WO2010094557A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/125—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1. These lamps are intended for general lighting.
  • the object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp with metal halide filling, which is suitable for general lighting, wherein it is well heat-ignitable.
  • Previous metal halide lamps are only capable of high thermal ignition typ. ⁇ 10-15kVpk.
  • Keramsiche lamps were ignited with high ignition voltage by means of hot igniters.
  • Socket mount systems are to be dimensioned according to the required insulation lengths.
  • the use of metal halide fillings in ceramic metal halide lamps with elemental metallic additives such that the Hg dose a value of typ. 50 mg / cem significantly, preferably by means of a dose ⁇ 10 - 1 mg / cem, below.
  • Suitable metal additions besides Hg are metals which form readily volatile metal halides with J, Br, Cl, which are also filled as metal halide in the lamp, e.g. In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sc continue. Typical dose is 0.1-15mg / cc.
  • MH additives of Li, Na, Ca can be used.
  • MH can be enriched by Hg halides (e.g., Hgl2, HgBr2, HgC12) so that burning voltage can be set in a wider range.
  • Hg halides e.g., Hgl2, HgBr2, HgC12
  • the starting gas pressure (typically Ar noble gases or their mixture) of the lamps is 15-1000 mbar.
  • the lamps show a rapid drop in the hot restrike voltage and can be hot re-ignited by external ignition aids with the help of increased resonance ignition voltages ⁇ 6kVpk.
  • the invention relates to small and medium power ceramic metal halide lamps up to about 250 W with good hot-ignitability.
  • the lamp contains filling components which have particularly good hot-ignitability, ie their ignition voltage is significantly reduced after switching off the lamp.
  • metal halide fillings in ceramic discharge vessels with elemental metallic additives such that the Hg dose falls below a value of typ. ⁇ 50 mg / ccm preferably about ⁇ 10 - 1 mg / ccm. He should best sign 1 mg / cm 3 .
  • the metal halide filling can be enriched in particular by Hg halides HgX2 (eg HgI2, HgBr2, HgC12) in such a way that the burning voltage can be adjusted within a relatively wide range.
  • Hg halides HgX2 eg HgI2, HgBr2, HgC12
  • the starting gas pressure (typically Ar, noble noble gases or their mixture) of the lamps is 15-1000 mbar cold.
  • Typical dose of elemental metal component is 0.1- 15 mg / ccm depending on the metal type.
  • metal halides of Li, Na, Ca may be used singly or in mixture as additives.
  • the starting gas pressure (typically Ar, noble gases or their mixture) of the lamps is in particular 25-1000 mbar.
  • Hot re-ignitable ceramic discharge vessel with a structural contour Hot re-ignitable ceramic discharge vessel with a structural contour:
  • the lamp construction can include conductive ignition aids in the outer bulb (eg capacitive, sintered-on or via press-fitted conductor guides, which generate a capacitive coupling of the electrode potentials on the outer wall of the discharge vessel and thereby generate excessive field strengths in the regions of the electrode tips or along the electrode bushing .).
  • conductive ignition aids in the outer bulb eg capacitive, sintered-on or via press-fitted conductor guides, which generate a capacitive coupling of the electrode potentials on the outer wall of the discharge vessel and thereby generate excessive field strengths in the regions of the electrode tips or along the electrode bushing .
  • 1 shows a high-pressure discharge lamp with discharge vessel.
  • Figure 2-5 further exemplary embodiments.
  • FIGS. 1 a and 1 b each schematically show a discharge lamp 1. It is essentially a ceramic lamp.
  • the discharge vessel 2 of A12O3 ceramic has a given inner diameter ID, for example, 2 to 5 mm inner diameter ID, and a given inner length IL, for example 10 to 15 mm inner length IL.
  • the filling contains, for example, NaI, NaBr, InBr, InJ, CeJ3, CeBr3, Xe, HgJ2 and Hg.
  • the discharge vessel contains two electrodes facing each other.
  • the discharge vessel is elongated (Figure Ia) with rounded ends or bulbous ( Figure Ib).
  • the lamp has an outer bulb and a ceramic base.
  • Figure 2 shows an elongate, rounded discharge vessel 2 in detail with dimensions.
  • Tab. 2a shows several fillings for discharge vessel according to FIG. 2.
  • Tab. 2b shows fillings for discharge vessels with bulbous form. from. 3 shows the composition of a melt for Tab. 2a.
  • Tab. 4 shows fillings for elliptical discharge vessels.
  • Table 5 shows the melt compositions for the fillings from Tab. 4
  • FIG. 3 shows illustrations of a further exemplary embodiment of a lamp in two views rotated through 90 ° (FIGS. 3 and 3 b).
  • FIG. 4 shows a lamp with an elongate rounded discharge vessel in an evacuated outer bulb.
  • Figure 5 shows two rotated by 90 ° side views of a lamp with Zundst Shape 20 made of Pt, which is guided along the outside of the discharge vessel. It is parallel to the axis and extends from the first end 21 via the discharge volume 22 to the second end 23. Capillaries 24 are still attached to the end.

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  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

Die Hochdruckentladungslampe weist ein keramisches Entladungsgefäß und eine Füllung aus Metallhalogeniden MXn und Metallen M auf, die ausgewählt sind aus der In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sn, Sc, Hg ist, und wobei X ein Vertreter aus der Gruppe J, Br, Cl ist, wobei in der Füllung ein metallischer Anteil von M im stöchiometrischen Überschuss gegenüber MXn enthalten ist, und wobei die Konzentration des metallischen Anteils im Bereich 0,1 bis 20 mg/cm3 beträgt.

Description

Titel : Hochdruckentladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. diese Lampen sind für die Allgemeinbeleuchtung gedacht.
Stand der Technik
Aus der DE 25 19 377 und aus der EP 57 093 sind Lampen bekannt, bei denen Hg und HgJ2 gleichzeitig verwendet werden, wobei auch weitere Metallhalogenide wie Jodide von Na, Tl und Ca verwendet werden. Derartige Lampen werden für fotooptische Zwecke verwendet.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hoch- druckentladungslampe mit Metallhalogenidfüllung bereitzustellen, die für die Allgemeinbeleuchtung geeignet ist, wobei sie gut heißzündfähig ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Bisherige Metallhalogenid-Lampen sind nur mit hoher Zündspannung typ. < 10-15kVpk heisswiederzündfähig .
Das liegt im Wesentlichen am hohen Hg-Druck und den flüchtigen Metallhalogenid-Komponeten, sowei der hohen Brennertemperatur und deren zeitlichen Verlauf nach dem Absehaltvorgang.
Dies begrenzt die Nutzbarkeit und erfordert konstruktive Isolationsmassnahmen mit großem Raumbedarf und schränkt die Miniaturisierung der Lampen stark ein.
Bisher wurden keramsiche Lampen mit hoher Zündspannung mittels Heisszündgeräten gezündet.
Sockel-Fassungs-Systeme sind entsprechend der erforderlichen Isolationslängen zu dimensionieren.
Erfindungsgemäß ist die Nutzung von Metallhalogenid- Füllungen in keramischen Metallhalogenid-Lampen mit elementaren metallischen Zusätzen, derart, daß die Hg- Dosis einen Wert von typ. 50 mg/cem deutlich, bevorzugt mittels einer Dosis <10 - 1 mg/cem, unterschreitet.
Als metallische Zusätze neben Hg eignen sich Metalle, die leicht flüchtige Metallhlogenide mit J, Br, Cl bilden, welche auch als Metallhalogenid in der Lampe gefüllt sind, wie z.B. In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sc weiterhin. Typische Dosis ist 0.1-15mg /ccm.
Zur Verbesserung der Lichtfarbe und des Rotanteiles können MH-Zusätze des Li-, Na, Ca, verwendet werden. MH kann durch Hg-halogenide (z.B. Hgl2, HgBr2, HgC12) derart angereichert sein, daß Brennspannung in weiterem Bereich eingestellt werden kann.
Der Startgasdruck (typ. Ar Edelgase oder deren Mischung) der Lampen beträgt 15-1000 mbar. Die Lampen zeigen einen schnellen Abfall der Heisswiederzündspannung und lassen sich mit Hilfe von erhöhten Resonanzzündspannungen < 6kVpk durch externe Zündhilfen heisswiederzünden .
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf keramische Metallhalogenidlampen mit kleiner und mittlerer Leistung bis etwa 250 W mit guter Heißzündfähigkeit.
Besondere Ausführungsbeispiele sind:
Die Lampe enthält Füllungs-Komponenten, die besonders gu- te Heißzündfähigkeit besitzt, das heißt deren Zündspannung sich nach Abschalten der Lampe deutlich verstärkt verringert .
Insbesondere geht es um die Nutzung von Metallhalogenid- Füllungen in keramischen Entladungsgefäßen mit elementaren metallischen Zusätzen, derart, daß die Hg- Dosis einen Wert von typ. < 50 mg/ccm bevorzugt ca. <10 - 1 mg/ccm unterschreitet. Am besten sollte er 1 mg/cm3 unterschrieten.
Als metallische Zusätze (neben Hg) eignen sich Metalle M, die leicht flüchtige Metallahlogenide MXn (mit X = J, Br, Cl) bilden, welche auch als Metallhalogenid in der Lampe gefüllt sind, wie z.B. In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sn , Sc weiterhin .
Die Metallhalogenid-Füllung kann dabei insbesondere durch Hg-Halogenide HgX2 (z.B. HgI2, HgBr2, HgC12) derart angereichert sein, daß die Brennspannung in einem größeren Bereich eingestellt werden kann. Der Startgasdruck (typ. Ar, shcwerere Edelgase oder deren Mischung) der Lampen beträgt 15-1000 mbar kalt.
Typische Dosis der elementaren Metall-Komponente ist 0.1- 15 mg/ccm abhängig vom Metalltyp.
Zur Verbesserung der Lichtfarbe und des Rotanteiles können außerdem Metall-Halogenide des Li, Na, Ca einzel oder in Mischung als Zusätze verwendet werden.
Der Startgasdruck (typ. Ar , Edelgase oder deren Mischung) der Lampen beträgt insbesondere 25-1000 mbar.
Typische Volumina des keramischen Entladungsgefäßes sind in Tab. 1 dargestellt.
Tab . 1
Sollvolumina bei keramischem Entladugnsgefäßen
Figure imgf000007_0001
Beispiele :
Heißwiederzündbares keramisches Entladungsgefäß mit bau- chiger Kontur:
20W-Lampe mit Brennervolumen von 80 mm3:
Füllungsbestandteile: Hg
35W-Lampe 160 mm3
70W-Lampe 375 mm3
70W-Beispiele mit geringem oder geringem/keinem Hg-Anteil mit / In-Halogenid / metallischem Zn-Zusatz.
Die Lampenkonstruktion kann im Außenkolben leitfähige Zündhilfen enthalten (z.B. kapazitive, aufgesinterte oder über Aufpressen ankontaktierte Leiterführungen, die eine kapazitive Kopplung der Elektrodenpotentiale an der Außenwand des Entladungsgefäßes erzeugen und dadurch überhöhte Feldstärken in den Bereichen der Elektrodenspitzen bzw. entlang des Elektroden-Durchführungs-Schaftes erzeugen. ) . Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausfuh- rungsbeispiele naher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Hochdruckentladungslampe mit Entladungsgefaß;
Figur 2-5 weitere Ausfuhrungsbeispiele.
Bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung
Figur Ia und Ib zeigen schematisch je eine Entladungslam- pe 1. Sie ist ihrem Wesen nach eine Keramik-Lampe. Das Entladungsgefaß 2 aus A12O3-Keramik hat einen gegebenen Innendurchmesser ID, beispielsweise 2 bis 5 mm Innendurchmesser ID, und eine gegebene Innenlange IL, beispielsweise 10 bis 15 mm Innenlange IL. Die Füllung enthalt beispielsweise NaJ, NaBr, InBr, InJ, CeJ3, CeBr3, Xe, HgJ2 und Hg. Das Entladungsgefaß enthalt zwei Elekt- roden, die sich gegenüberstehen.
Das Entladungsgefaß ist langgestreckt (Figur Ia) mit abgerundeten Enden oder bauchig (Figur Ib) .
Die Lampe hat einen Außenkolben und einen keramischen Sockel .
Figur 2 zeigt ein langestrecktes, abgerundetes Entladungsgefaß 2 im Detail mit Bemaßung.
Tab. 2a zeigt mehrere Füllungen für Entladungsgefaß gemäß Figur 2. Tab. 2b zeigt Füllungen für Entladungsgefaße mit bauchiger Form. ab. 3 zeigt die Zusammensetzung einer Schmelze für Tab. 2a. Tab. 4 zeigt Füllungen für elliptische Entladungsgefaße .
Tab. 5 zeigt Schmelzenzusammensetzungen für die Füllungen aus Tab. 4
Figur 3 zeigt Darstellungen eines weiteren Ausfuhrungs- beispiels einer Lampe in zwei um 90° gedrehten Ansichten (Figur 3 und 3b) .
Figur 4 zeigt eine Lampe mit langgestrecktem abgerundeten Entladungsgefäß in einem evakuierten Außenkolben.
Figur 5 zeigt zwei um 90° gedrehte Seitenansichten einer Lampe mit Zundstreifen 20 aus Pt, der außen am Entladungsgefaß entlanggeführt ist. Er ist achsparallel und erstreckt sich vom ersten Ende 21 über das Entladungsvolumen 22 bis zum zweiten Ende 23. An das Ende setzen jeweils noch Kapillaren 24 an.
Tab. 2b Füllungen in Zn-Lampen
Figure imgf000010_0001
Tab. 3
Beispiel MH-Füllung
Schmelzen zusammen setzung
Figure imgf000011_0001
CO CM
I
O
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
m
73 V) >
N DO
m O
Figure imgf000013_0001
m
Fortsetzung Tab. 2a
m
73 V) >
N DO
73 m O m ι—
Figure imgf000014_0001
Tab. 4
m
73 V) >
N DO
73 m O m ι—
Figure imgf000015_0001
m
CΛ
>
DO
73 m
O m
Figure imgf000016_0001
Tab. 5
m
3 >
N DO
m o m ι—
Figure imgf000017_0001

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß, das zwei Elektroden und eine Metallha- logenidfüllung in einem Entladungsvolumen V enthält, wobei die Füllung ein Startgas enthält, ausgewählt aus der Gruppe der Edelgase einzeln oder in Mischung, wobei die Füllung weiterhin Metallhalogenide enthält, ausgewählt einzeln oder in Mischung aus der Gruppe MXn, wobei M ein Vertreter aus der Gruppe In, Zn, Mg, Mn, Al, Tl, Sn , Sc, Hg ist, und wobei X ein Vertreter aus der Gruppe J, Br, Cl ist, wobei weiterhin in der Füllung ein metallischer Anteil von M im stöchiometrischen Überschuss gegenüber MXn enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des metallischen Anteils im Bereich 0,1 bis 20 mg/cm3 beträgt.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung gleichzeitig zu jedem enthaltenen Metallhalogenid MXn auch das zugehörige Metall M im Überschuss enthält.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Konzentration von Hg in der Füllung maximal 1 mg/cm3 beträgt und insbesondere null ist.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung gebundenes Hg in
Form des Halogenids HgX2 enthält.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung mindestens eines der Metallhalogenide NaX, LiX, CaX2 enthält.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung zusätzlich mindes- tens ein Halogenid der Seltenerdmetalle SE in Form von SEX3 enthält, wobei SE insbesondere Ce ist.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Entladungsgefäß ein Zündhilfsmittel an der Außenwand aufweist.
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