DE1814095C3

DE1814095C3 - High pressure mercury metal halide discharge lamp

Info

Publication number: DE1814095C3
Application number: DE19681814095
Authority: DE
Inventors: Daniel Alfred Cedar Grove Larson; Gerald T. Somerset Scanlon
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1967-12-19
Filing date: 1968-12-11
Publication date: 1978-04-20
Also published as: GB1189910A; DE1814095A1; DE1814095B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe mit einem langgezogenen, ein vorgegebenes Volumen aufweisenden Entladungsgefäß, mit Elektroden, die innerhahlb des Entladungsgefäßes an dessen Enden angeordnet sind und eine vorgegebene Bogenlänge definieren und mit einer in dem Entladungsgefäß vorgesehenen Füllung, die aus Quecksilber, Thallium, Jod und metallischem Dysprosium sowie einem ionisierbaren Zünd-Edelgas bestehtThe invention relates to a high-pressure mercury-metal halide discharge lamp with an elongated discharge vessel having a predetermined volume, with electrodes which are arranged inside the discharge vessel at its ends and Define a predetermined arc length and with a filling provided in the discharge vessel, which consists of Mercury, thallium, iodine and metallic dysprosium as well as an ionizable ignition inert gas

Bisher wurden relativ kleine Kurzbogenlampen, die bis zu 500 Watt ausgelegt waren, ausschließlich als y> fotografische Projektionslampen oder zur Studiobeleuchtung bei fotografischen oder Fernsehaufnahmen verwendet Die bisher verfügbarem Kurzbogenlampen hatten den Mangel, daß sie entweder eine gute Farbwiedergabe, aber einen niedrigen Wirkungsgrad (Lichtausbeute) oder einen hohen Wirkungsgrad, aber eine schlechte Farbwiedergabe zeigten. Ein Beispiel für Kurzbogenlampen, die eine gute Farbausbeute, aber einen niedrigen Wirkungsgrad haben, sind Xenonlampen. Diese produzieren nur 25 Lumen pro Watt Im Gegensatz dazu haben beispielsweise Quecksilberkurzbogenlampen eine schlechte Farbwiedergabe, aber einen hohen Wirkungsgrad; sie erzeugen etwa 50 Lumen pro Watt. Xenonlampen sind bisher zur Studiobeleuchtung, für Farbprojektionssysteme und als Sonnensimulator verwendet worden. Quecksilberlampen sind dagegen meistens zur Schwarz-Weiß-Projektion und als Suchlampen verwendet worden. Sowohl für Sonnensi-So far, relatively small arc lamps that were designed up to 500 watts, were exclusively as y> photographic projection lamps or used for studio lighting in photographic or television recordings The previously available arc lamps have a defect that they are either a good color reproduction, but a low efficiency (light output) or showed high efficiency but poor color rendering. Xenon lamps are an example of short-arc lamps that have a good color yield but a low degree of efficiency. These produce only 25 lumens per watt. In contrast to this, mercury short-arc lamps, for example, have poor color rendering but are highly efficient; they generate around 50 lumens per watt. Xenon lamps have hitherto been used for studio lighting, for color projection systems and as sun simulators. Mercury lamps, on the other hand, have mostly been used for black and white projection and as search lamps. Both for sun

6565 mujationszwecke als mich zur Erzeugung von Suchlicht sind im allgemeinen beträchtliche Leistungen erforderlich.mujation purposes than me for generating search light considerable effort is generally required.

Eine ideale Lichtquelle soll geringe Abmessungen haben, und das mit dieser Lichtquelle erzeugte Licht soll ein breites Spektrum und eine gute Farbwiedergabe aufweisen, so daß es für Farbprojektionszwecke, zur Farbfotografie und zur Studiobeleuchtung beim Farbfernsehen verwendet werden kann.An ideal light source should have small dimensions, and the light generated with this light source should have a wide spectrum and good color rendering, making it suitable for color projection purposes Color photography and can be used for studio lighting in color television.

In dem älteren DE-Patent 1589400 ist bereits eine Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe mit einer im Entladungsgefäß vorgesehenen Füllung vorgeschlagen worden, welche, bezogen auf die Entladungsbogenlänge, in cm 53 bis 8,0 Milligramm Quecksilber, 0,2 bis 3,0 Milligramm Thalliumjodid, 0,8 bis 3,2 Milligramm Quecksilberjodid und 0,2 bis 0,8 Milligramm metallisches Dysprosium enthält Eine solche Entladungslampe besitzt eine angenehme Farbe (große Anzahl von Linien im sichtbaren Bereich) und ausgezeichnete Farbwiedergabeeigenschaften besonders im roten Bereich des Spektrums bei einem hohen Wirkungsgrad.In the older DE patent 1589400 is already one High-pressure mercury metal halide discharge lamp with one provided in the discharge vessel Filling has been proposed, which, based on the discharge arc length, in cm 53 to 8.0 milligrams Mercury, 0.2 to 3.0 milligrams of thallium iodide, 0.8 to 3.2 milligrams of mercury iodide and 0.2 to 0.8 milligrams of metallic dysprosium contain one Discharge lamp has a pleasant color (large number of lines in the visible area) and excellent color rendering properties especially in the red part of the spectrum at a high level Efficiency.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Entladungslampe der eingangs genannten Art anzugeben, die eine hohe Lichtausbeute bei guter Farbwiedergabe aufweistThe present invention is based on the object of providing a further improved discharge lamp Specify the type mentioned at the beginning, which has a high light output with good color rendering

Diese Aufgabe viird bei einer Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Füllung 0,05 bis 0,5 Milligramm Thalliumjodid pro cm³ des Volumens des Entladungsgefäßes, 0,07 bis 0,5 Milligramm metallisches Dysprosium pro cm³ dieses Volumens, 0,2 bis 1,5 Milligramm Quecksilberjodid pro cm³ dieses Volumens und 5 bis 25 Milligramm Quecksilber pro cm³ dieses Volumens enthältThis object viird in a high-pressure mercury-metal halide discharge lamp of the type mentioned is achieved according ^{to the invention in that the filling 0.05 to 0.5 milligrams of thallium iodide per cm 3 of} the volume of the discharge vessel, 0.07 to 0.5 milligrams of metallic dysprosium per cm ^{3 of} this volume, 0.2 to 1.5 milligrams of mercury iodide per cm ^{3 of} this volume and 5 to 25 milligrams of mercury per cm ^{3 of} this volume

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnetRefinements of the inventive concept are characterized in the subclaims

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird iri folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe, die mit nur einem Anschlußende versehen ist; undF i g. 1 is a side view of a high pressure mercury-metal halide discharge lamp, which is equipped with only a terminal end is provided; and

F i g. 2 ein Diagramm der spektralen Lichtverteiiung einer derartigen Entladungslampe.F i g. 2 shows a diagram of the spectral light distribution such a discharge lamp.

F i g. 1 zeigt eine konventionelle Entladungslampe, die mit der Bezugszahl 10 versehen ist und ein inneres Entladungsgefäß 12 aus Quarz oder einem anderen Strahlung mit hoher Temperatur durchlassenden Material enthält Das innere Entladungsgefäß 12 enthält zwei Wolframelektroden 14, von denen mindestens eine thermionisch emittiert. Um das innere Entladungsgefäß 12 fest zu lagern und mit einer Leistungsquelle zu verbinden, ist es innerhalb eines röhrenförmigen äußeren Kolbens 16 mittels Leitern 18 und 20 gehalten, welche untereinander einen Abstand aufweisen und an einem Ende in einem herkömmlichen GlasfuÖ 22 sitzen.F i g. Fig. 1 shows a conventional discharge lamp, denoted by the reference numeral 10, and an inner one Discharge vessel 12 made of quartz or another radiation with a high temperature permitting Material contains The inner discharge vessel 12 contains two tungsten electrodes 14, of which at least one thermionically emitted. In order to mount the inner discharge vessel 12 firmly and with a power source connect it is held within a tubular outer piston 16 by means of conductors 18 and 20, which are at a distance from one another and sit in a conventional glass base 22 at one end.

Die Leiter 18 und 20 sind mit den Elektroden 14 über herkömmliche Leitungsdrähte und eine bandförmige Dichtungseinheit 19 verbunden. Um die Lampe 10 geeignet halten zu können, ist eine Fassung 24 vorgesehen, die an dem abgedichteten Ende des äußeren Kolbens 16 befestigt ist Der äußere Kolben und die Fassung 24 bilden zusammen eine Lampeneinheit, welche in Aussehen und Größe den normalen Projektions-Giühlampen entspricht. Soll die Entladungslampe nicht für ein Projektionssystem, sondern beispielsweise als Solarsimulator, zur Studiobeleuch-The conductors 18 and 20 are connected to the electrodes 14 via conventional lead wires and a ribbon-shaped Sealing unit 19 connected. In order to be able to hold the lamp 10 in a suitable manner, a socket 24 is provided which is attached to the sealed end of the outer piston 16 The outer piston and the socket 24 together form a lamp unit which is normal in appearance and size Projection Giühlampen corresponds. Should the discharge lamp not be used for a projection system, but rather for example as a solar simulator, for studio lighting

tung oder zur Farbfotografie verwendet werden, so kann stau der in Fig. 1 gezeigten Fassung 24 eine andere Fassung verwendet werden.device or used for color photography, the version 24 shown in FIG. 1 can jam a other version can be used.

Der Abstand zwischen dem Entladungsgefäß 12 und dem äußeren Kolben 16 kann evakuiert oder mit einem s inerten Gas wie beispielsweise trockenem Stickstoff gefüllt werden. Im allgemeinen werden bei Entladungslampen der beschriebenen Art Entladungsgefäße verwendet, welche ein Innenvolumen von weniger als 3,5 cm³ aufweisen und einen Elektrodenabstand von >o weniger als 10 Millimeter haben.The distance between the discharge vessel 12 and the outer bulb 16 can be evacuated or filled with an inert gas such as, for example, dry nitrogen. In general, with discharge lamps of the type described, discharge vessels are used which have an internal volume of less than 3.5 cm ³ and an electrode spacing of> o less than 10 millimeters.

Bisher bekannte Entladungslampen dieses Typs enthalten im allgemeinen Quecksilber oder Xenon als Füllgas zur Aufrechterhaltung der Entladung. In der Entladungslampe gemäß dem in Rede stehenden Ausfühmngsbeispiel wird während der Herstellung in dem Entladungsgefäß eine Füllung zur Aufrechterhaltung dtr Entladung vorgesehen, welche vorbestimmte Mengen von Thalliumjodid, metallischem Dysprosium, Quecksilberjodid und Quecksilber zusammen mit einem ionisierbaren Zünd-Edelgas bei einem Druck von etwa 60 mm Quecksilbersäule enthält Dazu körnen geringe vorbestimmte Mengen von zusätzlichen Materialien wie beispielsweise Indiumjodid hinzugefügt werden, wodurch gewünschte spezifische Farbkorrekturen oder das Hervortreten einer bestimmten Farbe erreicht werden.Discharge lamps of this type known to date generally contain mercury or xenon as Filling gas to maintain the discharge. In the discharge lamp according to the one in question Embodiment is a filling in the discharge vessel during manufacture dtr discharge provided, which predetermined amounts of thallium iodide, metallic dysprosium, Mercury iodide and mercury together with an ionizable ignition inert gas at a pressure of approx 60 mm of mercury contains small grains predetermined amounts of additional materials such as indium iodide can be added, whereby desired specific color corrections or the emergence of a certain color can be achieved.

Die Entladungslampe gemäß vorliegendem Ausfühmngsbeispiel weist innerhalb des Entladungsgefäßes eine die Entladung aufrechterhaltende Füllung auf, welche etwa 5 bis 25 Milligramm Quecksilber, 0,2 bis 1,5 Milligramm Quecksilberjodid, 0,05 bis 0,5 Milligramm Thalliumjodid und etwa 0,07 bis 0,5 Milligramm Dysprosiummetall pro cm³ des Volumens des Entladungsgefäßes und ferner ein ionisierbares Zünd-Edelgas enthält, welches vorzugsweise Argon unter einem Druck von etwa 60 mm Quecksilbersäule ist.The discharge lamp according to the present exemplary embodiment has a filling that maintains the discharge within the discharge vessel and which contains about 5 to 25 milligrams of mercury, 0.2 to 1.5 milligrams of mercury iodide, 0.05 to 0.5 milligrams of thallium iodide and about 0.07 to 0 , 5 milligrams of dysprosium metal per cm ^{3 of} the volume of the discharge vessel and also contains an ionizable ignition noble gas, which is preferably argon at a pressure of about 60 mm of mercury.

Eine Entladungslampe gemäß F i g. 1 mit einem Volumen des Entladungsgefäßes von 2,76 cm³ und einem Elektrodenabstand von 7 mm ist beispielsweise mit 0,4 Milligramm Thalliumjodid, 0,5 Milligramm metallischem Dysprosium, 1,5 Milligramm Quecksilberjodid und 38 Milligramm Quecksilber sowie mit Argon unter einem Druck von 60 mm Quecksilbersäule gefüllt. Die Entladungslampe arbeitet anfangs mit einem Spannungsabfall von 65 Volt bei einer Leistungsaufnahme von 300 Watt und zieht einen Strom von 5,12 Ampere, Ihr Wirkungsgrad liegt etwa bei 723 Lumen pro Watt. Dabei zeigt sie eine außerordentlich gute Farbwiedergabe bei beleuchteten Objekten. Sie arbeitet mit einer minimalen Kaltflecktemperatur von mindestens 650⁰C.A discharge lamp according to FIG. 1 with a volume of the discharge vessel of 2.76 cm ³ and an electrode spacing of 7 mm is, for example, with 0.4 milligrams of thallium iodide, 0.5 milligrams of metallic dysprosium, 1.5 milligrams of mercury iodide and 38 milligrams of mercury as well as with argon under a pressure of 60 mm column of mercury filled. The discharge lamp initially works with a voltage drop of 65 volts at a power consumption of 300 watts and draws a current of 5.12 amps, its efficiency is around 723 lumens per watt. It shows an extremely good color rendering for illuminated objects. She works with a minimal cold spot temperature of at least 650 ⁰ C.

Die spektrale Lichtverteilung eines Ausführungsbeispiels einer Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe ist aus der Fig.2 ersichtlich. Die geringen Abmessungen der Entladungslampe, das breite Farbspektrum ihres Lichtes und die gute Farbwiedergabe machen sie sowohl ideal für Farbprojektionssysteme als auch zur Farbfotografie sowie zur Studiobeleuchtung bei Farbfemsehaufnahmen. Diese Entladungslampe stellt ferner eine Lichtquelle dar, weiche in vorteilhafter Weise sowohl den hohen Wirkungsgrad konventioneller Quecksilberkurzbogenlampen als auch die gute Farbwiedergabe konventioneller Xenonkurzbogenlampen vereintThe spectral light distribution of an exemplary embodiment of a high-pressure mercury-metal halide discharge lamp can be seen from Fig.2. The small dimensions of the discharge lamp, the wide The color spectrum of their light and the good color rendering make them ideal for color projection systems as well as for color photography as well as for studio lighting for color TV recordings. This discharge lamp also represents a light source, soft in an advantageous manner both the high efficiency conventional mercury short-arc lamps as well as the good color rendering of conventional xenon short-arc lamps united

Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die bei der Herstellung von derartigen Entladungslampen mit einem hohen Wirkungsgrad auftretenden Probleme sehr unterschiedlich von denen sind, die bei der Entwicklung von wesentlich größeren Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampen des additiven Typs auftreten. Der Zündgasdruck muß im allgemeinen mehr als zweimal so hoch sein und die Quecksilbermenge muß entsprechend wesentlich größer sein, um den Bogen zu erzeugen und den gewünschten Spannungsabfall während des Betriebes der Entladungslampe aufrechtzuerhalten. Andererseits müssen die Mengen von Metall und Metalljodiden, die als Zusätze verwendet werden, wesentlich geringer sein, als es für konventionelle Quecksilberdampfentladungslampen des additiven Typs erforderlich istFrom the above statements it can be seen that in the manufacture of such discharge lamps Problems encountered with high efficiency are very different from those encountered with Development of much larger high-pressure mercury vapor discharge lamps of the additive type occur. The ignition gas pressure must generally be more than twice as high and the amount of mercury must be correspondingly be much larger in order to produce the arc and the desired voltage drop during to maintain the operation of the discharge lamp. On the other hand, the amounts of metal and Metal iodides, which are used as additives, can be much less than it is for conventional ones Mercury vapor discharge lamps of the additive type is required

Aus den obigen Ausführungen geht ferner hervor, daß diese Entladungslampe kompakt ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist und daß sie eine gute Farbwiedergabe bei beleuchteten Objekten zeigt Es dürfte si· h deshalb von selbst verstehen, daß eine solche Entladungslampe auf dem Gebiete des Farbfernsehens, der Fotografie und der Beleuchtungstechnik eine große Zukunft hatFrom the above it is also apparent that this discharge lamp is compact and has a high Has efficiency and that it shows good color rendering in illuminated objects It should It goes without saying that such a discharge lamp in the field of color television, photography and lighting technology have a great future

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims;

1. Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe mit einem langgezogenen, ein vorgc- S gebenes Volumen aufweisenden Entladungsgefäß, mit Elektroden, die innerhalb des Entladungsgefäßes an dessen Enden angeordnet sind und eine vorgegebene Bogenlänge definieren und mit einer in dem Entladungsgefäß vorgesehenen Füllung, die aus ·" Quecksilber, Thallium, Jod und metallischem Disprosium sowie einem isolierbaren Zünd-Edelgas besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung 0,05 bis 0,5 Milligramm Thalliumjodid pro cm³ des Volumens des Entladungsgefäßes, 0,07 ¹S bis 0,5 Milligramm metallisches Dysprosium pro cm³ dieses Volumens, 0,2 bis 14 Milligramm Quecksilberjodid pro cm³ dieses Volumens und 5 bis 25 Milligramm Quecksilber pro cm³ dieses Volumens enthält1. High-pressure mercury-metal halide discharge lamp with an elongated discharge vessel having a predetermined volume, with electrodes which are arranged inside the discharge vessel at its ends and define a predetermined arc length and with a filling provided in the discharge vessel, which from · "Consists of mercury, thallium, iodine and metallic disprosium as well as an isolable ignition noble gas, characterized in that the filling is 0.05 to 0.5 milligrams of thallium iodide per cm ^{3 of} the volume of the discharge vessel, 0.07 ¹ S to 0.5 Milligrams of metallic dysprosium per cm ^{3 of} this volume, 0.2 to 14 milligrams of mercury iodide per cm ^{3 of} this volume and 5 to 25 milligrams of mercury per cm ^{3 of} this volume

2. Hochuruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Entladungsgefäßes kleiner als 3,5 cm³ ist2. High-pressure mercury metal halide discharge lamp according to claim 1, characterized in that the volume of the discharge vessel is less than 3.5 cm ³

3. Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Ent- *5 ladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlänge kleiner als3. High pressure mercury metal halide de- * 5 Charge lamp according to Claim 1 or 2, characterized in that the arc length is less than 10 mm ist10 mm

4. Hochdruck-Quecksilber-Metallhalogenid-Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung etwa 0,4 Milligramm Thalliumjodid, etwa 0,5 Milligramm Dysprosium, etwa 1,5 Milligra-.iim Quecksilberjodid und etwa 38 Milligramin Quecksilber mit einer Argonatmosphäre unter einen Druck von etwa 60 Torr enthält.4. High pressure mercury metal halide discharge lamp according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the filling has about 0.4 milligrams of thallium iodide, about 0.5 milligrams Dysprosium, about 1.5 milligra-.i in mercury iodide and about 38 milligrams of mercury with an argon atmosphere under a pressure of about Contains 60 torr.