NL8702513A - Hoge-drukmetaalhalogenidelamp met lage kleurtemperatuur en goede kleurweergave. - Google Patents

Description

NL 34.500-dV/lb

Hoge-drukmetaalhalogenidelamp met lage kleurtemperatuur en goede kleurweergave.

De uitvinding heeft betrekking op een hoge-druk-metaalhalogenidelamp met lage kleurtemperatuur en goede kleurweergave, die is voorzien van een lichtdoorlatend, bij hoge temperatuur smeltend, bij voorkeur uit kwartsglas vervaardigd 5 ontladingsvat en van ten minste twee hoofdelektroden, die aan het ene uiteinde of aan het tegenover liggende uiteinde van . het ontladingsvat zijn ingesmolten, waarbij als startgas in het ontladingsvat edelgas(sen) is (zijn) opgenomen, waarbij als buffergas een kwikvulling wordt toegepast, waarbij in een in 10 bedrijf de verzadiging waarborgende hoeveelheid Dy, Ho- en Na-halide en eventueel Tl en/of Cs- en/of Li-halide als toeslagstof aanwezig zijn, waarbij het ontladingsvat is aange-i bracht in een lichtdoorlatende externe ballon, waarin de stroomtoevoergeleiders aan het ene uiteinde of aan beide uit-15 einden van de externe ballon zijn ingevoerd.

Uit de Europese octrooiaanvrage 0049545 is een metaalhalogenidelamp bekend, waarin als zeldzaam aardmetaal praseodymium, neodymium, lutezium, alsmede natrium, kwik en edelgas zijn opgenomen, de molverhouding van het zeldzame 20 aardmetaal en het natrium in het gebied tussen 1 : 1 - 1 : 20 ligt, kwik in de ontladingsbuis in een hoeveelheid tussen 2 tot 100 rng/cm3 aanwezig is, waarbij de verhouding zeldzaam aardmetaal/natrium en de hoeveelheid kwik omgekeerd evenredig zijn met het nominale vermogen van de lamp. Volgens de voor-25 beelden 11 resp. 12 van de beschrijving kan als algemene index van de kleurweergave Ra 66 tot 71 bij een kleurtemperatuur 3515 K resp. 3440 K worden bereikt.

Volgens het Duitse Offenlegeungsschrift 2.519.377 kon een kleurtemperatuur onder 4500 K worden bereikt door toe-30 voeging van zeldzaam aardmetaal-halide, alkali-, aardalkali-en thalliumhalogenide, alsmede onder toepassing van een blauw-filter. Als blauwfilter wordt tinjodide toegepast, dat als toeslag in de vulling wordt bijgevoegd of het blauwfilter wordt als bekleding op de ontladingsbuis aangebracht of ge-35 mengd met de grondstof van de ontladingsbuis of de externe ballon. Bij deze oplossing brengt de toepassing van het tin in 8702513 -2- de ontladingsruimte vanwege de boogbeperkende werking aanmerkelijke problemen met zich mede. De beperkte boog kan, in het bijzonder na een langer bedrijf de wand van het ontladings-vat aantasten, waardoor de levensduur van de lamp wordt ver-5 kort. In de in de beschrijving als voorbeeld genoemde lamp zijn dysprosium, natriumjodide, thalliumjodide en tin, alsmede kwikjodide en broom opgenomen. Tijdens bedrijf diffunderen de natriumionen uit het ontladingsvat door de kwarts-wand heen en laten een halogeen overmaat in het ontladings-10 vat achter. Hierdoor ontstaat een verdere boogbeperking, die ook de uitdoofeigenschappen van de lamp nadelig beïnvloeden. Volgens de beschrijving wordt de schadelijke werking van de beperkte boog gecompenseerd met een elektrode-gestabiliseerde boog, hetgeen betekent dat een korte ontladingsbuis met kleine 15 afmeting wordt toegepast. Deze oplossing heeft echter het nadeel, dat tengevolge van de wandbelasting en versterkte zwart worden de nuttige levensduur van de lamp wordt verkort. Als compensatie wordt broom gebruikt, hetgeen weer tot verhoogde corrosie van de elektroden leidt.

20 Soortgelijke problemen komen voor bij de hoge- drukmetaalhalogenidelamp volgens het Duitse Offenlegungs-schrift 2.655.167, waarbij op de zelfde wijze tin- en natrium-halogenide wordt gebruikt voor het bereiken van een lage kleur-temperatuur. Bij de als voorbeeld dienende uitvoering kon bij 25 een gecorreleerde kleurtemperatuur van 2000 K een algemene kleurweergave-index Ra = 75 worden bereikt.

In een publicatie van Dobrusskin et al. (Technisch-Wissenschaftliche Abhandlungen der Osram-Gesellschaft, band 12, 1986, blz. 11-30) wordt een lamp beschreven, die dysprosium, 30 holmium, thullium, thallium, natrium, kwik en jodium bevat.

In het artikel komen de schrijvers tot de conclusie, dat de warmwitte kleur met zeldzaam aardmetaal als toeslagstof niet kan worden gerealiseerd, aangezien tengevolge van de grote wandbelasting de levensduur te kort zou zijn.

35 Ondanks de bovengenoemde negatieve publicaties beoogt de uitvinding een metaalhalogenidelamp te verschaffen met lage kleurtemperatuur en goede kleurweergave en met een lange levensduur, aangezien een grote behoefte bestaat aan een dergelijke lamp.

8702513 - 3 - \ /

Tijdens het onderzoek naar een dergelijke lamp werd het inzicht bereikt, dat door een geschikte keuze van de verhouding van de in de ontladingsbuis gedoceerde toeslagstoffen, zoals dysprosium-, holmium- alsmede natrium-5 halide, in het bijzonder jodide, zonder het gebruik van een blauwfilter en zonder hoge wandbelasting, de lage gecorreleerde kleurtemperatuur van 3000-4000 K naast een goede kleurweergave kan worden bereikt, zonder de levensduur te moeten verkorten. Er kon worden vastgesteld, dat een grotere 10 molverhouding natriumhalide/zeldaam aardmetaal een lage kleurtemperatuur en enigszins slechtere kleurweergave oplevert, terwijl met een kleinere molverhouding een hogere kleurtemperatuur en betere kleurweergave kunnen worden bereikt. Door de verandering van de toegevoegde hoeveelheid 15 thallium-jodide kan de kleur van de lamp in elk geval overeenkomen met de kleur van de Planck-straler. Door het toevoegen van caesiumjodide wordt de boogbeperkende werking van de zeldzame aarde ook verkleind, wanneer na een lang bedrijf de tengevolge van het natriumverlies van de lamp optredende 20 halogeen-overmaat tot een verdere beperking van de boog zou leiden.

De metaalhalogenidelamp volgens de uitvinding berust op het hierboven beschreven inzicht.

Volgens de uitvinding heeft de lamp van de in de 25 aanhef genoemde soort het kenmerk, dat de gemeenschappelijke molverhouding van de som van Dy- en Hó-halide tot het Na-halide in het gebied tussen 1 : 1 en 1 : 4 ligt.

Daarbij kunnen volgens de uitvinding de in het ontladingsvat aanwezige metaalhalidetoeslagstoffen metaal-30 jodide zijn.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin enkele uitvoeringsvoorbeelden van de metaalhalogenidelamp zijn weergegeven.

Fig. 1 is het schema van een metaalhalogenide-35 lamp volgens de uitvinding van 250 W met aan twee uiteinden een lampvoet, fig. 2 een met fig. 1 overeenkomende lamp in een 150 W uitvoering.

Zoals uit fig. 1 blijkt, is een ontladingsvat 1 87 0 2 £.13 -4- uit kwartsglas aangebracht in een externe kwartsballon 2. In de beide uiteinde van het ontladingsvat 1 uit kwartsglas zijn elektroden 3, 3* afgevlakt geplaatst; de elektroden zijn uit zuiver wolfraam vervaardigd of zijn met 1 tot 3% thorium-5 oxide of met 1 tot 3 % dysprosiumoxide + holmiumoxide geactiveerd. In een afvlakking 4, 4' waarborgt een Mo-folie 5, 5' de vacuumafsluiting. Stroom wordt via een Mo-draad 6, 6' toegevoerd. Het binden van de restgassen in de externe kwartsballon 2 en het in stand houden van het vacuum worden 10 gewaarborgd door een zirkonium-aluminium gasbinder 7. In een afvlakking 8, 8' van de externe kwartsballon 2 is een Mo-folie 9, 9' aangebracht, waaraan de stroom door middel van een Mo-draad 10, 10' wordt toegevoerd. Een keramiekkop 11, 11' is met een bindmiddel op de afvlakkingen 8, 8' bevestigd. De 15 Mo-draad 10, 10' is op een aansluiting 12, 12' gelast, die de lamp met het net verbindt. In het ontladingsvat 1 uit kwartsglas is een ontladingsstof 13 aanwezig, welke edelgas, bijvoorbeeld argon, bovendien kwik, dysprosium, holmium, thallium, caesium en jodium , in bepaalde gevallen broom 20 omvat. Strikt genomen betreft de onderhavige uitvinding de samenstelling van de genoemde ontladingsstof 13.

Volgens de uitvinding maakt het niet uit of de metalen - met uitzondering van het natrium - in elementaire of andere vorm worden toegevoegd. Het jodium kan bijvoorbeeld 25 als kwikjodide of alle metalen kunnen als halide worden toegevoegd. Er is voorgesteld het natrium als halide te doseren, aangezien het elementaire natrium de kwartswand aantast. Op de uiteinden van het ontladingsvat 1 uit kwartsglas is een warmte-reflecterende bekleding 14, 14' uit zirkoniumdioxide 30 aangebracht.

Fig. 2 toont een verdere uitvoeringsvorm, waarbij de afzonderlijke onderdelen met de zelfde verwijzingscijfers als in fig. 1 zijn aangegeven.

Volgens de uitvinding zijn de in fig. 1 en 2 weer-35 gegeven uitvoeringsvormen bijzonder gunstig, aangezien bij de metaalhalogeenlampen van het hier beschreven type de uit-wijksnelheid van het natrium laag is, zodat een lamp met lange levensduur kan worden vervaardigd. Volgens de uitvinding is ook een aan het ene uiteinde afgevlakte versie moge- 8702513 - 5 - n^'> lijk, de enige belangrijke eis bestaat daarin, dat het uitwijken van het natrium via de kwartswand laag is.

Hierna worden enkele voorbeelden beschreven, waarbij naar de fig. wordt verwezen.

5 Voorbeeld 1.

Een metaalhalogenidelamp van 250 W wordt in de vorm volgens fig. 1 vervaardigd, waarvan het ontladingsvat 1 is gevormd uit een kwartsglasbuis met een binnendiamater van 13 mm, de afstand tussen de elektroden 3, 3’ bedraagt 30 mm.

10 Beide uiteinden van het ontladingsvat 1 uit kwartsglas werden van een warmte-reflecterende bekleding 14, 14’ uit zirkonium-dioxide voorzien. De elektroden 3, 3' werden met twee soorten emissiestoffen vervaardigd. Bij de versie met thorium-dioxide is de lichtopbrengst ten opzichte van de versie met 15 50-50% dysprosium-holmiumoxide-toeslag verminderd. De elek troden 3, 31 bestaan uit op een wolfraamstaaf (buitendiamater 0,7 mm) aangebrachte met twee lagen uitgevoerde wolfraam-dub-belspiralen. In de koude toestand bevat het ontladingsvat 1 uit kwartsglas 60 mbar argon, 19 mg thallium-caesium-amalgaam, 20 2 mg natriumjodide, 0,6 mg 50-50% dysprosium-holmium-folie en 3,1 mg kwikjodide. De molverhouding natriumjodide/dysprosium-holmium-jodide bedraagt 3,6. De kleurtemperaturen van de lampen bedragen 3127 K resp. 3245 K en de kleurweergeefindices 79 resp. 80. Na een brandperiode van 10.000 uur wijzigde de 25 de kleurtemperatuur in 2948 K resp. 3151 K, terwijl de algemene kleurweergeefindex onveranderd bleef.

Bij verandering van de molverhouding kon bij een kleurtemperatuur 3500 tot 3600 K de kleurweergeefindex tot 83-84 worden verhoogd.

30 Wordt een molverhouding van 1 : 1 gekozen, dan bereikt de kleurtemperatuur een waarde van ongeveer 5000 K, terwijl de kleurweergeefindex de waarde Ra = 90 aanneemt.

Voorbeeld 2.

Een metaalhalogenidelamp van 150 W werd in de 35 uitvoering volgens fig. 2 vervaardigd, waarbij de verhoudingen van de toeslagstoffen overeenkomen met die volgens voorbeeld 1. Er konden kleurtemperaturen van 3089 K en 2993 K en kleurweergeefindices van 75 en 79 worden gemeten. Deze waarden wijzigden zich na een brandperiode van 2000 uur in 3039 K 40 resp. 2970 K, alsmede in 79 resp. 83. Dit betekent dat zonder 8702513 -4* - - - 6 - een noemenswaardige verandering van de kleurtemperatuur een betere kleurweergeefindex werd bereikt.

Vastgesteld kan derhalve worden, dat bij toepassing van de uitvinding het gewenste doel - namelijk een lage 5 kleurtemperatuur en goede kleurweergave bij een lange levensduur - kan worden bereikt.

87 0 2 5 1 3

Claims (4)

1. Hoge-drukmetaalhalogenidelamp met lage kleur-temperatuur en goede kleurweergave, die is voorzien van een lichtdoorlatend, bij hoge temperatuur smeltend, bij voorkeur uit kwartsglas vervaardigd ontladingsvat en van ten minste 5 twee hoofdelektroden, die aan het ene uiteinde of aan het tegenover liggende uiteinde van het ontladingsvat zijn ingesmolten, waarbij als startgas in het ontladingsvat edelgas (sen) is (zijn) opgenomen, waarbij als buffergas een kwik-vulling wordt toegepast, waarbij in een in bedrijf de ver-10 zadiging waarborgende hoeveelheid Dy-, Ho- en Na-halide en eventueel Tl en/of Cs- en/of Li-halide als toeslagstof aanwezig zijn, waarbij het ontladingsvat is aangebracht in een i lichtdoorlatende externe ballon, waarin de stroomtoevoergelei- ders aan het ene uiteinde of aan beide uiteinden van de ex-15 terne ballon zijn ingevoerd, met.het kenmerk, dat de gemeenschappelijke molverhouding van de som van Dy-en Ho-halide tot het Na-halide in het gebied tussen 1 : 1 en 1:4 ligt.

2. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 1, 20 met het kenmerk, dat de in het ontladingsvat aanwezige metaalhalidetoeslagstoffen metaaljodide zijn.

3. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat. de molverhouding Dy : Ho in het ontladingsvat 1:1 bedraagt. 25

4. Metaalhalogenidelamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in het ontladingsvat het NaJ-gehalte betrokken op een boogcentimeter maximaal 1 mg bedraagt . 8702513