DE2402760A1 - Metallhalogenid-hochdruckentladungslampe - Google Patents

Description

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Thorn Electrical Industries Limited Thorn House, Upper Saint Martin's Lane London WC2H 9ED / England

Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe

Die Erfindung betrifft Metallhalogenid-Hochdruckentladungsvorrichtungen, In Metallhalogenid-Lampen findet die Entladung in einer Gasatmosphäre statt, die durch ein Edelgas, Quecksilberdampf und das Halogenid eines oder mehrerer Elemente gebildet wird. Das Edelgas wird verwendet, um die Zündung der Entladung zu erleichtern. Bei der Betriebstemperatur der Lampe liegt der Quecksilberdruck gewöhnlich im Bereich von 0-30 Atmosphären.

Metallhalogenid-Entladungen mit Aluminiumchlorid, Quecksilber und einem Edelgas (wie beispielsweise in den

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britischen Patentschriften 1 190 833 und 1 253 948 beschrieben) haben bekanntlich hohe Wirkungsgrade und spektrale Strahlungsenergieverteilungen, die stetig oder quasi stetig sind. Sie haben daher wünschenswerte Farbwiedergabeeigenschaften. Andere Aluminiumhalogenide ergeben ähnliche Spektren, wenn auch mit geringeren Wirkungsgraden. Die Aluminiumhalogenid-Entladungen leiden darunter, daß sie ein unerwünschtes Farbaussehen haben, das entweder auf der grünen Seite von weiß ist oder eine zu hohe Farbtemperatur haben. Bei ihren Lichtbogen besteht ferner die Gefahr einer Beschränkung, was zur Unstabilität führt.

Erfindungsgemäß werden Halogenide eines oder mehrerer Alkalimetalle (Li, Na, K, Rb, Ca) den Aluminiumnalogenidentladungen in Gegenwart von Quecksilber und einem Edelgas zugesetzt. Die in die Entladungsfüllung eingegebenen Alkalihalogenide modifizieren das Farbaussehen, in erster Linie durch Herabsetzen der Farbtemperatur, während der Wirkungsgrad beibehalten wird und in manchen Fällen erhöht wird, wodurch die Stabilität erhöht und angemessene Farbwiedergabeeigenschaften aufrechterhalten werden.

Typische praktische Ausführungsformen der Erfindung sind Metallhalogenid-Entladungslampen mit einem Entladungsgefäß, gewöhnlich aus Quarzglas, dessen Wand für eine Leistungsbelastung von 10 - 100 Wem vorgesehen ist, einen niedrigen Partialdruck des Edelgases, von 0 bis 30 mg.cnT Quecksilber, ein Aluminiumhalogenid und ein Alkalimetallhalogenid, so daß das Verhältnis der Zahl der Moleküle des Alkalimetallhalogenide zum Aluminiumhalogenid (welch letzteres für den vorliegenden Zweck in Form des Trihalogenids angenommen wird) im Bereich von 0,1 bis 1,5 liegt. Solche Ausführungsformen enthalten normalerweise ausreichend

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Aluminium- und Alkalimetallhalogenid im Entladungsgefäß, so daß unverdampftes Aluminiumhalogenid und Alkalimetallhalogenid im Gefäß während des Betriebs der Lampe vorhanden ist, und die Dämpfe der Halogenide in der Entladung gesättigt sind. Es ist manchmal vorteilhaft, zusätzliches Aluminiummetall zuzusetzen, um die Elektrodenlebensdauer zu verlängern (wie in der britischen Patentschrift 1 25 3 94 8 beschrieben).

Die Erfindung wird in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 ein Emissionsspektrum eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lampe, die Natriumchlorid und Aluminiumchlorid enthält;

Fig. 2 eine Bauart einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre und

Fig, 3 eine zweite Bauart einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre, die an eine geeignete Lampenform eingebaut ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Natriumchlorid und Aluminiumchlorid in der Entladungslampe verwendet, die ferner Quecksilber und ein Edelgas enthält. Die Gesamtzahl der Aluminium- und Natriumatome ist vorzugsweise größer als die Gesamtzahl der Chloratome, da, wenn die Gesamtzahl der Metallatome (Aluminium und Alkalimetall) größer als die Zahl der Chloratome ist, die Elektrodenerosion verringert wird. Eine Wirkung von Natriumzusätzen ist in dem Spektrum von Fig. 1 ersichtlich, in welchem die Na-Doppellinien erkennbar sind. Ähnliche Spektren

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werden beispielsweise mit Natriumjodid- und Aluminiumchlorid- und mit Natriumjodid- und Aluminium!odid-Entladungen beobachtet. Eine weitere Wirkung besteht darin, daß die Entladungsstabilität erhöht und das 50 Hz-Flimmern auf vernachlässigbaie Anteile herabgesetzt ist.

Die bevorzugten Bereiche für die Bestandteile sind:

_3
Quecksilber 10 - 30 mg cm , Aluminiumtrihalogenid 5 -

—3 —3

,umol cm , Alkalimetallhalogenid 0,5 - 15 0 ,umol cm , wobei der bevorzugte Bereich für das Verhältnis der Zahl der Moleküle des Alkalimetallhalogenids zur Zahl der Moleküle des Aluminiumchlorids 0,1 - 1,5 beträgt (wobei alle Moleküle als in der monomeren Form befindlich betrachtet werden).

Nachfolgend werden als Beispiele die in Fig. 2 und 3 dargestellten Lampen beschrieben. Bei der in Fig. 2 gezeigten Lampe ist eine Quarzentladungsröhre 11 an jedem Ende durch Quetschfüße 12 abgeschlossen, die um die Stromzuführungen 13 herum hermetische Abdichtungen bilden. Diese Stromzuführungen sind mit Wolframelektroden 14 verbunden, die ein Emittermaterial enthalten. Die Entladung findet zwischen diesen Elektroden statt. Das Entladungsgefäß hat eine Länge von 35 mm, einen Innendurchmesser von 10 mm und ei]
27 mm.

3
und ein Volumen von 2 cm . Der Elektrodenabstand beträgt

Eine ähnliche Entladungsröhre ist in Fig. 3 gezeigt und

3
hat ein Volumen von M-,3 cm , einen Innendurchmesser von 15 mm, eine Länge von 3 5 mm und einen Elektrodenabstand von 20 mm und ist in einen Aussenkolben 15 aus Hartglas mit einem Rahmen von einer Art eingebaut, von dem bekannt ist, daß er die Wanderung von Alkaliatomen durch

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das Quarzglas verhindert. Zur leichteren Zündung ist eine Hilfselektrode 16 vorgesehen. In beiden Fällen kann die Temperatur der Entladungsröhrenenden durch Beschichten mit Zirkonoxid oder durch andere geeignete Mittel erhöht werden.

Die Dosierungskomponenten für die erfindungsgemäßen Entladungsröhren können in diese in beliebiger geeigneter Weise eingeleitet werden. Beispielsweise kann das Halogen als Quecksilberverbindung, z.B. Hg₂Cl₂, oder unmittelbar als Metallsalz, z.B. AlCl₃, oder gesondert als Metall und Halogen oder in .irgendeiner anderen zweckmässigen Weise dosiert werden. Alkalimetalle können direkt als Metall oder als Halogenverbindungen, z.B. NaCl, NaI, CaI, dosiert werden.

Beispiel 1

Der Entladungsraum einer Lampe von der in Fig. 2 gezeigten Art wurde dosiert mit

40.2 mg Hg₂Cl₂

11.3 mg Hg
3,3 mg Al
2,3 mg NaCl

und gefüllt mit Argon von 20 Torr bei Raumtemperatur. Diese Lampe wurde mit einer Leistung von 400 W betrieben, wobei die Lichtausbeute 106 lmW~ betrug und die Lampe eine warme Farbe zeigte. Die Farbtemperatur dieser Lampe betrug 3100 K und die erzielte Farbwiedergabe war zufriedenstellend.

Vergleichsweise hatte eine Aluminiumchloridlampe mit einer

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ähnlichen Dosierung, jedoch ohne Natriumchlorid, einen ähnlichen Wirkungsgrad, jedoch eine Färbtemperatur von 7000 K und ein grOnlich-weisses Farbaussehen, jedoch den gleichen Farbwiedergabeindex von 65.

Beispiel 2

Der Entladungsraum einer Lampe von der in Fig. 2 gezeigten Art wurde dosiert mit

38,6 mg Eg₂Cl₂
'lO,9 mg Hg
3,8 mg Al
10,2 mg NaI

Bei einer Leistung von 350 W, betrug die Lichtausbeute 100 ImW , Die Farbtemperatur der Lampe betrug 2450 K und die Lampe hatte ein warmes Farbaussehen.

Beispiel 3

Eine Entladungsröhre, die der in Fig. 2 gezeigten ähnlich ist, jedoch eine Bohrung von 6 mm hatte, einen Elektrodenabstand von 2 7 mm und ein Volumen von 1 cm wurde dosiert mit

17,2 mg Hg₂Cl₂

9.7 mg Hg

3.8 mg Al 0,7 mg NaCl

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und mit Argon bei 50 Torr bei Raumtemperatur gefüllt. Die Lampe ergab bei 200 W eine Lichtausbeute von 90 - 100 ImVJ . Die Entladung war stabil und zeigte kein wahrnehmbares Flimmern.

Beispiel

3 Eine Entladungsröhre mit exnem Volumen von 0,65 cm mit einem Elektrodenabstand von 10 mm und einer Füllung von

9,3 mg Hg₂Cl₂
8,5 mg Hg
1,45 mg Al
0,52 mg NaCl

hatte eine Lichtausbeute von 70 - 80 lmW~ bei 200 W und eine Farbtemperatur von etwa 3200 K, ebenfalls mit guter Stabilität und keinem wahrnehmbaren Flimmern.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patent ansprüche

   l./Hochdruckentladungslampe mit einer Gasfüllung aus
   Quecksilberdampf, Edelgas und Aluminiumhalogenid,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung ferner ein Alkalimetallhalogenxd enthält.

   2, Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von Alkalimetallhalogenxd zu
   Aluminiumhalogenid von 0,1 bis 1,5 beträgt und daß unverdampfte Aluminium- und Alkalimetallhalogenide während des Betriebs der Lampe vorhanden sind.

   3, Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl von Aluminium- und Alkalimetallatomen grosser als die Gesamtzahl der Halogenatome ist.

   Lampe nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch

   —3
   einen Inhalt von 10 - 30 mg cm Quecksilber, 5 -

   —3
   /Umol cm Aluminiumchlorid oder -jodid und 0,5 bis

   -3
   150 yumol cm Natriumchlorid oder -jodid.

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