DE2845283C2

DE2845283C2 -

Info

Publication number: DE2845283C2
Application number: DE2845283A
Authority: DE
Inventors: Ranbir S. Patterson N.J. Us Bhalla
Original assignee: North American Philips Lighting Corp
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1977-10-26
Filing date: 1978-10-18
Publication date: 1989-11-09
Also published as: DE2845283A1; JPS6226914Y2; NL186351C; JPS5943063U; US4152619A; NL186351B; NL7809913A; JPS5477480A; GB1603341A

Description

Die Erfindung betrifft eine hochintensive Quecksilber dampfentladungslampe (HID-Lampe) nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine solche Lampe ist aus der US-PS 40 52 634 bekannt. Hierbei kann das verwendete elektronenemittierende Material auf den gewendelten Elektroden mit der chemischen Formel Ba₃Y₂WO₉ beschrieben werden. Die mechanische Stabilität dieses Emissionsmaterials ist jedoch während der Lebensdauer der Lampe nicht konstant.

Aus der DE-AS 21 61 173 ist eine hochintensive Dampf entladungslampe bekannt, bei der jede der Elektroden ein langgestrecktes Glied aus wärmefestem Material mit einer aufgebrachten Drahtwendel umfaßt, auf die ein elektronen emittierendes Material aufgebracht ist, das Barium und Wolfram in Oxidform enthält. Auch bei dieser Lampe ist die mechanische Stabilität des Emissionsmaterials nicht ausreichend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hochintensive Quecksilberdampfentladungslampe mit einer Elektrodenbeschichtung zu schaffen, die zu einer Verbesserung der mechanischen Stabilität des Beschichtungsmaterials sowie zur Herabsetzung des Zerstäubungsgrades des Beschichtungsmaterials beim Starten der Lampe führt.

Diese Aufgabe wird bei einer hochintensiven Quecksilber dampfentladungslampe eingangs erwähnter Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorzugsweise besteht das fein verteilte Metallpulver aus Wolfram und beträgt 15 bis 50 Gew.-% des Emissions materials. Zweckmäßigerweise ist das elektronen emittierende Material Ba₃Y₂WO₉.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer HID-Quecksilberdampflampe;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer Elektrodenspitze zur Darstellung der darauf gehalterten Drahtwendel;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils einer Spitze der Elektrode nach teilweiser Herstellung;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Überschubwendel, die auf die in Fig. 3 dargestellte innere Wendel geschraubt wird, um die Elektrode zu vervollständigen; und

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer Elektrodenplatte, die im wesentlichen der Fig. 2 ent spricht, wobei jedoch dem Emissionsmaterial fein verteilte Partikel aus wärmefestem Metall hinzugefügt sind.

Die Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe 34, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt ein lichtdurchlässiges Entladungsgefäß 36, das gewöhnlich aus Quarz hergestellt und nahe seiner Enden mit Betriebselektroden 38 versehen ist, zwischen denen eine längliche Lichtbogenentladung aufrechterhalten werden kann. Ein herkömmlicher Stütz rahmen 40 dient als Stütze für das Entladungsgefäß 36 innerhalb eines äußeren Schutzkolbens 42 und liefert eine elektrische Verbindung zu einer der Elektroden. Die andere Elektrode ist direkt mit einem Zuführungsleiter 44 und von dort mit dem Sockel 46 verbunden. Die Lampe enthält in herkömmlicher Weise eine kleine Menge von Quecksilber 48, die zusammen mit einem inerten ionisierbaren Startgas eine die Entladung aufrechterhaltende Füllung bildet. Bei dieser Lampenausführung sind an den Enden des Entladungs gefäßes 36 Banddichtungen 50 vorgesehen, welche die Abdichtung zu den Zuführungsleitern durch das Entladungs gefäß erleichtern, um die Elektroden anzuschließen.

In Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht einer für eine HID-Lampe geeigneten Elektrode dargestellt. Die Elektrode umfaßt ein langgestrecktes Glied 52 aus wärmefestem Metall, z. B. Wolfram, dessen eines Endteil 54 so ausge führt ist, daß es nahe dem einen Ende des Entladungs gefäßes gehaltert werden kann, während das andere Ende 56 des Metallgliedes 52 so konstruiert ist, daß es ein kurzes Stück in das Entladungsgefäß hineinragt. Eine Draht wendel 58 aus wärmefestem Material ist auf das längliche Metallglied 52 nahe dessen Ende 56 aufgeschoben. Bei einem Ausführungsbeispiel hatte das längliche Metallglied 52 aus Wolfram einen Durchmesser von ungefähr 0,8 mm, während die Drahtwendel 58 aus acht Windungen Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,4 mm bestand. Der äußere Durchmesser der Drahtwendel 58 kann von 2,29 bis 2,8 mm variieren.

Die wendelförmige Betriebselektrode in teilweise zusammengebautem Zustand ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, wobei das längliche Glied 52 aus wärmefestem Material eine erste innere Wendel 60 besitzt, die direkt auf das Glied 52 aufge wickelt ist und zwischen den einzelnen Windungen in Mittelbereich zwischen den Wendelenden 62 eine solche Ganghöhe besitzt, daß sich ein vorbestimmter Abstand zwischen den mittleren Windungen 64 ergibt. Beispielsweise kann der freie Abstand zwischen den mittleren Windungen 64 ungefähr gleich dem Durchmesser des Drahtes sein, aus dem die innere Wendel 60 gebildet ist. Dieser Abstand bildet einen Aufnahmeraum für das Emissionsmaterial 66, welches von der Elektrodenstruktur getragen wird. Bei der Herstellung wird das pulverförmige Emissionsmaterial 66 zu einer dicken Paste geformt, wobei als Träger Alkohol verwendet wird, und die Paste auf die innere Wendel 60 aufgebracht, wie in Fig. 3 dargestellt. Nach dem Trocknen wird die in Fig. 4 dargestellte äußere Wendel 68 auf die innere Wendel 60 geschraubt, wodurch sich bereits ein Schutz ergibt, damit sich das elektronenemittierende Material 66 nicht löst.

Das elektronenemittierende Material 66 besteht im wesent lichen aus M₃M′₂M′′O₉ wobei M ein Alkalierdmetall ist und prinzipiell aus zumindest Barium besteht. M′ ist Yttrium, ein Seltenerdmetall der Lanthanserie oder eine Mischung davon. M′′ ist Wolfram, Molybdän oder eine Mischung davon. Vorzugsweise besteht das Material aus Barium-Yttrium-Wolframat (Ba₃Y₂WO₉). Dieses Material und alle Materialien der vorgenannten Art besitzen eine sogenannte Perovskitstruktur und liefern alle sehr ähnliche Röntgenstrahlbeugungsmuster. Wenn Wolframate und Molybdate in irgendwelchem Verhältnis miteinander vermischt werden, bilden die beiden Materialien feste Lösungen mit Perovskitstruktur.

Das Barium liefert den primären elektronenemittierenden Bestandteil des vorgenannten Emissionsmaterials. Aus diesem Grunde sollte das Alkalierdmetall prinzipiell zumindest Barium umfassen. Alternativ können anstelle eines Teils des Bariums Calcium oder Strontium oder Mischungen davon benutzt werden, beispielsweise könnten 20 Mol.-% des gesamten Bariums in der Rohmischung durch Calcium oder Strontium oder einer Mischung aus Calcium und Strontium ersetzt werden. Anstelle des Yttriums könnte irgendein Seltenerdmetall der Lanthanserie oder Mischungen davon verwendet werden, wobei es z. B. zur Rohmischung in Form des Oxids hinzugefügt werden könnte. Es kann auch nur ein Teil des Yttriums durch das Seltenerdmetall ersetzt werden.

Im Falle von Quecksilberdampf-HID-Lampen werden dem emittierenden Material fein verteilte Teilchen aus wärme festem Metall, wie Wolfram, Molybdän, Tantal oder Niob oder Mischungen davon, zugemischt, wobei das Pulver aus wärmefestem Metall 5 bis 80 Gew.-% des emittierenden Materials ausmacht. Das Metallpulver befindet sich vorzugsweise in einem extrem feinen Teilungszustand, wobei die durchschnittliche Teilchengröße für das Pulver 0,06 bis 0,2 µm beträgt. Besonders günstig ist Wolframpulver mit einer spezifischen Teilchengröße von 0,11 µm. Das hinzugefügte Metallpulver wirkt als wärme feste Matrix, erhöht die mechanische Stabilität des Emissionsmaterials und verringert das Zerstäuben von Oxidemissionsmaterial beim ersten Starten der Lampe. Das vorzugsweise fein verteilte Wolframpulver macht am günstigsten 15 bis 50 Gew.-% des Emissionsmaterials aus, das in einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel aus Bariumyttriumwolframat besteht. Eine derartige modifizierte Mischung ist in Fig. 5 dargestellt, wobei dem Emissionsmaterial 66 fein verteilte Wolframteilchen 70 in einer Menge von etwa 40 Gew.-% des Emissionsmaterials zugemischt ist.

Die Lampenelektroden werden dann innerhalb des Entladungs gefäßes in herkömmlicher Weise montiert und die Lampen fertiggestellt. Die tatsächliche Menge des Emissions materials kann variieren. Für eine typische Elektrode, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ergab ungefähr 60 bis 70 mg Emissionsmaterial für jede Elektrode bei einer 400 W-Lampe eine ausgezeichnete Wirkungsweise.

Die bisher durchgeführten Versuche mit Quecksilberdampf- HID-Lampen, die die erfindungsgemäße Emissionsmischung enthielten, sowie mit Kontrollampen, die ähnlich aufgebaut waren, aber die bisher bekannten gemischten Oxidphasen mit Thoriumdioxid, Bariumthorat, Dibariumcalciumwolframat und Bariumoxid verwendeten, ergaben, daß die erfindungsgemäßen Lampen mit einer Nennleistung von 400 W nach tausend Stunden Betriebsdauer ungefähr eine um 1700 bis 2170 Lumen höhere Ausgangslichtstärke zeigten, als die Kontroll lampen. Außerdem wurden mit der verbesserten Emissions mischung niedrigere Zündspannungen als üblicherweise erhalten, wobei die Zündspannungen zwischen 6 und 26 V unterhalb den Zündspannungen lagen, die sich bei den Kontrollampen ergaben.

Claims

1. Hochintensive Quecksilberdampfentladungslampe, bestehend aus einem strahlungsdurchlässigen Entladungs gefäß mit Elektroden, die jeweils ein langgestrecktes Glied aus wärmefestem Metall mit einer aufgebrachten Drahtwendel aufweisen, auf deren mittlere Windungen ein elektronenemittierendes Material aufgebracht ist, das im wesentlichen aus M₃M′₂M′′O₉ besteht, wobei M ein Alkalierd metall ist und zumindest Barium umfaßt, M′ Yttrium oder ein Seltenerdmetall der Lanthanreihe oder eine Mischung davon darstellt und M′′ Wolfram, Molybdän oder eine Mischung davon ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronenemittierenden Material fein verteiltes Wolfram-, Molybdän-, Tantal- oder Niobpulver oder Mischungen dieser Metallpulver in einer Menge von 5 bis 80 Gew.-% des Emissionsmaterials (66) hinzugefügt ist.

2. Hochintensive Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fein verteilte Metall pulver aus Wolfram besteht und 15 bis 50 Gew.-% des Emissionsmaterials (66) beträgt.

3. Hochintensive Quecksilberdampfentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronenemittierende Material (66) Ba₃Y₂WO₉ ist.