogeniden (7,5 mg), bestaande uit de molaire sta-20 menstellingen (mol%) overeenkomstig de hieronder gegeven tabel:

InÜÏ [tÏÏ |TmI3 DyI3 HoI3 CaI2 PbI2

Als voorbeeld 42 1 1^5 T3 42^ TÓ gegeven uitvoeringsvorm AB1:

Als voorbeeld 37,5 8 1 1 1 49 2,5 gegeven uitvoeringsvorm AB2:

Referentie: 34 9 1,4 1,3 1,3 53 0,0

Het verbruikte vermogen is karakteristiek gelegen in een gebied van 50 tot 400 25 W. De Ra van deze lampen AB1 en AB2 is karakteristiek 93, en R9 is 67.

i 7

In de geteste lampen functioneert Pb halogenide niet als een buffer, aangezien het geen significante invloed heeft op de elektrische weerstand en niet van invloed is op de bedrijfsspanning. Veeleer manifesteert het zichzelf als een component welke de emis-sie-eigenschappen beïnvloedt. Dit is niet zo zeer het gevolg van rechtstreekse emissie 5 als een lijn of band van zichzelf, maar veeleer het resultaat van beïnvloeding van de emissie van de andere metaalhalogeniden, in het bijzonder van Ca, maar ook van Na en Tl.

Figuur 2 toont het spectrum van lampen met een bedrijfstijd van 100 uur overeenkomstig de als voorbeeld gegeven uitvoeringsvorm AB1, waarvan het ontladingsvat 5,4 10 mg Hg en 7,5 mg metaalhalogenide-vulling bevat volgens tabel 1. Het wordt vergeleken met het spectrum van de referentie uit tabel 1. Een significante toename in het rode gebied van het spectrum en een afname van de intensiteit van de emissie van korte golflengten in het gebied van 400 tot 600 nm kan worden herkend. De lood-bevattende vulling is vet gedrukt en de referentie als een niet-onderbroken lijn van normale dikte.

15 Teneinde de invloed van het loodjodide op het spectrum te illustreren, geeft fi guur 3 in de grafiek de quotiënt weer van de intensiteiten ABl:ref. Dit onthult een toename in het rode gebied van het spectrum en een afname van de intensiteit van de emissie van korte golflengten in het gebied van 400 tot 600 nm, in het bijzonder in het gebied van de resonantielijnen van Na en Tl rond 590 respectievelijk 540 nm.

20 Een hogere of lagere kleurtemperatuur kan worden ingesteld door middel van het selecteren van de relatieve verhoudingen van de metaalhalogeniden. Als zeldzame aarden gebruikt de vulling in ieder van de gevallen Tm, Dy en Ho, bij voorkeur in bij benadering gelijke aandelen. Deze aandelen kunnen variëren, in het bijzonder in een verhouding tot maximaal drie keer de component met de laagste representatie, dat wil zeg-25 gen, tot maximaal 3:3:1. Afhankelijk van het gewenste resultaat is het echter ook mogelijk slechts één of twee zeldzame aarden te gebruiken, bijvoorbeeld uitsluitend Dy.

2000084

Claims (6)

1. Metaalhalogenidelamp welke een ioniseerbaxe vulling heeft, omvattend ten minste één inert gas, kwik en metaalhalogeniden, omvattend ten minste één halogeen, 5 waarbij de vulling Ca omvat en ten minste één zeldzame aarde als metalen voor halo-geniden, met het kenmerk, dat de vulling bovendien ook Pb halogenide omvat.

2. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vulling bovendien ten minste één halogenide omvat van de metalen Tl, Na. 10

3. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste één halogenide geselecteerd uit de groep welke bestaat uit de zeldzame aarden Dy, Ho, Tm wordt gebruikt, en in het bijzonder alle drie tezamen.

4. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vul- ! ling de volgende fracties gebruikt: j Ca jodide (CaI2) 15 tot 72 mol% RE jodide (REI3) 3 tot 26 mol% Pb jodide (PbI2) 2 tot 5 mol% 20

5. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de vulling de volgende fracties gebruikt: Ca jodide (CaI2) 15 tot 50 mol% Na jodide (Nal) 20tot70mol%

25 Tl jodide (TLI) 3 tot 15 mol% RE jodide (RED) 3 tot 15 mol% Pb jodide (PbI2) 2 tot 5 mol%, in het bijzonder 2,4 tot 3,6 mol%

6. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lamp 30 ook omvat: een buitenballon, gemaakt van hard glas of kwartsglas, en een ontladings- vat (2) gemaakt van keramiek en met twee elektroden (11) daarin. 2000084