HOCHDRUCKENTLADUNGSLAMPE MIT LITHIUM-HALOGENIDHALTIGER FÜLLUNG

Technisches Gebiet Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe ge ^¬ mäß 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 US 4 053 805 offenbart eine Hochdruckentladungslampe, bei der eine rot emittierende Metallhalogenidfüllung verwendet wird. Die Hochdruckentladungslampe enthält als Metallhaloge- nid Jodid von Lithium zusammen mit Jodid von Scandium.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckent- ladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzu ^¬ stellen, die einfach und kostengünstig eine farbige Emission im roten Spektralbereich bereitstellt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An ^¬ spruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen fin- den sich in den abhängigen Ansprüchen.

Farbige Lampen gewinnen eine zunehmende Marktbedeutung als Effektlicht in der Architekturbeleuchtung. Die Erfindung betrifft rot emittierende Lampen, die bevorzugt einen Kolben aus Quarzglas oder auch Keramik besitzen. Dabei gibt es drei Ziele: 1. hohe Strahlungsleistung im Roten. 2. Hohe Farbsättigung 3. Gute Maintenance.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hochdruckent ^¬ ladungslampe bereitzustellen, die einfach und kostengünstig eine farbige Emission im roten Spektralbereich bereitstellt. Farbige Lampen gewinnen eine zunehmende Marktbedeutung als Effektlicht in der Architekturbeleuchtung.

Bekannt sind Lampen mit einer farbigen Emission im roten Spektralbereich. Diese haben typisch eine Leistung von 400 W. Diese Lampen verwenden eine Füllung aus Lithium odid .

Erfindungsgemäß wird eine Füllung verwendet die sowohl Li ^¬ thium- als auch Kaliumhalogenid verwendet. Bevorzugt wird Jo ^¬ did als Halogenid verwendet.

Der gewichtsmäßige Anteil des Kalium odides liegt dabei be- vorzugt bei mindestens 3 Gew.-% und bei höchstens 30 Gew.-%.

Die gesamte Füllmenge an obigen Metallhalogeniden beträgt insbesondere 0,05 bis 8 mg pro ml Brennerinnenvolumen, bevorzugt 0,08 bis 8 mg für Lampen unter 150W Leistung und 0,05 bis 5 mg für Lampen über 150W. Die Strahlungsleistung im Roten wird durch die neuartige Füllung erhöht. Die Maintenance, also die Konstanz der im Roten Spektralbereich abgestrahlten Leistung wird dadurch verbessert ohne die andere wichtige Größe, die Farbsättigung, zu verschlechtern .

Farbige Lampen gewinnen eine zunehmende Marktbedeutung als

Effektlicht in der Architekturbeleuchtung. Die Erfindung betrifft rot emittierende Metallhalogenidlampen . Dabei gibt es neben der guten Maintenance grundsätzlich noch weitere Ziele: 1. hohe Strahlungsleistung im Blauen. 2. Hohe Farbsättigung. Die bisher eingesetzten Füllungen für rote Emission verwenden normalerweise nur LiJ, ggf. zusammen mit ScJ. Die Verwendung einer anderen Mischung von Halogeniden wurde nie ernsthaft in Erwägung gezogen, da sie keine zusätzlichen Vorteile versprach, jedoch aufwendig herzustellen ist, da die Mischung kontrolliert und eingestellt werden muss.

Überraschenderweise zeigt eine Füllung aus einer Mischung verschiedener Halogenide des Li in Kombination mit Halogeniden des K eine bessere Maintenance als die bisherige Füllung aus LiJ.

Die Maintenance, also die Konstanz der im roten Spektralbe- reich abgestrahlten Leistung wird dadurch verbessert ohne die andere wichtige Größe, die Farbsättigung, zu verschlechtern. Dabei gelten folgende bevorzugte Grenzwerte: der Anteil von KJ liegt bei mindestens 4 Gew.-% und bei höchstens 25 Gew.-%. Die Füllmenge des gesamten K-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.

De vorliegende Erfindung verbessert die Maintenance gegenüber dem Stand der Technik ohne dabei ernsthafte Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Erfindungsgemäße Lampen können auf vorhandenen schnelllaufenden Fertigungslinien kostengünstig produziert werden. Das erfindungsgemäße Konzept ist vor allem für Lampen kleiner und mittlerer Leistung im Bereich 15 bis 1000 W, bevorzugt 70 bis 400 W, geeignet.

Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:

1. Hochdruckentladungslampe mit einem Kolben, der ein Ent ^¬ ladungsvolumen umgibt, wobei eine Füllung, die Queck- silber und Edelgas aus der Gruppe Neon, Argon, Krypton,

Xenon allein oder in Mischung enthält, im Entladungsvolumen untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung zur Emission im roten Spektralbereich gleichzeitig die Halogenide von Lithium und einem wei ^¬ teren Alkalimetall, ausgewählt aus der Gruppe K, Cs und Rb allein oder in einer Kombination, enthält. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das weitere Alkalimetall Kalium al ^¬ lein oder überwiegend ist, wobei insbesondere der An ^¬ teil an Rb und/oder Cs höchstens 20 Mol.-% beträgt. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass der Anteil an Kaliumhalogenid maxi- mal 30 Mol.-% beträgt, bezogen auf die Summe aller Ha ^¬ logenide von Li, K, Cs, Rb . Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass der Anteil an Kaliumhalogenid min ^¬ destens 3 Mol.-% beträgt, bezogen auf die Summe aller Halogenide von Li, K, Cs, Rb .

Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch kennzeichnet, dass das Edelgas Argon, Krypton oder ist . Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Kaltfülldruck des Edelgases im

Bereich 30 bis 300 hPa gewählt ist. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass der Gehalt an Hg im Bereich 3 bis 30 mg/cm ³ gewählt ist. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass die Lampe eine farbig emittierende Lampe für die Effektbeleuchtung ist. 9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass die Füllmenge des gesamten Li- Halogenids zwischen 0,05 und 0,5 mg pro ml Entladungs ^¬ volumen liegt, während die Füllmenge an weiterem Alka- li-Halogenid zwischen 0,01 und 0,2 mg/ml beträgt, ins ^¬ besondere K und/oder Cs betreffend.

10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist.

Figuren Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele 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.

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 Entladungsgefäß hat einen zentralen Teil 5 und zwei Enden 4. An den Enden sitzen zwei Quetschungen 6.

Das Entladungsgefäß 2 ist von einem Außenkolben 7 umgeben. Das Entladungsgefäß 2 ist im Außenkolben mittels eines Ge- stells, das eine kurze und lange Stromzuführung IIa und IIb beinhaltet, gehaltert.

Das Entladungsgefäß enthält eine Füllung, die typisch Hg (3 bis 30 mg/cm ³ ) und 0,1 bis 1 mg/cm ³ Jodid von Li und K um- fasst. Als Edelgas wird Argon unter einem Druck von 30 bis 300 hPa kalt verwendet. Dadurch wird eine rot emittierende Metallhalogenidlampe realisiert.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Ent- ladungsgefäß 2 aus Quarzglas, an dem ein integrierter Außenkolben 10 angesetzt ist ohne dass ein Gestell benötigt wird. Die Füllung ist ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1.

Ein typisches Ausführungsbeispiel für die Füllung ist 13 Gew.-% Kaliumjodid und 87 Gew.-% Lithium odid . Als Halogen für das Halogenid kann neben Jod zusätzlich auch Brom und/oder Chlor verwendet werden, wobei der gewichtsmäßige An ^¬ teil von Bromid und/oder Chlorid unter 50 Gew.-% liegt. Ein typisches Ausführungsbeispiel ist z.B. 5% LiCl + 15 % LiBr + 65% LiJ + 15 % KJ, oder 5 % LiCl + 15 % KBr + 80 Gew.-% LiJ, oder 5 % KCl + 10 % KJ + 15 % LiBr + 70 % LiJ. Alle Angaben sind hier in Gew.-% zu verstehen.

Figur 3 zeigt ein Diagramm für 70 W-Lampen, bei dem die Main- tenance der Effizienz einer rot emittierenden Füllung mit reinem LiJ in einer Menge von 0, 6 mg (Kurve a) verglichen wird mit einer rot emittierenden Füllung mit einer Mischung aus LiJ und KJ in einer Menge von 0,52 mg LiJ und 0,08 mg KJ wie in Tab. 1 dargestellt. Es zeigt sich, dass die Maintenan- ce im Falle der Zugabe von KJ bei zunehmender Lebensdauer deutlich besser ist, und zwar in einer Größenordnung von 30%. Dem steht lediglich eine geringfügig schlechtere Effizienz in den ersten 100 Std. gegenüber, solange die Lampe nicht richtig eingebrannt ist. Besonders auffällig ist, dass die Zugabe von K allein, oder auch mit Additiv an Rb und/oder Cs, zu einer anfänglichen Verbesserung der Effizienz nach etwa 100 Std. führt, wodurch die Maintenance noch besser ausbalanciert wird .

Tabelle 1 zeigt die lichttechnischen Daten einer Metallhalo- genidlampe mit Quarzglaskolben gemäß Figur 2.

Die Füllung ist für die Emission im roten Spektralbereich mit Peak innerhalb 610 bis 780 nm konzipiert. Eine derartige Lam ^¬ pe kann für die Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden, ins- besondere als Effektlicht für Architekturbeleuchtung. Mit der neuartigen Füllung, verbunden mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, wird ein hoher Output im roten Spektralbereich erreicht, verbunden mit langer Lebensdauer, hoher Farbsättigung, und guter Maintenance. Die Lebensdauer beträgt mindes- tens 9000 Std., die Maintenance ist mindestens 80%.

Die Füllung enthält kein Na, oder Sc oder Tl. Es werden als Metallhalogenide nur Halogenide des Li und K, ggf. auch Rb, verwendet. Der maximale Anteil des LiJ ist 90% Mol.-%, der minimale Anteil des KJ ist 4 Mol.-%. Dieser Mischung kann au- ßerdem anderes Halogenid mit einem Anteil bis 20 Mol.-% zuge ^¬ setzt sein, bevorzugt Rb . Bevorzugt liegt der Anteil LiJ bei 40 bis 90 Mol.-%.

Die gesamte Füllmenge an Halogenid des Li beträgt bevorzugt zwischen 0,05 und 0,5 mg/ml Volumen des Entladungsgefäßes. Die gesamte Füllmenge an Halogenid des K beträgt bevorzugt zwischen 0,01 und 0,2 mg/ml Volumen des Entladungsgefäßes. Der relative Gewichtsanteil zwischen Li-Halogenid und K- Halogenid, ggf. unter Einbeziehung weiterer Halogenide des Rb und/oder Cs, beträgt vorteilhaft zwischen 10:1 und 3:1. Wei- tere Füllungsbestandteile sind Edelgas wie Argon sowie Hg.

Die Füllung kann u.U. auch weitere Rotstrahler als Zusatz in Form von Metallhalogeniden enthalten, insbesondere Cäsium, vornehmlich in Form von CsJ mit bis zu 20 % Anteil am weiteren Alkali-Halogenid . Tab. 1

Leistung/ W 75

Lichtstrom/ Im 3500

Farbsättigung/ % 25

Mittlere Lebensdauer / h 12000

Mittlere Maintenance 80% nach 6000h

Elektrodenabstand / mm 8

Kolbenvolumen / ml 0,7

Füllgas Brenner 100 hPa Ar

Füllgas Außenkolben 180 hPa Ar

Füllung in mg 9,5 mg Hg, 0,52 mg LiJ

Zusatz 0,08 mg KJ