WO2012003875A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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    • H01J61/72—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a main light-emitting filling of easily vaporisable metal vapour, e.g. mercury

Definitions

  • the invention is based on a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • These are in particular metal halide lamps.
  • Such lamps are in particular high-pressure discharge lamps with a ceramic discharge vessel or quartz glass vessel for general lighting.
  • DE 101 01 508 discloses a high-pressure discharge lamp in which a metal halide filling is used.
  • the high-pressure discharge lamp contains iodide of indium as the metal halide.
  • Colored lamps are gaining increasing market significance as an effect light in architectural lighting.
  • the invention relates to blue HQI lamps.
  • Previously used fillings consist of Inj. Surprisingly, a filling of InBr + InJ + InCl shows a better maintenance than the previous filling of Inj.
  • Inj's molar Nateil is between 40 and 90%.
  • the molar fraction of InBr is between 10 and 60%.
  • the molar proportion of InCl is at most 20%.
  • the sum of the molar proportions is 100%.
  • Justification of the limit values: exceeding the InCl content of 20% and / or the InBr content of 60% leads to electrode corrosion, ie an early failure.
  • Exceeding the molar Inj ratio deteriorates the maintenance.
  • the filling amount of the entire in-halogen end is between 0.05 and 0.5 mg per ml of discharge volume.
  • the proportion of Inj is at least 25% by weight and at most 75% by weight.
  • the filling amount of the total in-halide is between 0.1 and 1 mg per ml of discharge volume. Particularly preferred is a value between 0.2 and 1.0 mg / ml for lamps in the power range from 35 to 150W and a value between 0.1 and 0.6 mg / ml for lamps from 175 to 1000W.
  • the inventive concept is particularly suitable for small and medium power lamps in the range 15 to 1000 W.
  • high-pressure discharge lamp with a piston which surrounds a discharge volume, wherein a filling containing indium halide, mercury and noble gas from the group neon, argon, krypton, xenon, is housed in the discharge volume, characterized marked ⁇ characterized in that the filling at the same time the halogens ⁇ Nide of iodine and bromine, wherein the proportion of Inj is at most 90 mol .-%, based on the sum of all halides of In.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized in that the proportion of Inj is at least 25%, in particular at least 40%.
  • the high-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized in that the proportion of InBr to ma ⁇ ximal 60 mol .-% is 10%, based on the sum of al ⁇ ler halide of In.
  • High-pressure discharge lamp characterized in that the filling portions of InCl up to 20 mol .-%, based on the sum of all halides of In, in particular Minim ⁇ least 2 mol .-%.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized in that the noble gas is argon, xenon Kryp ⁇ tone or neon or mixtures thereof.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized in that the cold filling pressure of the Edelga ⁇ ses is selected in the range 30 to 300 hPa. 7. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the content of Hg in the range 3 to 30 mg / cm 3 is selected.
  • High-pressure discharge lamp characterized in that the lamp is a color-emitting lamp for effect lighting.
  • high-pressure discharge lamp characterized in that the filling amount of the total In halide between 0.05 and 0.5 mg per ml Entla ⁇ tion volume is.
  • FIG. 2 shows a high-pressure discharge lamp with discharge vessel with integrated outer bulb
  • FIG. Fig. 3 is a diagram showing the maintenance for various
  • Fig. 4 is a diagram showing the maintenance for various reasons.
  • Fillings shows at 150 W lamps.
  • FIG. 1 shows schematically a metal halide lamp 1. It consists of a discharge vessel 2 made of quartz glass, in which two electrodes 3 are inserted. The discharge vessel has a central part 5 and two ends 4. sit on the ends two bruising. 6
  • the discharge vessel 2 is surrounded by an outer bulb 7.
  • the discharge vessel 2 is held in the outer bulb by means of ei ⁇ nes frame which includes a short and a long power supply IIa and IIb.
  • the discharge vessel contains a filling which typically comprises Hg (3 to 30 mg / cm 3 ) and 0.1 to 1 mg / cm 3 of halide of indium.
  • a filling typically comprises Hg (3 to 30 mg / cm 3 ) and 0.1 to 1 mg / cm 3 of halide of indium.
  • argon is used under a pressure of 30 to 300 hPa cold. As a result, a blue-emitting metal halide lamp is realized.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment with a discharge vessel 2 made of quartz glass, to which an integrated outer bulb 10 is attached without the need for a frame. is taken.
  • the filling is similar to theforementionedsbei ⁇ game of Figure la.
  • FIG. 3 shows a diagram in which the maintenance of various fillings of in-halide for a 70 W lamp were compared with one another. It is found that pure Inj (curve a) shows by far the worst Verhal ⁇ th. The radiation power in the blue spectral range decreases from the reference point after 100 hours up to 6000 hours to a maximum of 80% when using mixtures. By contrast, mixtures of Inj and InBr show markedly better values (curve b), especially when the proportion of Inj is between 25 and 75% by weight.
  • Figure 4 shows a diagram for 150 W lamps, in which the maintenance of a mixture 55 wt .-% TU with 45 wt .-% InBr (curve a) is compared with pure Inj (curve b) and InBr (curve c) on the one hand and on the other hand with a triple mixture (curve d) of Inj (70% by weight), InBr (20% by weight) and InCl (10% by weight). It turns out that the addition of chlorine has to be well dosed. It should preferably be added in small amounts, relative to Inj at most 13: 1. 3 to 1::, that it be ⁇ vorzugt in amounts of 1 applies to InBr 6 relative to Inj supplied ⁇ sets should be.
  • Table 1 shows the photometric data of various metal halide lamps with quartz glass flask according to FIGS. 1 and 2.
  • the filling is designed for the emission blue spectral range within 440 to 485 nm. Such a lamp can be used for general lighting, in particular as an effect light for architectural lighting.
  • high output in the blue spectral range is ⁇ achieved, and long life, high color saturation, and good maintenance.
  • the lifetime is at least 9000 hours, the maintenance is at least 80%, and the color saturation at least 50%.
  • the filling contains no Na, or Sc or Tl. Only halides of the In are used as metal halides.
  • the maximum proportion of the Inj is 90% mol .-%, the minimum An ⁇ part of the InBr is 10 mol .-%.
  • This Br / J mixture may also be added in InCl at a level of up to 20 mol%.
  • the proportion of Inj is preferably 40 to 90 mol%, and 10 to 60 mol% InBr.
  • the total capacity of the halide of In is before Trains t ⁇ between 0.05 and 0.5 mg / ml of volume of the discharge vessel.
  • Other filling components are noble gas such as argon and Hg.
  • the filling amount is ge ⁇ together with the halide of In is preferably 0.09 to 0.5 mg / ml of volume of the discharge vessel.
  • the total filling amount of Haloge ⁇ nid In is preferred between 0.05 and 0.4 mg / ml of volume of the discharge vessel.

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Abstract

Eine Hochdruckentladungslampe, die bevorzugt im Blauen Spektralbereich emittiert und eine sehr gute Maintenance aufweist, verwendet ein Gemisch aus Indium-Halogeniden als Füllung.

Description

Hochdruckentladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Metallhalogenidlampen . Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen mit keramischem Entladungsgefäß oder Quarzglasgefäß für die Allgemeinbeleuchtung .
Stand der Technik
Die DE 101 01 508 offenbart eine Hochdruckentladungslampe, bei der eine Metallhalogenidfüllung verwendet wird. Die Hochdruckentladungslampe enthält als Metallhalogenid Jodid von Indium.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die einfach und kostengünstig eine farbige Emission im blauen Spektralbereich bereitstellt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Farbige Lampen gewinnen eine zunehmende Marktbedeutung als Effektlicht in der Architekturbeleuchtung. Die Erfindung betrifft blaue HQI Lampen. Dabei gibt es drei Ziele: 1. hohe Strahlungsleistung im Blauen. 2. Hohe Farbsättigung 3. Gute Maintenance. Bisher verwendete Füllungen bestehen aus Inj. Überraschenderweise zeigt eine Füllung aus InBr+InJ+InCl eine besssere Maintenance als die bisherige Füllung aus Inj. Dabei gelten folgende Grenzwerte:. Der molare Nateil von Inj liegt zwischen 40 und 90%. Der molare Anteil von InBr liegt zwischen 10 und 60%. Der molare Anteil von InCl liegt mei maximal 20%. Die Summe der molaren Anteile beträgt 100%. Begründung der Grenzwerte: ein Überschreiten des InCl Anteils von 20% und/oder des InBr Anteils von 60% führt zu Elektrodenkorrosion, also einem Frühausfall. Ein Überschreiten des molaren Inj Anteils verschlechtert die Maintenance. Die Füllmenge des gesamten In-Halogendes liegt zwischen 0,05 und 0,5 mg pro ml Entladungsvolumen.
Dadurch wird die Strahlungsleistung im Blauen erhöht. Die Maintenance, also die Konstanz der im Blauen Spektralbereich abgestrahlten Leistung wird darüber hinaus verbessert ohne die andere wichtige Größe, die Farbsättigung zu verschlechtern.
Die bisher eingesetzten Füllungen für blaue Emission ver- wenden normalerweise Inj. Die Verwendung einer Mischung von Halogeniden wurde nie ernsthaft in Erwägung gezogen, da sie keine zusätzlichen Vorteile versprach, jedoch aufwendiger herzustellen ist, da die Mischung kontrolliert und eingestellt werden muss. Überraschenderweise zeigt eine Füllung aus einer Mischung verschiedener Halogenide des In eine bessere Maintenance als die bisherige Füllung aus Inj einerseits und reinem InBr andererseits.
Dabei gelten folgende Grenzwerte: der Anteil von Inj liegt bei mindestens 25 Gew.-% und höchstens 75 Gew.-%. Die Füllmenge des gesamten In-Halogenids liegt zwischen 0,1 und 1 mg pro ml Entladungsvolumen. Besonders bevorzugt ist ein Wert zwischen 0,2 und 1,0 mg/ml für Lampen im Leistungsbereich von 35 bis 150W und ein Wert zwischen 0,1 und 0,6 mg/ml für Lampen von 175 bis 1000W.
Das erfindungsgemäße Konzept ist vor allem für Lampen kleiner und mittlerer Leistung im Bereich 15 bis 1000 W geeignet .
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:
1. Hochdruckentladungslampe mit einem Kolben, der ein Entladungsvolumen umgibt, wobei eine Füllung, die Indiumhalogenid, Quecksilber und Edelgas aus der Gruppe Neon, Argon, Krypton, Xenon enthält, im Entladungsvolumen untergebracht ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Füllung gleichzeitig die Haloge¬ nide von Jod und Brom enthält, wobei der Anteil von Inj höchstens 90 Mol.-% beträgt, bezogen auf die Summe aller Halogenide des In.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Inj mindestens 25%, insbesondere mindestens 40%, beträgt.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an InBr 10% bis ma¬ ximal 60 Mol.-% beträgt, bezogen auf die Summe al¬ ler Halogenide des In.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung Anteile an InCl bis maximal 20 Mol.-% aufweist, bezogen auf die Summe aller Halogenide des In, insbesondere mindes¬ tens 2 Mol.-%.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelgas Argon, Xenon Kryp¬ ton oder Neon oder Mischungen davon ist.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltfülldruck des Edelga¬ ses im Bereich 30 bis 300 hPa gewählt ist. 7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Hg im Bereich 3 bis 30 mg/cm3 gewählt ist.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine farbig emittie- rende Lampe für die Effektbeleuchtung ist.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmenge des gesamten In- Halogenids zwischen 0,05 und 0,5 mg pro ml Entla¬ dungsvolumen liegt.
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist.
Figuren
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausfüh- rungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Hochdruckentladungslampe mit Entladungsgefäß mit separatem Außenkolben;
Fig. 2 eine Hochdruckentladungslampe mit Entladungsgefäß mit integriertem Außenkolben; Fig. 3 ein Diagramm, das die Maintenance für verschiedene
Füllungen zeigt bei 70 W-Lampen;
Fig. 4 ein Diagramm, das die Maintenance für verschiedene
Füllungen zeigt bei 150 W-Lampen.
Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch eine Metallhalogenidlampe 1. Sie besteht aus einem Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, in das zwei Elektroden 3 eingeführt sind. Das Entladungsge¬ fäß hat einen zentralen Teil 5 und zwei Enden 4. An den Enden sitzen zwei Quetschungen 6.
Das Entladungsgefäß 2 ist von einem Außenkolben 7 umge- ben. Das Entladungsgefäß 2 ist im Außenkolben mittels ei¬ nes Gestells, das eine kurze und lange Stromzuführung IIa und IIb beinhaltet, gehaltert.
Das Entladungsgefäß enthält eine Füllung, die typisch Hg (3 bis 30 mg/cm3) und 0,1 bis 1 mg/cm3 Halogenid von In- dium umfasst. Als Edelgas wird Argon unter einem Druck von 30 bis 300 hPa kalt verwendet. Dadurch wird eine blau emittierende Metallhalogenidlampe realisiert.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, an dem ein integrierter Außenkolben 10 angesetzt ist ohne dass ein Gestell benö- tigt wird. Die Füllung ist ähnlich wie im Ausführungsbei¬ spiel der Figur la.
Figur 3 zeigt ein Diagramm, bei dem die Maintenance verschiedener Füllungen an In-Halogenid für eine 70 W-Lampe miteinander verglichen wurden. Dabei zeigt sich, dass reines Inj (Kurve a) mit Abstand das schlechteste Verhal¬ ten zeigt. Die Strahlungsleistung im Blauen Spektralbereich nimmt vom Bezugspunkt nach 100 Std. bis hin zu 6000 Std. auf höchstens 80% ab, wenn man Mischungen verwendet. Dagegen zeigen Mischungen aus Inj und InBr deutlich bessere Werte (Kurve b) , vor allem wenn der Anteil des Inj zwischen 25 und 75 Gew.-% liegt. Ähnlich gute Werte werden erzielt, wenn eine Tripelmischung verwendet wird, wo¬ bei überwiegend Inj (50 bis 80 Gew.-% ) mit 10 bis 20 Gew.-% InBr und 2 bis 10 Gew.-% InCl verwendet wird (Kur¬ ve c) .
Figur 4 zeigt ein Diagramm für 150 W-Lampen, bei dem die Maintenance einer Mischung 55 Gew.-% TU mit 45 Gew.-% InBr (Kurve a) verglichen wird mit reinem Inj (Kurve b) und InBr (Kurve c) einerseits, und andererseits mit einer Tripel-Mischung (Kurve d) aus Anteilen von Inj (70 Gew.- %), InBr (20 Gew.-%) und InCl (10 Gew.-%) . Es zeigt sich, dass die Zugabe von Chlor wohldosiert werden muss. Es sollte bevorzugt in kleinen Mengen zugesetzt werden, re- lativ zu Inj höchstens 13:1. bei InBr gilt, dass es be¬ vorzugt in Mengen von 1:3 bis 1:6 relativ zu Inj zuge¬ setzt werden sollte.
Tabelle 1 zeigt die lichttechnischen Daten verschiedener Metallhalogenidlampen mit Quarzglaskolben gemäß Figur 1 und 2. Die Füllung ist für die Emission blauen Spektralbereich innerhalb 440 bis 485 nm konzipiert. Eine derartige Lampe kann für Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden, insbesondere als Effektlicht für Architekturbeleuchtung. Mit der neuartigen Füllung, verbunden mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, wird hoher Output im blauen Spektral¬ bereich erreicht, verbunden mit langer Lebensdauer, hoher Farbsättigung, und guter Maintenance. Die Lebensdauer beträgt mindestens 9000 Std., die Maintenance ist mindes- tens 80%, und die Farbsättigung mindestens 50%.
Die Füllung enthält kein Na, oder Sc oder Tl. Es werden als Metallhalogenide nur Halogenide des In verwendet. Der maximale Anteil des Inj ist 90% Mol.-%, der minimale An¬ teil des InBr ist 10 Mol.-%. Dieser Br/J-Mischung kann außerdem InCl mit einem Anteil bis 20 Mol.-% zugesetzt sein. Bevorzugt liegt der Anteil Inj bei 40 bis 90 Mol.- %, sowie 10 bis 60 Mol.-% InBr.
Die Füllmenge gesamt an Halogenid des In beträgt bevor¬ zugt zwischen 0,05 und 0,5 mg/ml Volumen des Entladungs- gefäßes. Weitere Füllungsbestandteile sind Edelgas wie Argon sowie Hg.
Für Lampen bis 150 W Leistung beträgt die Füllmenge ge¬ samt an Halogenid des In beträgt bevorzugt zwischen 0,09 und 0,5 mg/ml Volumen des Entladungsgefäßes. Für Lampen ab 200 W Leistung beträgt die Füllmenge gesamt an Haloge¬ nid des In bevorzugt zwischen 0,05 und 0,4 mg/ml Volumen des Entladungsgefäßes. Tab. 1 yp Figur Figur 2 mit Figur 1 Figur 1
2 mit 150W mit 250W mit 400W 70W
Füllmenge : 0,1 0 , 2 mg 0,6 mg 1,5 mg mg
78 Gew.% InJ+ 17,2 Gew. % InBr+ 4,8 Gew. % InCl
Volumen 0,7 1, 8 ml 5,2 ml 8, 0 ml ml
Farbsättigung 65% 69% 72% 71% bei 100h
Strahlungsleistung 5,4 W 11, 5 W 22W 35W im Blauen 440 bis 485 nm Bei 100h
Maintenance Mehr Mehr als Mehr als Mehr als als 80% 80% 80% nach 9000h
80%

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckentladungslampe mit einem Kolben, der ein Entladungsvolumen umgibt, wobei eine Füllung, die Indiumhalogenid, Quecksilber und Edelgas aus der Gruppe Neon, Argon, Krypton, Xenon enthält, im Ent- ladungsvolumen untergebracht ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Füllung gleichzeitig die Haloge¬ nide von Jod und Brom enthält, wobei der Anteil von Inj höchstens 90 Mol.-% beträgt, bezogen auf die Summe aller Halogenide des In.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Inj mindestens 25%, insbesondere mindestens 40%, beträgt.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an InBr 10% bis ma- ximal 60 Mol.-% beträgt, bezogen auf die Summe al¬ ler Halogenide des In.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung Anteile an InCl bis maximal 20 Mol.-% aufweist, bezogen auf die Summe aller Halogenide des In, insbesondere mindes¬ tens 2 Mol.-%.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelgas Argon, Xenon Kryp¬ ton oder Neon oder Mischungen davon ist.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltfülldruck des Edelga¬ ses im Bereich 30 bis 300 hPa gewählt ist.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Hg im Bereich 3 bis 30 mg/cm3 gewählt ist.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine farbig emittie¬ rende Lampe für die Effektbeleuchtung ist.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmenge des gesamten In- Halogenids zwischen 0,05 und 0,5 mg pro ml Entla¬ dungsvolumen liegt.
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist.
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