NL7901480A

NL7901480A - Hogedrukkwikdampontladingslamp.

Info

Publication number: NL7901480A
Application number: NL7901480A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1980-08-28
Also published as: US4319157A; JPS55117858A; EP0015022A1

Description

* 23-2-1979 1 PHN 9361 17. V. Philips’ Glo eilamp enf abri eken te Eindhoven Hogedrukkwikdampontladingslamp

De uitvinding heeft betrekking op een hogedrukkwikdampontladingslamp met een vakuumdicht afgesloten ont-ladingsvat, voorzien van elektroden, en bevattende edelgas, kwik en tinhalogenide.

5 Een dergelijke lamp is bekend uit de Duitse oc trooiaanvrage 2,023,770. Deze lampen, die tinchloride en tinjodide bevatten, leveren in hoofdzaak straling afkomstig van tinhalogenide-molekulen. De tinhalogenide-straling heeft een zeer brede, kontinue spektrale verdeling, waardoor de 10 kleurweergave van deze lampen zeer goed kan zijn. In het algemeen kunnen waarden van de kleurweergave-index Ra (het gemiddelde van de weergave-indices van 8 testkleuren, als gedefinieerd door de Commission Internationale d’Eclairage) bereikt worden van ongeveer 85. Gevonden is, dat in de door 15 deze lampen uitgezonden straling het aandeel kontinuum-straling, afkomstig van de tinhalogenide-molekulen, groter is naarmate de totale tinhalogenide-koncentratie in de lamp groter is. Deze kontinuum-verhoging bij toenemende haloge-nide-koncentratie is-bevorderlijk voor de met de lamp te 20 bereiken kleurweergave. In de praktijk blijkt echter, dat de halogenide-koncentratie aan bepaalde bovengrenzen is gebonden. Enerzijds kan men de jodiumkoncentratie niet te hoog kiezen, omdat boven een zekere waarde een te grote absorptie van blauwe straling optreedt, waardoor de kleurtempera- 790 1 * 8 0' λ 23-2-1979 2 PHN 9361 tuur van de door de lamp uitgezonden straling te sterk daalt en het rendement afneemt. Anderzijds kan men de chloorkon-centratie niet te hoog kiezen, omdat dan een te sterke elek-trode-aantasting optreedt, hetgeen de levensduur van de lamp 5 negatief beïnvloedt. Hoewel in bepaalde gevallen voor de molaire verhouding van het chloor tot het jodium een waarde van 4 toelaatbaar is, kiest men voor deze verhouding meestal een waarde van ongeveer 1 teneinde een bevredigende levensduur van de lamp te bereiken. Een verder nadeel van de tin-10 chloride bevattende lampen is, dat zij behalve het tinhalo-genide-kontinuum ook de emissie vertonen van de kwikchloride-band in het groene deel van het spektrum met maximum bij ongeveer 540 nm, waardoor het door de lamp uitgezonden licht een groen aspekt heeft (het kleurpunt van de uitgezonden 15 straling wijkt af van de lijn der zwarte stralers).

Tinhalogenide bevattende hogedrukkwikdampontla-dingslampen zijn eveneens bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 6610396. Deze lampen zijn voorzien van tinbromide -straling en tinjodide en leveren eveneens tinhalogenide/met een kon-20 tinue spektrale verdeling. De specifieke lichtstroom van deze lampen is echter aanzienlijk geringer (bijvoorbeeld 20-25$ kleiner) dan die van de tinchloride en tinjodide bevattende lampen.

Het doel van de uitvinding is tinhalogenide be-25 vattende lampen te verschaffen, die bij een vergroot aandeel kontinuumstraling een hoge lichtstroom en een zeer goede kleurweergave leveren, en waarbij de nadelen van hoge chloor-en jodiumkoncentraties vermeden worden.

Een hogedrukkwikdampontladingslamp van de in de 30 aanhef beschreven soort is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat het ontladingsvat tinjodide, tinchloride en tinbromide bevat, waarbij de molfraktie jodium tenminste 0,20, de molfraktie broom tenminste 0,25 en de molfraktie chloor tenminste 0,05 bedraagt.

Gevonden is, dat door toevoeging van tinbromide aan een tinchloride en tinjodide bevattende lamp de konti-nuum-straling wordt verhoogd en een verbetering van de kleurweergave wordt verkregen. Daarbij is gebleken, dat het stra- 7901480 23-2-1979 3 PHN 9361 lingsrendement van de lampen nagenoeg dezelfde gunstige waarde bezit als dat van de slechts tinchloride en -jodide bevattende lampen. Dit was in het geheel niet te verwachten, aangezien de bekende bromide bevattende lampen een laag rende-5 ment vertonen. Gebleken is voorts dat de toevoeging van broom geen nadelige absorptie van blauwe straling veroorzaakt, zoals dat bij verhoging van de jodiumkoncentratie het geval is. Ook blijkt de levensduur van de lamp niet nadelig te worden beïnvloed door de broomtoevoeging, zoals dat bij verho-10 ging van de chloorkoncentratie het geval is. Een voordeel van de lampen volgens de uitvinding is nog, dat de uitgezonden straling geen groen kleuraspekt heeft. De groene kwik-chlorideband is namelijk in mindere mate aanwezig en het spektrum wordt verder opgevuld door de optredende kwikbromide-15 band, die meer in het blauwe deel van het spektrum gevonden wordt (maximum bij ongeveer 500 nm). Tenslotte is het een groot voordeel, dat in de lampen volgens de uitvinding de totale halogenide-koncentratie hoger gekozen kan worden dan in het geval van de slechts chloride en jodide bevattende 20 lampen, omdat broom minder agressief is dan chloor.

Een voorwaarde voor het bereiken van de genoemde gunstige effekten is, dat de halogeenkoncentraties binnen bepaalde, boven aangegeven grenzen gekozen worden. Van de totale in de lamp aanwezige hoeveelheid halogeen dient de mo-25 laire fraktie broom tenminste 0,25 te bedragen. Xndien de molfraktie broom namelijk kleiner is dan 0,25 is het effekt van de broom-toevoeging te gering en verkrijgt men lampen met minder goede kleurweergave en een groen kleuraspekt. De molfraktie jodium in de lamp moet tenminste 0,20 bedragen, 30 omdat bij lagere waarden van het jodiumgehalte een te sterke elektrode-aantasting optreedt, waardoor lampen met te geringe levensduur worden verkregen. De molfraktie chloor, tenslotte, dient in een lamp volgens de uitvinding tenminste 0,05 te bedragen om voldoende hoge lichtstromen te verkrijgen.

35 De voorkeur wordt gegeven aan een lamp volgens de uitvinding, waarin de molfraktie broom een waarde heeft van 0,25 tot 0,55 en de molfraktie chloor een waarde heeft van 0,10 tot 0,25. Bij deze waarden worden namelijk de beste 79 0 H 8 ft 23-2-1979 b PHN 9361 λ r resultaten verkregen voor wat betreft kleurweergave en specifieke lichtstroom. Voorts blijkt het in dit gebied van molfrakties broom en chloor mogelijk lampen te verkrijgen, waarvan het kleurpunt van de uitgezonden straling nagenoeg 5 op de lijn der zwarte stralen is gelegen.

Een voordelige uitvoeringsvorm van een lamp volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat het ont- 3 ladingsvat per cm inhoud een hoeveelheid kwik van 0,5 tot 50 mg, en bij voorkeur van 3 tot 35 mg, en een hoeveelheid 10 halogeen van 1 tot 50 ^umol, en bij voorkeur van 5 tot 25 yumol, bevat, en dat de molaire verhouding van halogeen tot tin een waarde heeft van 0,1 tot 2,5· Met de genoemde hoeveelheden kwik wordt een efficiënte hogedrukkwikdampontlading verkregen. Bij toepassing van minder dan de genoemde minimum-15 hoeveelheid halogeen is de bijdrage van kontinue tinhalogenide-straling in het algemeen te gering. Gebruik van meer dan de genoemde maximumhoeveelheid halogeen kan aanleiding geven tot instabiel brandende lampen. De keuze van zowel kwik- als halogeenhoeveelheid binnen de aangegeven bereiken is nog 20 afhankelijk van het lamptype. Voor wandgestabiliseerde (lange boog) ontladingslampen zal men in het algemeen relatief geringe hoeveelheden kwik en halogeen kiezen; voor elek-trodegestabiliseerde (korte boog) ontladingslampen of voor magnetisch gestabiliseerde ontladingslampen kiest men in het 25 algemeen grotere hoeveelheden. De verhouding van halogeen tot tin heeft meestal een zodanige waarde, dat overmaat tin aanwezig is. Gebruik van een kleine overmaat halogeen (t.o.v. tindihalogenide) is echter ook mogelijk.

Het kan nog gewenst zijn in een lamp volgens 30 de uitvinding een kleine korrektie van het kleurpunt van de uitgezonden straling toe te passen zodanig, dat het kleurpunt verschoven wordt· naar de lijn van de zwarte stralers.

Een uitvoeringsvorm van een lamp volgens de uitvinding is dan ook daardoor gekenmerkt, dat het ontladingsvat voorts 35 ter korrektie van het kleurpunt van de uitgezonden straling tenminste een der elementen Li, Na, In, Pb, Bi, Zn en Ga 3 bevat in een hoeveelheid van 0,005 tot 10^umol per cm inhoud, waarbij de elementen Li en Na als chloride en de ele- 7901480 Λ 23-2-1979 5 ΡΗΝ 9361 menten In, Pb, Bi, Zn en Ga als zodanig of als halogenide, met uitzondering van fluoride, aanwezig zijn. De genoemde kleurpuntskorrektie is op zich bekend voor tinhalogenide bevattende lampen. Zie de Nederlandse octrooiaanvrage 7303079 5 voor de elementen Li en Na en de Nederlandse octrooiaanvrage 7316101 voor de overige genoemde elementen.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een tekening en een aantal uitvoeringsvoorbeelden. In de tekening geeft 10 Figuur 1 een hogedrukkwikdampontladingslamp vol gens de uitvinding weer en toont

Figuur 2 de spektrale energieverdeling van een uitvoeringsvoorbeeld van een lamp volgens de uitvinding.

In Figuur 1 is 1 het kwartsglazen ontladingsvat 15 van een lamp volgens de uitvinding. In het ontladingsvat 1 bevinden zich twee tegenover elkaar opgestelde wolframelek-troden 2 resp. 3· De elektroden worden gedragen door stroom-toevoerdraden h resp. die door middel van molybdeen folies 6 resp. 7 vakuumdicht zijn doorgevoerd door de knepen 8 resp.

20 9* Het ontladingsvat 1 is opgesteld in een kwartsglazen bui tenballon 10 met behulp van de steunpolen 11 resp. 12, die tevens dienst doen als stroomtoevoerorganen voor de elektroden 2 resp. 3· De stroomtoevoerorganen 11 resp. 12 zijn vakuumdicht door de buitenballon 10 uitgevoerd en verbonden 25 met de kontaktpennen 13 resp. 14 van de keramische lampvoet 15. De uitwendige diameter van de buitenballon 10 is ongeveer 23 mm. De inhoud van het ontladingsvat 1 bedraagt onge-3 veer 0,75 cm . De afstand tussen de elektroden 2 en 3 is 5 mm. De lamp is bestemd voor een belasting van 250W.

30 VOORBEELD 1 .

Het ontladingsvat van een lamp als getoond in figuur 1 werd gevuld met een mengsel van argon en krypton tot een druk van ca 4000 Pa (bij kamertemperatuur) en voorts met 25 mg Hg 35 21 ^umol Sn 0,7yumol In 3,0^umol Hg J2 2,0yumol Hg Br^ 7901480 23-2-1979 6 ΡΗΝ 9361 λ- 'Γ 1,Oyumol Hg Cl^

Aan deze lamp, waarin de molfrakties J, Br en Cl bedroegen 0,50, 0,33 resp. 0,17» werden gemeten (bij een belasting van 250W): 5 lichtstroom 7^ = 62 lm/w

kleurtemperatuur T = 5500K

kleurweergave-index Ra = 85 kleurpunt x = 0,330$ y = 0,360

De spektrale energieverdeling van de door deze lamp uitge-10 zonden straling is weergegeven in een grafiek in figuur 2. Daarbij is op de horizontale as de golflengte X in nm en op de verticale as de stralingsenergie E per golflengte-inter-val van 5 nm in willekeurige eenheden uitgezet.

VOORBEELDEN 2 t/m 6.

15 Een vijftal lampen met een konstruktie als weergegeven in figuur 1 werd voorzien van een lampvulling als beschreven in voorbeeld 1, met dit verschil dat de mol- frakties J, Br en Cl respektievelijk bedroegen 0,33> 0,50 en 0,17· Voorts was in deze lampen de totale hoeveelheid

HgCl2 20 halogeen, gedoseerd als Hgj,, HgBr^ en/ (=ZHgX2), verschillend. In de nu volgende tabel 1 zijn de resultaten van metingen aan deze lampen samengevat. De tabel vermeldt voor ieder voorbeeld in de kolom £,HgX2 de totale hoeveelheid kwikhalogenide in^umol en geeft onder 7^ de lichtstroom in 25 lm/W, onder T de kleurtemperatuur in K en onder (x;y) het kleurpunt.

TABEL 1.

'Voorb. · XHgX2 | T T Γ (x$y)

30 2 5,6 ! 65 ! 4300 0,370 ; 0,36ο I

3 7,5 ! 61 4100 0,375 $ 0,375 .

4 10,1 64 3700 0,400 $ 0,395 ; 5 10,9 . 64 3600 0,405 ; 0,400 : 6 16,5 56 ; 3100 0,435 $ 0,430 35 ' .......... ......

VOORBEELDEN 7 t/m 11.

Wederom werden vijf lampen gemaakt met een konstruktie als getoond in figuur 1 en voorzien van een 7901480 23-2-1979 7 PHN 9361 vulling als gegeven in voorbeeld 1. Nu echter bedroegen de molfrakties J, Br en Cl respektievelijk 0,33, 0,33 en 0,33. Ook deze lampen waren voorzien van verschillende hoeveelheden halogeen (gedoseerd als HgX2). Het resultaat van me-5 tingen aan deze lampen is samengevat in tabel 2.

TABEL 2.

Yoorb. ' Σ.ΗgX^ : rq 7 T (x;y) 7 1,9 ! 64 . 9000 0,290 ; 0,310 1Q 8 4,1 69 7000 0,300 ; 0,340 9 : 4,9 72 ; 7000 0,300 ; 0,340 10 6 69 j 5500 0,330 ; 0,360 11 7,1 68 ; 5800 0,330 ; 0,370 15 VOORBEELD 12.

Een lamp met een konstruktie analoog aan die van de lamp volgens figuur 1, echter met een inhoud van het ontladingsvat van 2,7 cm en een elektrode-afstand van 6 mm en geschikt voor een belasting van 500¥, werd gevuld met 20 een mengsel van argon en krypton tot een druk van ca. 4000 Pa en voorts met 80 mg Hg 33,7y-umol Sn 6,5y-umol In 25 5,4yfumol HgJ^ 3,6 umol HgBr2 1,8y-umol HgC12

Aan de ze lamp, waarin de molfrakties J, Br en Cl respektieveli jk bedrogen 0,50, 0,33 en 0,17, werden gemeten (bij 30 een belasting van 500W):

72 = 63 lm/W

T = 5500 K Ra= 85 X = 0,330; y = 0,360 35 7901480

Claims

23-2-1979 8 PHN 9361
1. Hogedrukkwikdampontladingslamp met een vakuum- dicht afgesloten ontladingsvat, voorzien van elektroden, en bevattende edelgas, kwik en tinhalogenide, met het kenmerk, dat het ontladingsvat tinjodide, tinchloride en tin- j odium 5 bromide bevat, waarbij de molfraktie /tenminste 0,20, de mol-fraktie broom tenminste 0,25 en de molfraktie chloor tenminste 0,05 bedraagt.
2. Hogedrukkwikdampontladingslamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de molfraktie broom een waarde heeft 10 van 0,25 tot 0,55 en de molfraktie chloor een waarde heeft van 0,10 tot 0,25·
3· Hogedrukkwikdampontladingslamp volgens conclusie 3 1 of 2, met het kenmerk, dat het ontladingsvat per cm in-houd een hoeveelheid kwik van 0,5 to 50 mg, en bij voor-15 keur van 3 tot 35 mg, en een hoeveelheid halogeen van 1 tot 50^umol, en bij voorkeur van 5 tot 25^umol, bevat, en dat de molaire verhouding van halogeen tot tin een waarde heeft van 0,1 tot 2,5· b. Hogedrukkwikdampontladingslamp volgens conclusie 20 1,2 of 3, met het kenmerk, dat het ontladingsvat voorts ter korrektie van het kleurpunt van de uitgezonden straling tenminste een der elementen Li, Na, In, Pb, Bi, Zn en Ga bevat 3 in een hoeveelheid van 0,005 tot 1O^umol per cm inhoud, waarbij de elementen Li en Na als chloride en de elementen In, Pb, Bi, Zn en Ga als zodanig of als halogenide, met uit- 790 1 4 80 23-2-1979 9 PHN 9361 zondering van fluoride, aanwezig zijn. 5 10 15 20 25 30 ./
790. SO 35