DE2028781A1 - Hochdruck-Quecksilberdampf Jodid-Entladungslampe - Google Patents
Hochdruck-Quecksilberdampf Jodid-EntladungslampeInfo
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Description
'"■'·■■■ PHN- 4201
ΑηητΗυηο vomi -JQ0 JtHlI 1970
N«V. Philips·Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland
"Hochdruck-Quecksilberdampf-Jodid-Entladungslampe"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Quecksilberdampf
-Jodid-Entladungslampe, die mit einem Entladungsgefäß versehen ist, dessen Wand beim Betrieb der Lampe mit einer
2 Leistung zwischen 10 und 100 ¥ pro cm belastet ist. In
einer derartigen Lampe erfolgt eine Entladung in einer
Gasatmosphäre, die ein Edelgas, Quecksilberdampf und die Jodide eines oder mehrerer Elemente enthält. Das Edelgas
dient zur Förderung der Zündung der Lampe. Bei der Betriebs temperatur der Lampe weist der Quecksilberdampfdruck einen
Wert zwischen etwa 1 und 300 atm. auf und haben sich die Jodide teilweise zersetzt.
Es ist aus der USA-Patentschrift 3 234 421 bekannt, zusätzliche
Elemente in Form der Jodide dieser Elemente in
das Entladungsgefäß einer Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe
einzuführen, wodurch sich die Farbe des ausgesandten Lichtes ändert und die Farbwiedergabe verbessert
wird. In den meisten Fällen wird auch die Lichtausbeute
der Lampe günstig beeinflußt.
In der erwähnten USA-Patentschrift wird z. B. eine Lampe
PHN 4201 - 2 -
009882/1442
202871ί
beschrieben, die neben einem Edelgas und Quecksilber noch Natriumiodid und/oder Lithiumiodid enthält« Die
Lampe enthält einen Überschuß an Natrium- und gegebeüenfalls
Lithiumiodid, d. h., daß beim Betrieb der Lampe noch unverdampftes Natriumiodid bzw» Lithium-jödid vorhanden
ist. Im Zusammenhang mit der Dosierung dieser Alkalijodide in der Lampe wird in der Praxis ein sehr
großer Überschuß verwendet. Die erwähnten Alkali-odide
liefern einen erheblichen Beitrag zu dem gelben und dem
roten Teil des Spektrums der von der Lampe ausgesandten Strahlung, Eine besonders hohe Lichtausbeute und eine für
allgemeine Anwendungen befriedigende Farbwiedergabe werden dadurch erreicht, daß in diese Lampe noch die
Jodide von Thallium und Indium eingeführt werden. Das sichtbare Spektrum der von der Lampe ausgesandten Strahlung weist dann viers und bei Verwendung von Lithium
sechs, starke Emissionslinien dieser Elemente auf.
FUr diejenigen Anwendungen, bei denen an die Widergabe
von Farben besonders strenge Anforderungen gestellt werden, ist eine Ergänzung des Spektrums erforderlich.
Insbesondere, wenn die Lampe neben Tageslicht verwendet wird, wie bei Film- und Farfeferasehaufnahmen, ist ®b erwünscht,
daß das Spektrum der von der Lampe ausgesandten Strahlung dem kontinuierlichen Tageslicht-Spektrum möglichst
nahe kommt. Dies könnte dadurch erreicht werden, daß Elemente in die Lampe eingeführt werden, die im sichtbaren
Gebiet viele Emissionsünien aufweisen, wie die seltenen
Erden· Versuche haben jedoch ergeben, daß beim Einführen der Jodide seltener Erden in eine Höchdruek-Clueeksilberdampf-Jodid-Entladungslampe
der Sträh2uBgg$f#itrag äieser
Elemente in erheblichem Maße von der Emission der Eiemetite
Natrium und Lithium unterdrückt wird; welche iiöEieRte in
OÖ9882/U42
■■'..'.■■'■'■ - 3 - . .. ....■'■
202S781
der Lampe vorhanden sein müssen, um den vorwiegend blauen
Eindruck der Strahlung der seltenen Erden auszugleichen»
Eine Hochdruck-Quecksilberdampf-Jodid-Entladungslampe
nach der Erfindung mit einem Entladungsgefäß, dessen Wand
beim Betrieb der Lampe mit einer Leistung zwischen 10 und
100 W pro cm belastet ist und das eine Menge Edelgas,
■z
0,5 bis 40 mg Quecksilber pro cnr Inhalt des Entladungsgefäßes, eine derartige Menge Natrium und/oder Lithium
in Form von Natriumiodid bzw. Lithiumiodid, daß beim
Betrieb unverdampftes Natriumiodid und/oder Lithiumiodid
vorhanden ist, und 0 bis 15 Gew.# Thallium (auf die j
Menge Quecksilber berechnet) enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß Titan in einer Menge
zwischen 0,01 und 5 Gew.-tf. der vorhandenen Quecksilbermenge
enthält, und daß die Jodmenge mindestens derart groß ist, daß das vorhandene Natrium, Lithium, Thallium und
Titan zu Natriumiodid, Lithiumiodid, Thalliumjodid bzw.
Titandijodid gebunden werden kann und höchstens zweimal
größer als diese Menge ist.
Eine Lampe nach der Erfindung enthält eine geringe Menge Titan;)odid, wodurch das Spektrum der ausgesandten Strahlung
im Bereich zwischen 400 und 650 nm mit einer Vielzahl
von Emissionslinien ergänzt wird. Infolgedessen weist die (| von der Lampe ausgesandte Strahlung eine Spektralverteilung
auf, die dem Spektrum von Tageslicht sehr nahe kommt. Außerdem kann die Lampe eine hohe Lichtausbeute aufweisen.
Wie die bekannten Lampen, enthält eine Laape nach der Erfindung
einen Überschuß an Natrium- und/oder Lithiumiodid. Es hat sich herausgestellt, daß die Eaission des
Titansdurch das Vorhandensein des Natriuas und/oder des Lithiums nur in geringen Maße beeinflußt wird. Eine Lampe
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nach der Erfindung kann weiter Thallium enthalten. Insbesondere in denjenigen Fällen, in denen neben einer befriedigenden
Farbwiedergabe auch eine hohe Lichtausbeute erforderlich ist, ist der Zusatz von Thallium zu der Entladungsatmosphäre
erwünscht.
Die Menge Quecksilber im Entladungsgefäß einer Lampe nach
der Erfindung soll zwischen 0,5 und 40 mg pro cm Inhalt
des Entladungsgefäßes gewählt werden. Es hat sich herausgestellt, daß die Menge Titan in einer Lampe nach der
Erfindung zwischen 0,01 und 5 Gew.?i (berechnet auf die vorhandene Quecksilbermenge) liegen soll. Wenn die verwendete Titanmenge außerhalb dieser Grenzen liegt, werden
für die Praxis weniger gut brauchbare Lampen erhalten. Wenn in der Lampe Thallium vorhanden ist, soll die Menge Thallium
nicht mehr als 15 Gew.# (berechnet auf die Menge Quecksilber)
betragen.
Die Gesamtmenge an Jod in einer Lampe nach.der Erfindung
soll mindestens derart groß sein, daß das vorhandene Natrium, Lithium, Thallium und Titan zu Natriumiodid,
Lithiumiodid, Thalliumjodid bzw. Titandijodid gebunden
werden kann, während sie nicht mehr als zweimal diese Mindestmenge betragen soll. Das Jod kann in elementarer
Form in das Entladungsgefäß eingeführt werden. In' den
meisten Fällen wird das Jod aber in Form von Jodiden der anderen in das Entladungsgefäß einzuführenden Elemente
dosiert.
Vorzugsweise enthalten Lampen nach der Erfindung eine Menge Quecksilber zwischen 0,3 und 30 mg pro cnr Inhalt
des Entladungegefäßes. Bei diesen Mengen wird nämlich eine stabilere Entladung erhalten/
- 5 . 009882/1442
Durch Änderung des Titan- und gegebenenfalls des Thalliumgehaltes einer Lampe nach der Erfindung innerhalb der
vorerwähnten Grenzen können die Farbtemperatur und der
Farbeindruck der ausgesandten Strahlung beeinflußt und an die für eine gegebene Anwendung gestellten Anforderungen
angepaßt werden.
Für Lampen mit einer verhältnismäßigen niedrigen Wandbelastung, und zwar zwischen 10 und 30 W/cm , beträgt die
Quecksilbermenge vorzugsweise 0,5 bis 5 mg pro awr
Inhalt des Entladungsgefäßes. Es hat sich herausgestellt, daß die günstigsten Ergebnisse in bezug auf Farbwieder- "
gäbe und Lichtausbeute erzielt werden, wenn die Menge
Titan zwischen 0,1 und 2 Gew.% der Quecksilbermenge und die Thalliummenge zwischen 1 und 15 Qev.% der Quecksilbermenge
gewählt wird. Derartige Lampen werden z. B. in denjenigen Fällen verwendet, in denen eine lange Lebensdauer
erforderlich ist, wie bei Straßenbeleuchtung.
Für Lichtquellen mit einer verhältnismäßig hohen Wandbelastung, und zwar zwischen 30 und 100 W/cm , wie dies bei
Lampen mit großer Helligkeit erforderlich ist, wird vorzugsweise eine Menge Quecksilber zwischen 5 und 30 mg pro cm
Inhalt des Entladungsgefäßes verwendet. Lampen dieser |
Art werden nach der Erfindung vorzugsweise mit 0,01 bis
0,1 Gew,% Titan und mit 0,5 bis 10 Gew.% Thallium (berechnet
auf die Menge Quecksilber) versehen. Derartige Lampen können z. B. in tragbaren Beleuchtungsapparaten
Anwendung finden.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben» Es ssöigeni
- 6 009882/1442
Fig. 1 eine Lampe nach der Erfindung,
Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Lampe nach der Erfindung und
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Spektralverteilung der ausgesandten Strahlung einer Lampe nach der Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet 1 das aus Quarzglas bestehende Entladungsgefäß
einer Hochdruck-Quecksilberdampf-Jodid-Entladungslampe
nach der Erfindung. An den beiden Enden des Entladungsgefäßes 1 ist eine Quetschung 2 bzw. 3 gebildet!
in diese Quetschungen sind Stromzuführungsglieder 4 bzw. :?
eingeschmolzen. Diese Stromzuführungsglieder sind innerhalb des Entladungsgefäßes mit Wolframelektroden 6 und 7 verbunden,
zwischen denen beim Betrieb die Entladung stattfindet. Das Entladungsgefäß 1 ist in einer z. B. aus Hartglas bestehenden
Außenumhüllung 8 angeordnet, die an einem Ende eine Quetschung 9 aufweist, durch die Stromzuführungsdrähte
10 und 11 vakuumdicht hindurchgeführt sind. Die StromzufUhrungsdrähte
10 und 11 sind mit den Stromzuführungsgliedern 4 und 5 verbunden und dienen zugleich als
Stützklemmen für das Entladungsgefäß· Das Entladungsgefäß 1 hat einen Innendurchmesser von 15,5 m und einen
Inhalt von 7»5 cm . Der Abstand zwischen den Elektroden
beträgt 41 mm,
Fig. 2 zeigt eine Lampe nach der Erfindung mit einer verhältnismäßig
hohen Wandbelastung, die ohne Außenumhüllung verwendet werden kann. 11 bezeichnet das aus Quarzglas bestehende Entladungsgefäß, das einen Innendurchmesser von
15,5 mm und einen Inhalt von 5 car hat» Die Elektroden 12 und 13 haben einen gegenseitigen Abstand von 15 mm und
„ 7 _ 000882/1442
- 7 - - ' ■ -■■■■■■
sind mit Hilfe von Stromzuführungsgliedern 14 bzw.
mit Kontaktklemmen 16 und 17 verbunden.
Das Entladungsgefäß einer Lampe nach Fig. 1 wurde mit
25 mg Hg
0,05 mg Tl 30 mg NaJ 20 mg LiJ
1,0 mg HgJ2 (
2,0 mg TlJ
und ferner mit einem Gemisch von Neon und Q,5# Argon bis
zu einem Druck von kO Torr gefüllt. Von dieser Lampe wurden gemessen:
Lampenstrom 3f3O A
Bogenspannung 122 V
Leistung 378 W
Lichtausbeute 66,7 Lumen/W.
Der Farbeindruck dieser Lampe war weiß. Die Farbtempera- |
tür betrug etwa 55OO°K und die Farbwiedergabe war ausgezeichnet·
Die Spektralverteilung dieser Laape ist in Flg. dargestellt. In Flg. 3 ist als Abszisse die Wellenlänge λ
in run und als Ordinate die Energie E der ausgesandten Strahlung pro konstantes Wellenlängenintervall in beliebigen
Einheiten aufgetragen. Aus der graphischen Darstellung
ist deutlich ersichtlich, daß der ganze sichtbare Teil des Spektrums mit Emissionslinien besetzt ist.
- 8 009882/1442
BAD ORIGINAL
Das Entladungsgefäß einer Lampe nach Fig. 1 wurde mit
25 mg Hg
0,1 mg Tl
30 mg NaJ
20 mg LiJ
1,0 mg HgJ2
1,0 mg TlJ
gefüllt. Von dieser Lampe wurden gemessen:
Lampenstrom 2,94 A
Bogenspannung 146 V
Leistung 366 W
Lichtausbeute 55*8 Lumen/W.
Der Farbeindruck 1st im Vergleich mit der Lampe nach Beispiel I etwas mehr rosa.
Eine Lampe mit einer Bauart gleich der nach Fig. 1, die
aber einen Elektrodenabstand von 80 mm und ein Volumen
von 120 cm aufweist, welche Lampe sich für eine Leistung
von 2000 W eignet, wurde mit
225 ng Hg
20 mg TlJ
10 ag HgJ2
0,5 eg Ti
200 mg NaJ BAD ORIGiNAL
100 mg LlJ
- 9 -009882/1442
und ferner mit einem Gemisch von Neon und 0,5 % Argon
bis zu einem Druck von 40 Torr gefüllt.
Der Farbeindruck des Lichtes war kühl-weiß; die Farbwiedergabe war befriedigend,
Beispiel IV .
Eine Lampe nach Fig. 2 iiurde mit
50 mg Hg 1,0 mg TlJ 4,0 mg HgJ2
0,02 mg Ti 4 mg NaJ
4 mg LiJ Argon bei 50 Torr
gefüllt. Von dieser Lampe wurden gemessen:
Lampenstrom 6,1 A
Bogenspannung 120 V
Leistung 650 W
Lichtausbeute 83 Lumen/W.
Diese Lampe hatte einen dem Tageslicht nahezu gleichen
Farbeindruck. Die Farbwiedergabe wies mit der von Tageslicht nur Schattierungsunterschiede auf.
Eine Lampe mit einer Bauart nach Fig. 1 wurde mit
25 mg Hg 2,0 mg TlJ
- 10 00-9882/1442
0,2 mg Ti
2,0 mg HgJ2
20 mg NaJ
20 mg LiJ
und einer Menge Edelgas gefüllt. Von dieser Lampe wurden gemessen:
Bogenspannung 147 V Leistung 400 W Lichtausbeute 59,2 Lumen/W»
Die Farbtemperatur der von einer Lampe ausgesandten Strahlung betrug etwa 7000°K.
| Beispiel VI | nach | Fig. 1 | wurde mit |
| Eine Lampe | 25 | mg | Hg |
| 1,0 | mg | HgJ2 | |
| 0,1 | mg | Ti | |
| 30 | mg | NaJ | |
| 20 | mg | LiJ | |
gefüllt. Bei Messungen an dieser kein Thallium enthaltenden Lampe wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:
Lampenstrom 3,61 A
Bogenspannung 118 V
Leistung 386 W
Lichtausbeute 55,5 Lümen/W»
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Der Farbeindruck dieser Lampe war rosa zu weiß. Die Farbtemperatur
betrag etwa 450O0K.
Eine Lampe der in Fig. 1 dargestellten Art wurde mit
| 25 | 0 | mg | Hg |
| 2, | 2 | mg | HgJ2 |
| O, | mg | Ti | |
| 30 | mg | NaJ | |
| 20 | mg | LiJ | |
gefüllt. Diese Lampe, die, gleich wie die Lampe nach Beispiel VI, kein Thallium enthielt, ergab bei Messungen die
folgenden Werte:
Leistung 359 W
Der Farbeindruck dieser Lampe war bläulich-weiß und
die Färbteaperatur betrug etwa 7000°K.
Patentanspruches - 12 -
009882/1442
Claims (4)
- Patentansprüche:Λ 1J Hochdruck-Quecksilberdampf-Jodid-Entladungslampe mit einem Entladungsgefäß, dessen Wand beim Betrieb der Lampe mit einer Leistung zwischen 10 und 100 W pro cm belastet ist, und die enthält: eine Menge Edelgas, 0,5 40 mg Hg pro cm Inhalt des Entladungsgefäßes, eine derartige Menge Natrium und/oder Lithium in Form von Natriumiodid bzw. Lithiumiodid, daß beim Betrieb unverdampfes Natriumiodid und/oder Lithiumiodid vorhanden ist, und 0-15 Gew.% Thallium (berechnet auf die Menge Quecksilber), dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß Titan in einer Menge zwischen 0,01 und 5 üew.% der vorhandenen Quecksilbermenge enthält, und daß die"Jodmenge mindestens derart groß ist, daß das vorhandene Natrium, Lithium, Thallium und Titan zu Natriumiodid, Lithiumiodid, ThalliumjOdid bzw. Titandijodid gebunden werden kann, während diese Jodmenge höchstens zweimal diese Menge beträgt.
- 2. Hochdruck-Quecksilberdampf-Jodid-Entladungslampe nach Anspruch 1, die eine Menge Quecksilber zwischen 0,5 und 30 mg pro cm3 Inhalt des Entladungsgefäßes enthält.
- 3. Hochdruck-Quecksilberdampf-Jodid-Entladungslampe nach Anspruch 2, bei der die Wandbelastung des Entladungsgefäßes zwischen 10 und 30 W/cm liegt und die 0,5 - 5 mg Quecksilber pro cm3 Inhalt des .Entladungsgefäßes und 1-15 Gew.% Thallium (berechnet auf die Quecksilbermenge enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß Titan in einer Menge zwischen 0,1 und 2 Gew*# der vorhandenen Quecksilbermenge enthält.
- 4. Hochdruck-Quecksilberdampf-Jodid-Entladungslampe nach- 13 -■ 009882/1442Anspruch 2, bei der die Wandbelastung des Entladungsgefäßes zwischen 30 und 100 W/cm liegt und die 5 bis 30 mg Quecksilber pro cm Inhalt des Entladungsgefäßes und 0,5 bis 10 Gew.% Thallium (berechnet auf die Quecksilbermenge) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß Titan in einer Menge zwischen 0,01 und 0,1 Gew.% der vorhandenen Quecksilbermenge enthält.009882/U42
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