DE2106447C2

DE2106447C2 - Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe mit einem Zusatz von Metallhalogeniden

Info

Publication number: DE2106447C2
Application number: DE19712106447
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Ing. Dobrusskin; Helmut Dr.-Ing. 8021 Taufkirchen Leyendecker
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1971-02-11
Filing date: 1971-02-11
Publication date: 1983-02-17
Also published as: GB1378188A; ES399456A1; HU162684B; FR2125360A1; IT948855B; FR2125360B1; DE2106447A1; JPS568466B1; BR7200753D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe mit Metallhalogenidzusatz. Die Lampen haben ein Entladungsgefäß aus Quarzglas mit in das Entladungsgefäß ragenden Elektroden aus schwer schmelzbarem Metall, deren Abstand voneinander ein Mehrfaches des Entladungsgefäßdurchmessers beträgt, und je einer mit den Elektroden verbundenen vakuumdichten Folieneinschmelzung, wobei ein Außenkolben das Entladungsgefäß umgibt Als zusätzliche Füllung zum Quecksilber enthält das Entladungsgefäß Halogenide von Seltenen Erden und gegebenenfalls Thallium sowie ein Edelgas.

Bei solchen Lampen ist es bekannt, mehrere Elemente, unter denen mindestens eine Seltene Erde sein kann, als Halogenverbindung dem Quecksilber zuzusetzen. In der FR-PS 15 56 885 ist eine Hochdruck- eo entiadungsiampe beschrieben, bei der die Füllung neben Quecksilber mindestens eine Seltene Erde aus der Gruppe Thulium, Erbium, Holmium enthält sowie Thallium und Halogen in bestimmter Menge. Entsprechend den angegebenen Beispielen weist die Füllung vorzugsweise eine (z. B. nur Thulium oder nur Holmium) oder höchstens zwei (z. B. Holmium und Thulium) Seltene Erden auf. Bei der zuletzt genannten Füllung mit Holmium und Thulium ist zusätzlich noch eine Leuchtstoffschicht auf dem Außenkolben aufgebracht

Nach der DE-AS U 53 453 ist eine Hochdruckentladungslampe bekannt, bei der ganz allgemein die Verwendung von Halogeniden eines oder mehrerer Metalle der Seltenen Erden beansprucht ist, wobei diese aus einer farblosdurchsichtigen Schmelze bestehen. Als Seltene Erden werden vorzugsweise Ceroder Lanthan verwendet Bei dem hier vorliegenden Lampeiuyp sollte der Bogen entweder in einer Kapillare brennen oder er sollte durch ein Magnetfeld an die Gefäßwand gedruckt werden.

Um eine Lampe mit guten Farbwiedergabeeigenschaften — das farbige Aussehen beleuchteter Objekte wird durch die spektrale Strahlungsverteilung der beleuchtenden Lichtquelle beeinflußt — zu erhalten, wurde gemäß der GB-PS 1138 913 zum Beispiel vorgeschlagen, daß Dysprosiumjodid und Thslliumjodid der Quecksilberfüllung zugesetzt wird. Man erreicht damit einen Farbwiedergabeindex R_x von etwa 85. Der Farbwiedergabeindex ist ein Maß für die Farbwiedergabeeigenschaft und gibt die Übereinstimmung des Farbeindrucks von Objekten bei Beleuchtung durch eine Lichtquelle mit dem Farbeindruck des gleichen Objekts bei Beleuchtung durch eine Bezugslichtart wieder.

Das Ziel der Erfindung ist es nun, eine Lampe mit einem noch höheren Farbwiedergabeindex zu erhalten.

Die Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe, die aus einem Entladungsgefäß aus Quarzglas mit in das Entladungsgefäß ragenden Elektroden aus schwer schmelzbarem Metall, deren Abstand ein Mehrfaches des Entladungsgefäßdurchmessers beträgt, und je einer mit den Elektroden verbundenen vakuumdichten Folieneinschmelzung sowie einem das Entladungsgefäß umgebenden Außenkolben besteht und als zusätzliche Füllung zum Quecksilber Halogenide von Seltenen Erden und ggf. Thallium sowie ein Edelgas enthält ist erfindungsgemäß dadurch gekeozeichnet, daß das Entladungsgefäß Halogenide von mindestens drei Elementen mit ähnlicher mittlerer Anregungsenergie enthält, unter denen sich mindestens die drei Seltenen Erden Dysprosium, Holmium und Thulium in einer Gesamtmenge von 03 bis 1,2 mg/cm Bogenlänge zu gleichen Anteilen befinden.

Die Auswahl von Elementen mit möglichst gleicher mittlerer Anregungsenergie ist für die Erfindung wesentlich, da bei anderer Wahl die Strahlung der Elemente mit höherer Anregungsenergie vermindert würde zugunsten der Elemente mit niedrigerer Anregungsenergie und damit die Gesamtstrahlung — wie bisher — geringer wäre.

Bezüglich der Farbwiedergabe der erfindungsgemäßen Lampe ergab sich überraschenderweise, daß der erzielte Farbwiedergabeindex höher ist als aus einer reinen Superposition der Spektren der Einzelkomponenten zu erwarten wäre. Das läßt sich vielleicht daraus erklären, daß durch die sich addierenden Partialdrucke und den dadurch höheren Gesamtdruck sich die Anregungsbedingungen für jede der einzelnen Komponenten verbessern, wodurch der Kontinuumanteii des Spektrums erhöht wird, was sich sowohl auf die Lichtausbeute wie auf die Farbwiedergabe günstig auswirkt. So ergibt sich ein mit den bisher bekannten Lampen noch nie erreichter Farbwiedergabeindex von über 95, was die Lampe gemäß der Erfindung vorzüglich geeignet macht für Farbfernsehaufnahmen, beispielsweise bei Sportveranstaltungen in großen Stadien.

Ein weiterer großer Vorteil liegt darin, daß die Wandbelastung des Entladungsgefäßes gering gehalten werden kann (zwischen 8 und 20 W/cm²), Um gleich günstige Anregungsbedingungen, wie in der erfindungsgemäßen Lampe mit mindestens drei Seltenen Erden zu erzielen, müßte die Wandbelastung z, B, bei einer Lampe mit mehreren Elementen, unter denen nur eine Seltene Erde, z. B. Dysprosium, ist, um etwa des 5fache höher liegen und würde damit bei der vorliegenden Lampenart unzulässige Werte erreichen.

Den Seltenen Erden Dysprosium, Holmium und Thulium können noch weitere Seltene Erden, wie Erbium, zugesetzt sein. Als günstig hat sich erwiesen, daß die Gesamtmenge der Seltenen Erden zwischen 0,5 und 0,9 mg/cm Bogenlänge liegt. Auch ein Zusatz von ThalHumhalogenid ist vorteilhaft (erhöht den Lichtstrom) sowie ein Zusatz von CSsiumhalogenid zur Stabilisierung der Entladung. Die genannten Elemente, wie die Seltenen Erden, das Thallium und das Cäsium, sind vorzugsweise in Form von Jodiden im Entladungsgefäß enthalten.

ίη den Figuren ist ein Ausführungsbcispie! der Lampe gemäß der Erfindung wiedergegeben.

F i g. 1 zeigt die Lampe,

Fig.2 die spektrale Strahlungsflußverteilung der Lampe.

In Fig. 1 hat das zylindrische Entladungsgefäß 1 aus Quarzglas einen Innendurchmesser von 31 mm, das Volumen beträgt 130 cm³. An jedem Ende des Gefäßes befindet sich je eine Elektrode 2 und 3 aus mit ThO2 aktiviertem Wolfram. Die Elektroden 2 und 3 sind mittels Folieneinschmelzungen 4 und 5 mit den Stromzuführungen 6 bzw. 7 verbunden. Der Elektrodenabstand beträgt 155 mm. Die Enden des Entladungsgefäßes sind mit einem die Wärmestrahlen reflektierenden Belag 8 bzw. 9 aus Zirkonoxid versehen. Dabei ist, wenn senkrechte oder schräge Brennlage der Lampe vorgesehen ist, die von dem Belag 8 bedeckte Fläche des dem Schraubsockel 12 nahen Entladungsgefäßendes geringer als die vom Belag 9 bedeckte Fläche des anderen Entladungsgefäßendes. Das Entladungsgefäß 1 ist mit den Halterungen 10,11 in einem an einem Ende mit dem Schraubsockel 12 versehenen Hüllgefäß 13 angeordnet Die Füllung des Entladungsgefäßes besteht aus einem Zündgas, ζ,Β. Ar von 4000Pa, 80 mg hg, 3 mg Tm, 3 mg Ho, 3 mg Dy, 25 mg HgJ₂,12 mg TIJ und 3 mg CsJ zur Stabilisierung des Bogens. Die Konstruktionsdaten und die Füllmengen gelten für eine Lampe mit einer Leistungsaufnahme von 3,5 kW, die mit 18 A und an einer Spannung von 380 V betrieben wird. Der Lichtstrom beträgt 325 0001m, die Lichtausbeute 93 lm/W. Die ähnlichste Farbtemperatur ist 6000 K, der Farbwiedergabeindex R₃ = 95.

Bei einer Leistungsaufnahme der Lampe von 250 W hat das Entladungsgefäß einen Innendurchmesser von 14 mm und ein Volumen von 53 cm³. Der Elektrodenabstand beträgt 25 mm. Die Füllung besteht aus Ar von 4000Pa 10 mg Hg, lmgTm, 1 mn Ho, 1 mg Dy, 12 mg Hgj2und 1 mg CsJ.

In der F i g. 2 ist die auf einen Lichtstrom von 1000 Im normierte spektrale Strahlungsflußverteilung der 3,5 kW-Lampe im Vergleich mit Tageslicht D 55 mit einer Farbtemperatur von 5500 K. wiedergegeben. Die Figur läßt erkennen, wie gut die Annäherung der spektralen Energieverteilung der erfindungsgemäßen Lampe an die Tageslichtkurve mit einer ähnlichsten Farbtemperatur von 5500 K ist.

Außer der Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Lampe aufgrund ihrer guten Farbwiedergabeeigenschaften für Farbfernseh-Life-Aufnahmen hoher Qualität sowie für Beleuchtung von Stadien und Messehallen ist die Lampe wegen ihrer tageslichtähnlichen Farbe auch überall dort geeignet, wo eine Zusatzbeleuchtung zum Tageslicht erforderlich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

LQuectailberdarnpf-HoehdruckentJadungslampe, die aus einem Entladungsgefäß aus Quarzglas mit in das Entladungsgefäß ragendea Elektroden aus schwer schmelzbarem Metall, deren Abstand ein Mehrfaches des Entladungsgefäßdurchmessers beträgt, und je einer mit den Elektroden verbundenen vakuumdichten Folieneinschmelzung sowie einem das Entladungsgefäß umgebenden Außenkolben besteht und als zusätzliche Füllung zum Quecksilber Halogenide von Seltenen Erden und gegebenenfalls Thallium sowie Edelgas enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß Halogenide von mindestens drei Elementen mit ähnlicher mittlerer Anregungsenergie enthält, unter denen sich mindestens die drei Seltenen Erden Dysprosium, Holmium und Thulium in einer Gesamtmenge von 0,3 bis 1,2 mg/cm Bogenlänge zu gleichen Asteilen befinden.
2. Quecfcsilberdampf-Hochdnickentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß zusätzlich Halogenid von Erbium enthält.
3. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß zusätzlich Cäsiumhalogenid enthält
4. Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennezeichnet, _Μ daß das Entladungsgefäß die Jodide der genannten Elemente enthält
5. Quec&silberdampf-Hockdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge der Seltene.. Erden zwischen 0,5 und 0,9 mg/cm Bogenlänge liegt
6. Quecksilber-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandbelastung des Entladungsgefäßes zwischen 8 und 20 W/cm² liegt