DE3110818A1

DE3110818A1 - Bogenentladungslampe

Info

Publication number: DE3110818A1
Application number: DE19813110818
Authority: DE
Inventors: William M. 01966 Rockport Mass. Keeffe; Harold L. Rowley Mass. Rothwell Jr.
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1981-12-24
Also published as: IT1135657B; GB2072414B; US4302699A; GB2072414A; DE3110818C2; CA1157508A; FR2478874A1; NL8101449A; FR2478874B1; IT8120604A0; BE888069A

Description

München

S6 P374 D

GTE Products Corporation Wilmington, Delaware, USA

Bogenentiadungsiampe Priorität: 24. März I960 -USA- Serial No. 132 932

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Beschreibung Bogenentladungslainpe

Die Erfindung betrifft Hochdruck-Metallhalogenid-Bogenentladungslampen. Zu einer solchen Lampe gehört gewöhnlich ein aus geschmolzenem Quarz hergestellter Kolben, der als Füllung Quecksilber, ein Metallhalogenid und ein Startgas enthält. Insbesondere betrifft die Erfindung derartige Lampen, die Scandium enthalten.

Derartige Hochdruck-Metallhalogenid-Bogenentladungslampen sind bereits in der US-PS 3 761 758 und in den darin angeführten Patentschriften beschrieben. Diese Patentschriften befassen sich mit Lampen, zu denen eine Bogenentladungsröhre von länglicher Gestalt gehört, bei der jedes Ende mit einer Elektrode versehen ist. Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit Metallhalogenidlampen von geringer Leistungsaufnahme, die Scandium enthalten, wie sie z.B. in der US-PS 4 161 672 beschrieben sind, wo auch die Verwendung von Entladungsröhren mit an beiden Enden angeordneten Elektroden geoffenbart ist. Weiterhin sind Scandium enthaltende Metallhalogenid-Bogenentladungslampen in den US-PSen 3 351 798, 3 407 327, 3 577 029, 3 911 308 und 3 979 624 beschrieben.

Zu einer erfindungsgemäßen Metallhalogenid-Bogenentladungslampe von niedriger Leistungsaufnahme gehört eine einseitig aufgebaute Entladungsröhre, d.h. eine Röhre, die nur an einem Ende mit einem Quetschfuß versehen ist, in welchen zwei Hauptelektroden eingebaut sind. Die Lampe enthält eine Füllung, die sich aus einem Startgas, Quecksilber, Scandium

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und einem Natriumhalogenid zusammensetzt. Während des Betriebs der Lampe liegt in der Entladungsröhre ein Teil des Scandiums in Halogenidform vor.

Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß das Molverhältnis zwischen dem Natriumhalogenid und dem Scandiumhalogenid zwischen etwa 5 und 8 liegen muß, wenn eine optimale Lichtausbeute erzielt werden soll. Dies ist insofern überraschend, als in der US-PS 3 979 624 festgestellt wird, daß eine optimale Lichtausbeute dann erzielt wird, wenn das genannte Verhältnis zwischen 1,7 und 5 liegt. Es wird angenommen, daß dieser Unterschied darauf zurückzuführen sein kann, daß bei der erfindungsgemäßen Bogenentladungsröhre beide Elektroden in ein Ende des Kolbens eingebaut sind.

Bei Bogenentladungsröhren mit an beiden Enden angeordneten Elektroden sind die Elektroden an den voneinander f er-"nen Lampenenden angeordnet; und es wird festgestellt, daß die Bogenentladung durch die Kolbenwand stabilisiert wird, d.h. daß die Wärmeverluste im wesentlichen von der Begrenzungswand des rohrförmigen Kolbens und dem geringen Abstand der Wand von dem elektrisch leitenden Plasmakern zurückzuführen sind, wobei dieser Abstand erheblich kleiner ist als der Abstand zwischen den Elektroden. Bei solchen Lichtbogen repräsentieren die Wärmeverluste an die Elektroden nur einen kleinen Anteil an der gesamten Energiebilanz der Lampe. Bei der erfindungsgemäßen Lampe mit einem Ende des Entladungsrohrs zugeordneten Elektroden liegt dagegen der kleine Abstand zwischen dem Lichtbogenplasma und der Wand der Entladungsröhre etwa in der gleichen Größenordnung vde der Abstand zwischen

den Elektroden; daher kommt den Wärmeverlusten an die Elektroden -in
/der Energiebilanz des Lichtbogens eine erhebliche Bedeutung zu. Unter diesen Bedingungen der teilweisen Stabilisierung durch die Elektroden müßte man erwarten, daß sich das Temperaturprofil des Lichtbogenplasmas von demjenigen eines

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durch die Kolbenwand stabilisierten Lichtbogens unterscheidet. Hierauf könnte die Tatsache zurückzuführen sein, daß sich in der erwähnten Weise die optimale Lichtausbeute bei unterschiedlichen Verhältnissen zwischen den genannten Füllstoffen ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer'!Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Metallhalogenid-Bogenentladungslampe von geringer Leistungsaufnahme mit zwei am gleichen Ende angeordneten Elektroden; und

Fig. 2 eine graphische Darstellung, aus der ersichtlich ist, auf welche Weise die anfängliche Lichtausbeute einer solchen Lampe in Abhängigkeit vom Molekularverhältnis zwischen Natriumiodid und Scandiumjodid variiert.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gehört zu einer Metallhalogenid-Bogenentladungslampe mit niedriger Leistungsaufnahme eine Entladungsröhre 1, die z.B. aus geschmolzenem Quarz hergestellt ist und an einem Ende einen Quetschfuß 2 aufweist. In die Entladungsröhre 1 hineinragende Elektroden 3 sind mit Bändern 4 aus Molybdän verbunden, die in den Quetschfuß 2 eingebettet sind. Die Bänder 4 sind an nach außen ragende Zuleitungsdrähte 5 angeschlossen. Am von dem Cuetschfuß 2 abgewandten Ende weist die Entladungsröhre 1 einen Evakuierungsansatz 6 auf. In der Entladungsröhre 1 befinden sich während des normalen Betriebs Quecksilber, ein Natriumhalogenid, Scandium, ein Scandiumhalogenid und ein Startgas. Das Verhältnis zwischen dem Natriumhalogenid und dem Scandiumhalogenid in der Entladungsröhre beträgt gemäß Fig. 2 etwa 5 bis 8, um eine optimale Lichtausbeute zu gewährleisten.

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Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel war die Entladungsröhre 1 aus geschmolzenem rohrförmigem Cuarzmaterial der Sorte T3 mit einem Innendurchmesser von 7,4 mm hergestellt, und sie hatte in der Zeichenebene von Fig. 1 eine etwas eiförmige und in der dazu rechtwinkligen Ebene zwischen den Elektroden 3 eine etwas kugelförmige Gestalt. Die Elektroden 3 waren aus thorierten IVolframstäben mit einem Durchmesser von etwa 0,51 mm hergestellt. Die Bänder 4 aus Molybdän hatten eine Breite von 2,26 mm, und die Zuleitungsdrähte 5 bestanden aus Molybdändraht mit einem Durchmesser von 0,76 mm. Der Abstand zwischen den Elektroden betrug 3,1 mm.

Die Bogenentladungsröhre enthielt eine Anfangsfüllung von 9,1 mg Quecksilber, 0,65 mg Quecksilber(II)jodid, 1,0 mg (6,7 Mikromol) Natriumjodid, 0,2 mg (4,4 Mikrogrammatome) metallisches Scandium und Argon unter einem Druck von 200 Torr. Während der ersten Betriebsstunden der Lampe reagierte das in dem Quecksilber(II)jodid enthaltene Jod mit dem Scandium, um ScIo zu bilden, wobei in der Bogenentladungsröhre freies Scandium zurückblieb, wie es für die Zwecke der Erfindung erforderlich ist. In dem Zeitpunkt, in dem der 100-Stunden-Lichtstrom gemessen wurde, war die Reaktion zwischen dem Quecksilber(II)jodid und dem Scandium im wesentlichen abgeschlossen, und das Molverhältnis zwischen dem Natriumjodid und dem Scandiumjodid hatte den Wert 7,1, der in der nachstehend beschriebenen Weise ermittelt wurde. Die Menge von 0,65 mg HgIg enthält 2,8 Mikrogrammatome Jod, die mit 0,94 Mikrogrammatomen Scandium reagieren, so daß 0,94 Mikromol an ScI₃ entstehen. Das Verhältnis zwischen 6,7 Mikromol Natriumjodid und 0,94 Mikromol Scnndiumjodid beträgt 7,1. Das überschüssige Scandium entspricht 4,4 abzüglich 0,94 oder 3,46 Mikrogrammatomen.

Der Lichtstrom der Lampe betrug beim anfänglichen Betrieb mit 53 V bei 0,873 A etwa 3010 Lumen, was einer anfänglichen

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-ft-

Lichtausbeute von 65 Lumen/Watt entspricht. Der 100-Stunden-Lichtstrom betrug 2440 Lumen bei 64 V und 0,766 A, so daß sich ein Wirkungsgrad von 49,8 Lumen/Watt ergab.

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Claims

Ansprüche

. Bogenentladungslampe geringer Leistungsaufnahme mit in ein Ende eingebauten Elektroden, gekennzeichnet durch eine Bogenentladungsröhre (1) mit einem Quetschfuß (2) an einem Ende und zwei in den Quetschfuß eingebetteten, in die Bogenentladungsröhre hineinragende Hauptelektroden (3), wobei die Bogenentladungsröhre Quecksilber, ein Natriumhalogenid, Scandium, ein Scandiumhalogenid und ein Startgas enthält und wobei das Molverhältnis zwischen dem Natriumhalogenid und dem Scandiumhalogenid während des normalen Betriebs etwa 5 bis 8 beträgt, damit eine optimale Lichtausbeute erzielt wird.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung der Bogenentladungsröhre anfänglich Quecksilber-(Il)jodid und metallisches Scandium enthielt.
3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Menge an metallischem Scandium größer war als die Menge, die benötigt wurde, um eine Reaktion mit dem gesamten in dem Quecksilber(II)jodid enthaltenen Jod zu bewirken und ScI₃ zu erzeugen.
4. Bogenentladungslampe geringer Leistungsaufnahme mit

in ein Ende eingebauten Elektroden, gekennzeichnet durch eine Bogenentladungsröhre (3) mit einem Quetschfuß (2) an einem Ende und zwei in den Quetschfuß eingebetteten, in die Bogenentladungsröhre hineinragende Elektroden (3), wobei die Bogenentladungsröhre anfänglich eine Füllung enthält, zu der Quecksilber, ein Natriumhalogenid, Scandium, ein Startgas und ein mit dem Scandium reagierendes, ein Scandiumhalogenid bildendes Metallhalogenid gehören,

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wobei die Reaktion zwischen dem Metallhalogenid und dem Scandium nach etwa 100 Betriebsstunden der Lampe im wesentlichen abgeschlossen ist, wobei das Molverhältnis zwischen dem Natriumhalogenid und dem Scandiumhalogenid nach der im wesentlichen vollständigen Reaktion etwa 5 bis 8 beträgt und v/obei nach der im wesentlichen vollständigen Reaktion elementares Scandium in der Bogcnentladungsröhre zurückbleibt.
5. Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhalogenid Quecksilber(II)jodid ist.

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