DE2134509C3 - Wall-stabilized high pressure mercury vapor discharge lamp - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wandstabilisierte Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einer Zündspannung niedriger als 500 Volt, die ein Quarzglas-Entladungsgefäß und einen dieses Gefäß umgebenden Außenkolben aufweist, wobei sich im Entladungsgefäß neben Quecksilber noch Argon sowie Jodid von v/enigstens einem der Elemente Natrium, Lithium, Kadmium, Thallium, Indium, Zinn, Dysprosium, Gallium, Blei und Skandium befindet und im Raum zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben Stickstoff und ein selektives Wasserstoffgetter vorhanden sind.The invention relates to a wall-stabilized high-pressure mercury vapor discharge lamp with an ignition voltage lower than 500 volts, which is a quartz glass discharge vessel and has an outer bulb surrounding this vessel, wherein in the discharge vessel In addition to mercury, argon and iodide of at least one of the elements sodium, Lithium, cadmium, thallium, indium, tin, dysprosium, gallium, lead and scandium are located and im Space between discharge vessel and outer bulb nitrogen and a selective hydrogen getter available are.

Bei geeigneter Wahl der Jodide kann man auf diese Weise Lampen anfertigen, die nahezu weißes Licht ausstrahlen und eine sehr gute Farbwiedergabe ermöglichen. Zugleich läßt sich der Wirkungsgrad auf sehr hohe Werte von 90 bis 110 Lumen/Watt bringen. Zum Erreichen dieser Ergebnisse wird vorzugsweise Natrium, Lithium, Kadmium, Thallium, Indium, Zinn, Dysprosium und Skandium verwendet, wobei in vielen Fällen mehr als eines dieser Elemente als Jodid im Entiadungsraum vorhanden ist. Wird an Stelle oder neben diesen Elementen Blei und/oder Gallium in das Entladungsgefäß gebracht, so erhält man eine Erhöhung der Ultraviolettstrahlung.With a suitable choice of iodides, lamps can be made in this way that emit almost white light radiate and enable very good color rendering. At the same time, the efficiency can be increased bring very high values of 90 to 110 lumen / watt. To achieve these results, it is preferred Sodium, lithium, cadmium, thallium, indium, tin, dysprosium, and scandium are used, being in many Cases more than one of these elements is present as iodide in the discharge space. Used in place of or If lead and / or gallium are brought into the discharge vessel in addition to these elements, an increase is obtained of ultraviolet radiation.

Derartige Lampen sind Gegenstand des älteren deutschen Patents 21 20 471. Die Zündspannung dieser Lampen ist jedoch hoch und vergrößert sich während der Lebensdauer noch weiter. Bei diesen Lampen und bei aus der DT-OS 1539502 bekannten Lampen dieser Art - allerdings mit evakuiertem Außenkolben - wird ein Zündgas im Entladungsgefäß zum Herabsetzen der Zündspannung verwendet. Es wird angestrebt, die Zündspannung in jedem Fall unter 500 Volt zu bringen.Such lamps are the subject of the earlier German patent 21 20 471. The ignition voltage of this However, lamps are high and continue to grow in size over their lifespan. With these lamps and with lamps known from DT-OS 1539502 this Art - but with an evacuated outer bulb - is an ignition gas in the discharge vessel to reduce the Ignition voltage used. The aim is to bring the ignition voltage below 500 volts in any case.

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55 da 500 Volt in vielen Mindern die untere Grenze des sogenannten HochspitnnunBsgcbicies ist. Ursprünglicl¹ wurde zu diesem Zweck nur Argon unter einem Druck von beispielsweise IO bis 40 Torr bei 2O⁰C als Zündgtis verwendet. Es hat sich jetloch herausgestellt, dtiß die Zündspannung bei ausschließlicher Verwendung von Argon als Zl'mdgas zwar zu Anfang der Lebensdauer der Lampen weit unter der obenerwähnten Grenze von 500 Volt liegen kann, daß sie sich jedoch nach einigen hundert Brennstunden bis über diese Grenze hinaus erhöhen konnte, Dies ist nicht nur ein Nachteil hinsichtlich der einzuhaltenden Sicherheilsanforderungen, sondern ist ferner noch nachteilig, weil man die Zündapparatur zum Erhalten der erforderlichen Zündspannung für diese Höchstspannung dimensionieren muß. Dadurch wird die Zündapparatur kompliziert und kostspielig. Diese Erhöhung der Zündspannung tritt bei Lumpen ohne Zusätze in viel geringerem ^MaUe auf. 55 because 500 volts is the lower limit of the so-called high-voltage rate in many Miners. Ursprünglicl ¹ was used for this purpose only argon at a pressure of, for example, IO to 40 Torr at 2O ⁰ C as Zündgtis. It has now been found that the ignition voltage with the exclusive use of argon as ignition gas may be well below the above-mentioned limit of 500 volts at the beginning of the lamp's service life, but that it increases beyond this limit after a few hundred hours of burning This is not only a disadvantage with regard to the safety requirements to be complied with, but is also disadvantageous because the ignition apparatus must be dimensioned to obtain the required ignition voltage for this maximum voltage. This makes the ignition equipment complicated and expensive. This increase in ignition voltage occurs to a much lesser extent with rags without additives.

-,. Angesichts der bekannten Tatsache, daß die ursprüngliche Zündspannung bei Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampen ohne Zusatz anderer Elemente und Jod dadurch herabgesetzt werden kann, daß an Stelle von nur Argon ein Gemisch aus Argon und Neon verwendet wird (wobei die Menge Neon viel größer ist als die Menge Argon), wurden mit solchen Lampen, die diese Zusätze enthielten. Versuche angestellt, wobei gleichfalls ein Gemisch aus Neon und Argon als Zündgas verwendet wurde. Das Ergebnis war hinsichtlich der erwarteten Verringerung der ursprünglichen Zündspannung nahe/u Null. Allerdings wurde die Erhöhung der Zündspannung während der Lebensdauer verringert, insbesondere bei Lampen mit Leistungen über 300 W. - ,. In view of the known fact that the original starting voltage of high-pressure mercury vapor discharge lamps can be reduced without the addition of other elements and iodine by using a mixture of argon and neon instead of just argon (the amount of neon being much greater than the amount of argon ), were used with such lamps that contained these additives. Experiments were made, a mixture of neon and argon also being used as the ignition gas. With regard to the expected reduction in the original ignition voltage, the result was close to / u zero. However, the increase in the ignition voltage has been reduced during the service life, especially for lamps with outputs above 300 W.

Ein an sich bekannter Nachteil der Verwendung von Neon im Quarzglas-Entladungsgefäß ist der, daß dieses mit einem Außenkolbcn umgeben werden muß. der gleichfalls eine gewisse Menge Neon enthält. Geschieht dies nicht, so verschwindet das Neon durch die Wand des Entladungsgefaßes hindurch, wodurch sich die Zündspannung wieder erhöht. An sich ist die Notwendigkeit eines Außenkolbens kein Nachteil, da die Entladungs^efäße, von denen hier die Rede ist, sowieso mit einem Außenkolben umgeben werden müssen, der mit Stickstoff gefüllt sein soll, um die Wärmestrahlung des Entladungsgefäßes zu verringern, um einen hinreichenden Dampfdruck derdarin befindlichen Jodidc /u erhalten und aufrechtzuerhalten. A known disadvantage of using neon in the quartz glass discharge vessel is that this must be surrounded by an outer bulb. which also contains a certain amount of neon. Happens If this is not the case, the neon disappears through the wall of the discharge vessel, as a result of which the ignition voltage increases again. As such, the need for an outer bulb is not a disadvantage the discharge vessels of which we are speaking here, anyway have to be surrounded by an outer flask which should be filled with nitrogen in order to avoid the To reduce thermal radiation of the discharge vessel in order to obtain a sufficient vapor pressure in it existing iodide c / u receive and maintain.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wandstabilisierte Hochdruck-Quecksilberdampfent-Iddungslampe eingangs erwähnter Art zu schaffen, die eine relativ niedrige Zündspannung besitzt, die sich während der Lebensdauer der Lampe gar nicht oder nur wenig erhöht.The invention is based on the object of a wall-stabilized high-pressure mercury vapor discharge lamp to create the type mentioned at the beginning, which has a relatively low ignition voltage, the does not increase at all or only slightly during the life of the lamp.

Gemäß der Frfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sowohl das Entladungsgefäß als auch der Raum zwischen dem Entladungsgefäß und dem Außenkolben /usätzlich Neon enthalten.According to the invention, this task becomes solved that both the discharge vessel and the space between the discharge vessel and the Outer bulb / additional neon included.

Durch die Zugabe von Neon war zu erwarten gewesen, daß die Zündspannung zwar anfänglich niedriger ist, aber während oer Lebensdauer der Lampe erheblich ansteigen würde. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, daß die Lampen gemäß der Erfindung praktisch keine Erhöhung der Zündspannung während ihrer Lebensdauer aufweisen.With the addition of neon it was to be expected that the ignition voltage would be initially lower but would increase significantly over the life of the lamp. Surprisingly it has However, it has been found that the lamps according to the invention practically do not increase the ignition voltage exhibit during their lifetime.

Vorzugsweise besteht das Ncon-Argongcmisch im Entladungsgefäß aus 0,1 bis 5.0 Volumprozent ArgonThe Ncon-Argong mixture is preferably composed of Discharge vessel made of 0.1 to 5.0 percent by volume argon

und 99,9 bis 95,0 Volumprozent Neon; ilcr Druck dieses Gemisches beträgt bei 2O⁰C IO bis 100Torr. Bei diesen Werten werden die höchsten Wirkungsgrade erzielt, Im Außenkolbcn befindet sich vorzugsweise soviel Stickstoff, daß der Druck bei 20⁰C zwischen K)O und 400 Torr liegt, Der NcondrtKk im AulJenkoIben betrügt bei 2O⁰C vorzugsweise 50 bis 300 Torr. Bei diesen Drücken wird das Verschwinden von Neon aus dem Entladungsgefäß mit Sicherheit verhindert und erfolgt kein Überschlag zwischen den Siromzuleitungsdrähtcn. and 99.9 to 95.0 volume percent neon; ilcr pressure of this mixture is at 2O ⁰ C IO to 100Torr. With these values, the highest efficiencies are obtained in Außenkolbcn preferably is as much nitrogen in that the pressure at 20 ⁰ C between K) O and 400 torr, the NcondrtKk in AulJenkoIben cheating at 2O ⁰ C preferably 50 to 300 Torr. At these pressures, the disappearance of neon from the discharge vessel is prevented with certainty and there is no flashover between the Sirom lead wires.

Als selektives Wasscrstoffgctter kommt insbesondere Zirkc/nmctall oder eine Legierung dieses Metalls L Frage,Zirconium metal or an alloy of this metal L can be used as a selective hydrogen material Ask,

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines in der 1; Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispiels und einer Reihe von Messungen näher erläutert,The invention is now based on one in FIG. 1; Drawing illustrated Ausführungsbcbeispiels and a series of measurements explained in more detail,

Die Zeichnung stellt eine Lampe dar, die für eine Belastung von 400 W bestimmt isl. Die Lampe hat ein Quar/glas-Entladungsgefaß 1, das an beiden Enden mit den Quetschungen 2 und 3 versehen i ;t, in denen sich Einschmelzungen 4 und 5 befinden. Dic^e Einschmelzungen sind im Entladungsgelaß 1 mit Elektroden 6 und / verbunden. Die Stromzufuhr zu den Elektroden 6 und 7 erfolgt über die Einschmelzungen 4 und 5 und Drähte 12 und 12. Die Drähte 12 und 13 bilden einen Bügel, in den das Entladungsgefäß 1 mittels der Quetschungen 2 und 3 aufgehängt ist. Das Gebilde aui> Entladungsgefäß und Bügel befindet sich in einem Außenkolben 8 aus Hartglas, der an einem Lnde eine Quetschung 9 aufweist, durch die hindurch Stromzuleitungsdrähte IC und 11 vakuumdicht geführt sind. Der Bügel 12, 13 ist mit federnden Streifen 14 und 15 versehen, mi¹, denen der Bügel im Außenkolben 8 abgestützt wird. Am Draht 13 ist ein Getter 16 befestigt, das Zirkonmetall enthält. Das Entladungsgefäß 1 hat einen Innendurchmesser von 15,5 mm und einen Inhalt von 7,5 cm¹. Der Abstand zwischen den Elektroden b'elrägt 41 mm. Das Entladungsgefäß 1 enthält ein Gemisch aus Neon und 1 Vol.-% Argon unter e'nem Druck von 40 Torr. Neben Quecksilber befinden sich im Entladungsgefäß ferner die Elemente Natrium, Thallium und Indium in Form von Jodiden. Der /vußenkolber. ist mit Stickstoff bis zu einem Druck von 200 Torr und Neon bis zu einem Druck von 80 Tcrr gefüllt.The drawing shows a lamp that is intended for a load of 400 W. The lamp has a quartz / glass discharge vessel 1 which is provided with pinches 2 and 3 at both ends, in which there are seals 4 and 5. Dic ^ e seals are connected in the discharge passage 1 with electrodes 6 and /. The current is supplied to the electrodes 6 and 7 via the seals 4 and 5 and wires 12 and 12. The wires 12 and 13 form a bracket in which the discharge vessel 1 is suspended by means of the pinches 2 and 3. The structure consisting of the discharge vessel and bracket is located in an outer bulb 8 made of hard glass, which has a pinch 9 at one end through which power supply wires IC and 11 are guided in a vacuum-tight manner. The bracket 12, 13 is provided with resilient strips 14 and 15, mi ¹ , on which the bracket in the outer bulb 8 is supported. A getter 16, which contains zirconium metal, is attached to the wire 13. The discharge vessel 1 has an internal diameter of 15.5 mm and a content of 7.5 cm ¹ . The distance between the electrodes is 41 mm. The discharge vessel 1 contains a mixture of neon and 1% by volume of argon under a pressure of 40 Torr. In addition to mercury, the discharge vessel also contains the elements sodium, thallium and indium in the form of iodides. The / vußenkolber. is filled with nitrogen to a pressure of 200 torr and neon to a pressure of 80 Tcrr.

Die Zündspannung einer Anzahl von Lampen mit einem Aufbau und einer Füllung, wie vorstehend beschrieben, wurde in verschiedenen Zeitpunkten während der Betriebsdauer gemessen. Die Messungen sind in nachfolgender Tabelle in Spalte A zusammengefaßt. Zum Vergleich wurden dieselben Messungen ...n zwei Serien von Lampen B und C durchgeführt die nicht Ausführungsbeispiele der Erfindung sind. Die Lampen B entsprechen den Lampen A mit dem Unterschied, daß das Zirkon-Gctter im Außenkolbcn fehlt, Die Lumpen C weisen ein Entladungsgefäß auf, das mit Argon bis zu einem Druck von 20 Torr gefüllt ist, und einen evakuierten Außenkolben, fm Außenkolben der Lampe C ist ferner ein Bariuingetter vorgesehen. Aufbau und Füllung der Lampen C sind übrigens gleich denjenigen der Lampen A.The ignition voltage of a number of lamps with a structure and a filling as described above, was measured at different points in time during the operating period. The measurements are summarized in column A of the following table. For comparison, the same measurements were made ... n two Series of lamps B and C carried out which are not embodiments of the invention. The lamps B correspond to lamps A with the difference that the zirconium core is missing in the outer bulb, The rags C have a discharge vessel which is filled with argon up to a pressure of 20 Torr, and an evacuated outer bulb, and a bariuingetter is also provided for the outer bulb of the lamp C. Incidentally, the structure and filling of lamps C are identical to those of lamps A.

Aus der Tabelle geht deutlich hervor, daß das Ersetzen von Argon im Entladungsgefäß durch ein Gemisch aus Neon und Argon nur einen geringen Einfluß auf die Anfangs-Ziindspannung hat (vgl, die Spalten A und B mit C), Die Erhöhung der Zündspannung während der Lebensdauer wird jedoch durch diese Maßnahme größtenteils verhindert, Aus den Messungen an den Lampen B (ohne Wasscrstoffgctter) geht hervor, daß diese Lampen, obwohl die Zündspannung während der Lebensdauer niedrig genug bleibt, sofort nach dem Zünden wieder erlöschen.The table clearly shows that the replacement of argon in the discharge vessel by a mixture from neon and argon has only a slight influence on the initial ignition voltage (cf., columns A and B with C), The increase in the ignition voltage during the service life is, however, reduced by this measure largely prevented, The measurements on lamps B (without hydrogen oxide) show that that these lamps, although the ignition voltage remains low enough during the service life, immediately after go out again after ignition.

Tabelletable

Brcnnstundcn Burning hours

Zündspannung in Volt
Λ IJIgnition voltage in volts
Λ IJ

240 - 260
240 - 260
260-280
260-280240-260
240-260
260-280
260-280

240-260 260-300240-260 260-300

240-260 260-350240-260 260-350

280-300*) 350-400280-300 *) 350-400

400-550400-550

*) Lampen erlöschen sofort nach dem Zünden.*) Lamps go out immediately after ignition.

Zum Verringern der Zündspannung kann bei den Lampen an einem der Stromzuführungsdrähte im Außenkolber ein Bimetallstreifen befestigt werden, der als äußere Zündelektrode dicnf und der im kalten Zustand an demjenigen Ende des Entladungsgefäßes anliegt, wo sich die Elektrode befindet, die mit dem erwähnten Stromzuleitungsdraht nicht verbunden ist. Beim Erwärmen des Entladungsgefäßes bewegtsich der Meta'lstreifen derart, daß der Kontakt mit der Wand des Entladungsgefäßes unterbrochen wird. Dies ist deshalb erforderlich, weil sich herausgestellt hat, daß die im Entladungsgefäß vorhandenen zugeordneten Elemente auf elektrolytischem Wege durch die Quarzglaswand hindurch verschwinden konnten, wenn im warmen Zustand ein Metallstreifen an der Wand ruhen blieb. Dieser Metallstreifen hat nämlich gegenüber der nächstliegenden Elektrode eine Spannung, die gleich der Brennspannung der Lampe ist. Es ist erwiesenermaßen möglich, derartige Lampen für eine Belastung von 400 W und mit der oben beschriebenen Zündelektrode versehen ohne Verwendung eines Zündapparates bei Netzspannung von 220 V zu zünden.To reduce the ignition voltage, one of the power supply wires in the lamps can be used A bimetallic strip can be attached to the outer bulb, which is used as the outer ignition electrode and the one when it is cold State is applied to that end of the discharge vessel where the electrode is located, which is connected to the mentioned power lead wire is not connected. When the discharge vessel is heated, it moves Metal strips in such a way that the contact with the wall of the discharge vessel is interrupted. This is This is necessary because it has been found that the associated associated with the discharge vessel Elements could disappear electrolytically through the quartz glass wall if im a metal strip remained on the wall in a warm state. This metal strip has namely opposite the closest electrode has a voltage that is equal to the operating voltage of the lamp. It has been proven possible such lamps for a load of 400 W and with the one described above Provide ignition electrode to ignite at mains voltage of 220 V without using an ignition device.

Hier, j I Blatt ZeichnungenHere, j I sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: I, Wandstabilisierte Hocbdruck-Quecksilbcr- ; dampfentladungslampe mit einer Zündspannung niedriger als 500 Volt, die ein Quarzglas-Entladungsgcfäß und einen dieses Gefäß umgebenden Außenkolben aufweist, wobei sich im Entladungsgefäß neben Quecksilber noch Argon sowie Jodid von wenigstens einem der Elemente Natrium, Lithium, Kadmium, Thallium, Indium, Zinn, Dysprosium, Gallium, Blei und Skandium befindet und im Raum zwischen Entladungsgefäß und Außenkdlben Stickstoffund ein selektives Wasserstoffgetter vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Entladungsgefäß als auch der Raum zwischen dem Entladungsgefäß und dem Außenkolben zu- -sätzlich Neon enthalten.I, wall stabilized high pressure mercury ; Vapor discharge lamp with an ignition voltage lower than 500 volts, which has a quartz glass discharge vessel and has an outer bulb surrounding this vessel, wherein in the discharge vessel In addition to mercury, argon and iodide of at least one of the elements sodium, lithium, Cadmium, thallium, indium, tin, dysprosium, gallium, lead and scandium are located and in space between the discharge vessel and the outer lamp nitrogen and a selective hydrogen getter are present, characterized in that both the discharge vessel and the space between the discharge vessel and the outer bulb - basically includes neon. ' 2, Wandstabilisierte Hochdruck-Quccksilberdampfentladungslamps nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Edelgasgemisch im Entladungsgefäß aus 0,1 bis 5,0 Volumprozent Argon und 99,9 bis 95,0 Volumprozent Neon unter einem Druck von 10 bis 100 Torr bei 2O⁰C besteht.'2, wall-stabilized high-pressure mercury vapor discharge lamp according to claim 1, characterized in that the noble gas mixture in the discharge vessel consists of 0.1 to 5.0 percent by volume argon and 99.9 to 95.0 percent by volume neon under a pressure of 10 to 100 Torr at 2O ⁰ C consists. 3. Wandstabilisierte Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des in den Raum zwischen Entladungsgefäß und Außenkolben eingebrachten Neons bei 2O⁰C 50 bis 300 Torr und der Druck des Stickstoffs 100 bis 400 Torr betragen.3. Wall-stabilized high-pressure mercury vapor discharge lamp according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure of the neon introduced into the space between the discharge vessel and the outer bulb is ^{50 to 300 Torr at 2O 0} C and the pressure of the nitrogen is 100 to 400 Torr.