DE1539516B2 - Metalldampfhochdruckentladungslampe - Google Patents

Description

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Während beispielsweise bei Hochdruckentladungs- Quarzglas bestehende, nahezu kugelförmige Entla-

lampen mit Indiumjodidfüllung das Maximum des dungsgefäß 1 einen Innendurchmesser von 8 mm

Kontinuums durch die langwellige Flanke der In- und einen Außendurchmesser von 16 mm. An jedem

dium-Resonanzlinie bei 451 nm gebildet ist und die Ende des Gefäßes befindet sich je eine Elektrode 2

Intensität des Kontinuums zu längeren Wellenlängen 5 bzw. 3 aus schwer schmelzbarem Metall, z. B. aus

hin abfällt, liegt bei den Lampen gemäß der Erfin- aktiviertem Wolfram. Die Elektroden 2 und 3 sind

dung mit Aluminiumhalogenid das Maximum des mittels Folieneinschmelzungen 4 und 5 mit den

Kontinuums nicht an der langwelligen Flanke der Stromzuführungen 6 und 7 verbunden. Der Elek-

Aluminium-Resonanzlinie bei 400 nm, sondern um trodendurchmesser beträgt 1,7 mm, der Elektroden-

130 nm zu längeren Wellenlängen hin verschoben io abstand 8 mm.

und steht offensichtlich nicht im Zusammenhang mit Die Lampe wird über eine Drossel am Wechsel-

der Resonanzlinie. Die Strahlungsintensität bei den stromnetz betrieben. Die Brennspannung beträgt

Resonanzlinien ist dagegen relativ gering. 100 V, der Strom 8 Amp., die Leistungsaufnahme

Damit liegt das Maximum der spektralen Strah- 650 W. Die Leistungskonzentration des Bogens liegt

lungsverteilung im Gebiet der größten Augenemp- 15 bei 10 kW/cm³. Als Grundgas enthält die Lampe

findlichkeit, woraus sich ein hoher visueller Nutz- Argon mit einem Fülldruck von 40 Torr, als HaIo-

effekt und Ausbeuten von ungefähr 110 InVW er- genverbindung Aluminiumchlorid. Weiterhin wird

geben. Da das Maximum des Kontinuums sehr breit auch ein Puffergas in der Lampe verwendet, z. B.

ist, weist das Licht eine sehr gute Farbwiedergabe Quecksilber, oder ein Edelgas mit einem wesentlich

auf. Darüber hinaus ist die spektrale Strahlungsver- 20 höheren Druck als das Grundgas. Der Betriebsdruck

teilung im weiten Bereich von 0,25 μΐη bis 1,5 μΐη der Lampe liegt bei 10 Atm. Die Lichtausbeute be-

der extraterrestrischen Sonnenstrahlung sehr ähnlich, trägt 110 ImAV.

deren Simulation für die Weltraumforschung neuer- F i g. 2 gibt die relative spektrale Strahlungsvertei-

dings von großer Wichtigkeit ist. Somit steht erst- lung der Aluminiumchlorid enthaltenden Lampe

malig eine Lampe zur Verfügung, die bei sehr hoher 25 wieder. Die infraroten Linien des Aluminiums bei

Lichtausbeute eine starke, nahezu kontinuierliche 1,126 μπι, Übergang 4²F-3²D_3/2 sowie bei 1,313

Strahlung emittiert, bei der die bisher nicht zu ver- und 1,315 μπι, Übergang 4²P_3/2—4²S_1/2 bzw. 4²P_1/2—

meidende, von den oberen Energieniveaus der Atome 4²S_1/2 ragen nur wenig aus dem Kontinuum heraus

herrührende starke infrarote Linienstrahlung so ge- im Gegensatz zu den IR-Linien der bisher bekannten

ring ist, daß sie praktisch für die Energiebilanz nicht 30 Füllstoffe. Vergleicht man die neue Lampe beispiels-

ins Gewicht fällt. weise mit einer Xenonhochdruck-Kurzbogenent-

Eine Erklärung für das Spektrum der Aluminium- ladungslampe, so ergibt sich, daß die Xenonhoch-

halogenid enthaltenden Lampen kann also durch die drucklampe an überlagerter infraroter Linienstrah-

bekannten Theorien über das Phänomen der Linien- lung einen Energieanteil von etwa 20 % aufweist,

verbreiterung nicht gegeben werden, so daß der Ver- 35 während dieser Anteil bei der Aluminiumchlorident-

lauf der spektralen Strahlungsverteilung in keiner ladung, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, unter 1 %>

Weise voraussehbar war. liegt. Die weiterhin eingetragene spektrale Strah-

In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Hoch- lungsverteilung der extraterrestrischen Sonnenstrah-

druckentladungslampe gemäß der Erfindung darge- lung, bezogen auf gleiche Gesamt-Bestrahlungsstär-

stellt. 40 ken beider Strahlungen, läßt die gute Übereinstim-

F i g. 2 zeigt die relative spektrale Strahlungsver- mung der beiden Verteilungskurven erkennen. Eine

teilung der Lampe mit einer zusätzlichen Füllung von Filterung der infraroten Linien, wie sie bisher bei den

Aluminiumchlorid. bekannten Lampen notwendig war, kann daher voll-

In Fig. 1 hat das aus oberflächenbehandeltem ständig entfallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Stahlung in diesem Gebiet (zum Beispiel bei VerPatentansprüche: wendung von Indiumjodid im blauen (451 nm) Spektralbereich, OE-PS 2 32 129).

1. Metalldampfhochdruckentladungslampe mit Das Spektrum ist gegenüber dem der bekannten aktivierten Elektroden und einer Füllung, die ein 5 Quecksilberdampfhochdruckentladungslampen durch oder mehrere Halogenverbindungen enthält und die Linien des in der Entladung angeregten Metalles bei der die Wandbelastung des Entladungsge- der betreffenden Halogenverbindung stark aufgefüllt, fäßes ohne künstliche Kühlung mehr als 40 W/cm² Gegenüber der Xenonentladung erreicht man mit beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß Lampen, die zum Beispiel Indium- oder Galliumdie Füllung ein oder mehrere Halogenide von *° halogenid enthalten, bei annähernd kontinuierlicher Aluminium und als Puffergas Quecksilber oder Strahlung im sichtbaren Spektralbereich eine etwas ein Edelgas mit einem höheren Druck als dem höhere Farbtemperatur, wobei das Maximum, wie des Grundgases enthält. erwähnt, im blauen Teil des Spektrums liegt. Doch

2. Metalldampfhochdruckentladungslampe nach tritt auch hier zusätzlich eine infrarote Linienstrah-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die *5 lung auf, deren Energie für das sichtbare Spektral-Füllung Aluminiumchlorid enthält. gebiet verlorengeht. Die Lichtausbeute der bisher be-

S.Metalldampfhochdruckentladungslampenach kannten Metallhalogenidlampen übertrifft die der

Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, Xenonhochdruck-Kurzbogenentladungslampen we-

daß die Füllung Aluminiumbromid enthält. sentlich, bei denen es nicht möglich ist, mehr als

so 50 Im/W zu erhalten.

Es sind auch Niederdruckentladungslampen bekannt, deren Füllung Metallhalogenide mit zwischen 340 und 450 nm liegenden Resonanzlinien enthält.

Die Erfindung betrifft Metalldampfhochdruckent- Die Strahlung weist nur die Resonanzlinien (kein ladungslampen mit aktivierten Elektroden und einer ^a5 Kontinuum) auf, die zur Anregung von einem Füllung, die ein oder mehrere Halogenverbindungen Leuchtstoff dienen (DT-PS 9 48 897).
enthält. Die Wandbelastung des Entladungsgefäßes Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zubeträgt ohne künstliche Kühlung mehr als 40 W/cm². gründe, bei einer Metalldampfhochdruckentladungs-Meist liegt die Wandbelastung bei diesen Lampen lampe der eingangs definierten Art bei hoher Lichtüber 200 W/cm² und die Leistungskonzentration über 3<> ausbeute eine gute Farbwiedergabe zu erzielen.
800 W/cm3. Dementsprechend besteht das Entla- Die Metalldampfhochdruckentladungslampe gemäß dungsgefäß aus einem thermisch hochbelastbaren, der Erfindung mit aktivierten Elektroden und einer transparenten Material wie Quarzglas, Aluminium- Füllung, die ein oder mehrere Halogenverbindungen oxid oder dergleichen. Der Betriebsdruck dieser Lam- enthält und bei der die Wandbelastung des Entpen beträgt mindestens 2 Atm., üblicherweise mehr 35 ladungsgefäßes ohne künstliche Kühlung mehr als als 5 Atm. Außer Metallhalogeniden enthalten die 40 W/cm² beträgt, ist dadurch gekennzeichnet, daß Lampen als Grundgas ein Edelgas mit einem Füll- die Füllung ein oder mehrere Halogenide von Aludruck von einigen 10 Torr zur Zünderleichterung. minium und als Puffergas Quecksilber oder ein Edel-Solche Lampen haben mit ungefähr 80 Im/W eine g^{as mit eine}m höheren Druck als dem des Grundhohe Lichtausbeute ⁴° gases enthält. Vorzugsweise ist in der Füllung das Bekannt ist es, als Füllung solcher Lampen die ^{Chlorid oder das Bromid des} Aluminiums enthalten. Jodide von Indium, Gallium, Thallium, Zinn, Anti- Zwar sind Halogenide des Aluminiums bereits als mon, Natrium, Titan und Cadmium (OE-PS 2 32 129) Lampenfüllung verwendet worden. Doch handelt es zu verwenden. Dabei war es üblich, die in der Ent- sich dabei nur um Lampen niedriger Wandbelastung ladung zum Leuchten anzuregenden Metalle nach « (unter 40 W/cm²), so daß diesen bekannten Lampen ihren Atomspektren auszusuchen und die Metalle zu die überraschende Eignung von Aluminiumhalogenid verwenden, die möglichst viele dicht beieinander- im Sinne der Erfindung in keiner Weise zu entnehliegende Spektrallinien im sichtbaren Spektralbereich men ist.

aussenden. Bei diesen Lampen werden dünne, vor- Obwohl die Resonanzlinien des Aluminiums im

zugsweise nicht aktivierte Wolframelektroden ver- 5o ultravioletten Bereich liegen, und zwar bei 394 nm

wendet, deren Spitzen im Betrieb geschmolzen sind, und 396 nm, und daher bei niedrigen Wandbelastun-

und ein eng die Entladung umschließendes Gefäß. gen der Lampe das ausgestrahlte atomare Linien-

Der Füllung sind auch bereits Kalium-, Lithium-, Spektrum von Aluminium zur Auffüllung von Spek-

Rubidium und Caesiumjodid als anzuregende Metall- tren im sichtbaren Bereich nicht geeignet ist, zeigen

halogenide zugesetzt worden. Weiterhin sind hoch- 55 die Aluminiumhalogenide bei der entsprechend der

belastete Lampen bekannt mit einer Füllung von hohen Wandbelastung hohen Leistungskonzentration

Halogeniden der Seltenen Erden, zum Beispiel Cer und dem in Verbindung mit dem Puffergas hohen

oder Lanthan, oder von Scandiumhalogenid (DT-PS Druck gemäß der Erfindung völlig unerwartet ein

1177 248). Die meisten dieser Lampen zeigen bei starkes Kontinuum im sichtbaren Spektralbereich,

hohen Leistungskonzentrationen und hohen Drücken 60 Dieses Kontinuum ist also nicht zu vergleichen mit

ein mehr oder weniger linienreiches Spektrum, bei dem von Indiumhalogenid- bzw. Natriumdampf-

dem neben den meist bereits in Selbstabsorption er- lampen, bei denen das Kontinuum durch Umkehr

scheinenden Spektrallinien ein Kontinuum auftritt. und Verbreiterung der Resonanzlinien verursacht ist.

Eine Ursache dieses Kontinuums, zum Beispiel bei Bei den Lampen mit Aluminiumhalogenid liegt das

hochbelasteten Indiumhalogenid- bzw. Natrium- 65 Maximum der spektralen Strahlungsverteilung nicht

dampflampen, ist die starke Verbreiterung der bei bei den Resonanzlinien des Aluminiums im UV

diesen Metallen im sichtbaren Gebiet liegenden Re- (394 nm und 396 nm), sondern überraschenderweise

sonanzlinien. Deshalb liegt auch das Maximum der im sichtbaren Gebiet bei 530 nm.