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 WO 2008/038245 und die WO 2010/052142 offenbart eine Hochdruckentladungslampe, bei der eine Metallhalogenid- füllung mit Gd für die Lichtfarbe Daylight verwendet wird. Die Hochdruckentladungslampe enthält als Metallha- logenid Gd zusammen mit Jodiden von Seltenen Erden. Dabei ist das Entladungsgefäß aus Keramik, wobei die Wandbelas ^¬ tung im Bereich 20 bis 40 W/cm ² liegt. Die Füllmengen sind relativ hoch gewählt um eine Farbtemperatur von ty- pisch 5000 bis 6500 K entsprechend der Lichtfarbe Day ^¬ light zu erreichen.

Eine höhere Lichtfarbe wie Skywhite wird bisher, siehe WO 2005/100508, nur durch Leuchtstofflampen erreicht.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hoch- druckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die einfach und kostengünstig eine hohe Farbtemperatur von 7500 bis 10000 K liefert, insbesondere mindestens 8000 K. Diese Farbtemperatur liegt oberhalb der bereits im Markt etablierten Daylight- Angebote. Solche Lampen gewinnen eine zunehmende Marktbedeutung im Bereich Wellness und

Pflanzenbeleuchtung, ggf. als Ergänzung zu einer Grundbeleuchtung . Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltun ^¬ gen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Bisher wurden derart hohe Farbtemperaturen einzig mittels Leuchtstofflampen abgedeckt. Die Erfindung betrifft Metallhalogenidlampen mit extrem hoher Farbtemperatur, die einen Kolben aus Quarzglas oder auch Keramik besitzen. Dabei gibt es drei Ziele: 1. hohe Farbtemperatur. 2. Hohe Farbwiedergabe 3. Gute Maintenan- ce . Erfindungsgemäß wird eine Füllung verwendet, die als SE- Element Gd enthält. Dazu gibt es erfindungsgemäß zwei Lösungsansätze .

In einer ersten Aus führungs form für Lampen ohne metallische Gestellteile kann die Füllung mit Natriumhalogenid dosiert werden, da hier nicht die Gefahr des Natriumverlustes besteht. Typische

Ausführungsbeispiele sind Lampen mit einer Wattage von 70 und 150 W. Bei dieser Lösung wird der gewichtsmäßige Anteil von Gd-Halogenid an der gesamten Metallhalogenid- Füllung größer als 15 Gewichtsprozent gewählt, bevorzugt 20 bis 45%.

In einer zweiten Aus führungs form für Lampen mit metallischen Gestellteilen im Außenkolben wird kein Na- Halogenid verwendet, da ansonten das Risiko von Na- Verlust besteht. In diesem Fall wird besser Cs-Halogenid verwendet und der gewichtsmäßige Anteil von Gd-Halogenid liegt unter 15 Gewichts-%. Bevorzugt liegt er bei 5 bis 12 Gew.%. Die vorliegende Erfindung erschließt ein neues Marktsegment. Der Vorteil von Hochdruckentladungslampen mit Quarzglas-Entladungsgefäß gegenüber den bisher verwendeten Leuchtstofflampen liegt in der höheren Leuchtdichte, die sich damit erreichen lässt. Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer nume ^¬ rierten Aufzählung sind:

1. Hochdruckentladungslampe mit einem Kolben, der ein Entladungsvolumen umgibt, wobei eine Füllung, die Quecksilber und Edelgas aus der Gruppe Neon, Argon, Krypton, Xenon allein oder in Mischung enthält, im

Entladungsvolumen untergebracht ist, dadurch gekenn ^¬ zeichnet, dass die Füllung zur Erzeugung einer Farbtemperatur von mindestens 7500 K Gd in Form von Halo- genid enthält. 2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass Gd als GdJ3 und/oder GdBr3 einge ^¬ bracht ist.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass die Füllung als weitere Metallhalo- genide Halogenide von Seltenen Erden, insbesondere

Thulium oder Dysprosium, und/oder Indium und/oder Thallium und/oder Natrium und/oder Cäsium enthält. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass die Füllung Quecksilber enthält, insbesondere 1 bis 100 mg.

Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass die gesamte Metallhalogenid- Füllmenge maximal 2 mg/cm ^3, bezogen auf das Volumen des Entladungsgefäßes, beträgt.

Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass der Kalt fülldruck des Edelgases, insbesondere Argon, im Bereich 30 bis 300 hPa gewählt ist . Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, 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 Füllung NaJ und GdJ3 enthält, wobei der Anteil des GdJ3 größer als 15 Gew.-% ist, und bevorzugt im Bereich 20 bis 45 Gew.-% liegt, wobei das Entladungsgefäß ohne Gestell von einem Außenkolben umgeben ist. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge ^¬ kennzeichnet, dass die Füllung GdJ3 und Cs-Halogenid enthält, wobei der Anteil des GdJ3 höchstens 15 Gew.-% ist, und bevorzugt im Bereich 5 bis 12 Gew.-% liegt, wobei das Entladungsgefäß mittels Gestell in einem Au ^¬ ßenkolben gehaltert ist. 10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist und die Wandbelastung im Bereich 10 bis 21 W/cm ² liegt. 11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung an Gd-Halogenid in einem Bereich liegt, der von einem Viereck aufgespannt wird mit den Eckpunkten 0,1 mg/cm ³ bis 0,6 mg/cm ³ bei 10 W/cm ² und 0,25 mg/cm ³ bis 0,75 mg/cm ³ bei 21 W/cm ² , wobei ein weiterer Füllungsbestandteil Na-Halogenid ist .

12. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung an Gd-Halogenid in einem Bereich liegt, der von einem Viereck aufgespannt wird mit den Eckpunkten 0,018 mg/cm ³ bis 0,05 mg/cm ³ bei 10 W/cm ² und 0,035 mg/cm ³ bis 0,063 mg/cm ³ bei 21 W/cm ² , wobei ein weiterer Füllungsbestandteil Cs- Halogenid 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; Figur 3 eine Darstellung eines günstigen Bereichs für

GdJ3 in Abhängigkeit von der Wandbelastung für eine Füllung mit Na;

Figur 4 eine Darstellung eines günstigen Bereichs für

GdJ3 in Abhängigkeit von der Wandbelastung für eine Füllung mit Cs .

Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt schematisch eine Metallhalogenidlampe 1. Sie besteht aus einem Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, in das zwei Elektroden 13 eingeführt sind. Das Entladungsge- fäß hat einen zentralen Teil 15 und zwei Enden 14. An den Enden sitzen zwei Quetschungen 6, die durch Gestellteile 5 fixiert sind.

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/cm ³ ) und 0,01 bis 1 mg/cm ³ Halogenid von Gd umfasst. Bevorzugt ist ein Anteil von Gd-Halogenid von 0,02 bis 0,3 mg/cm ³ . Die gesamte Füllmenge an Metallhalo ^¬ genid liegt bei maximal 2 mg/cm ³ . Bevorzugt liegt sie in einem Bereich von 0,10 bis 1,5 mg/cm ³ . Als Edelgas wird Argon unter einem Druck von 30 bis 300 hPa kalt verwendet. Dadurch wird eine weiß emittierende Metallhalogenid- lampe realisiert mit einer Farbtemperatur von 7500 bis 9000 K und einem Ra von mindestens 80. Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Me ^¬ tallhalogenidlampe 1 mit einem Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, an dem ein integrierter Außenkolben 10 angesetzt ist ohne dass ein Gestell benötigt wird. Das Entladungsgefäß enthält eine Füllung, die typisch Hg (3 bis 30 mg/cm ³ ) und 0,01 bis 1 mg/cm ³ , bevorzugt 0,05 bis 0,9 mg/cm ³ , Halogenid von Gd umfasst. Die gesamte Füllmenge an Metallhalogenid liegt bei maximal 2 mg/cm ³ , bevorzugt bei 0,15 bis 1,9 mg/cm ³ . Tabelle 1 und 2 zeigt die lichttechnischen Daten einer Metallhalogenidlampe mit Quarzglaskolben gemäß Figur 1.

Die Füllung ist für die Emission im weißen Spektralbereich mit Farbtemperatur von 7500 bis 10000 K, insbesondere mindestens 8000 K, konzipiert. Eine derartige Lampe kann für die Allgemeinbeleuchtung eingesetzt werden, insbesondere als Ergänzungslicht in der Pflanzenbeleuchtung oder im Wellnessbereich. Mit der neuartigen Füllung, verbunden mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, wird ein hoher Lumen-Output bei hoher Maintenance erreicht, ver- bunden mit langer Lebensdauer und hoher Farbsättigung. Die Lebensdauer beträgt mindestens 9000 Std., die Mainte ^¬ nance ist mindestens 80%, und die Farbwiedergabe mindes ^¬ tens 80.

Tabelle 3 und 4 zeigt die lichttechnischen Daten einer Metallhalogenidlampe mit Quarzglaskolben gemäß Figur 2.

Die Erfindung macht sich die Eigenschaft zunutze, dass bei erniedrigter Wandbelastung die Farbtemperatur ansteigt, sofern Seltenerd-Halogenide in der Füllung be ^¬ nutzt werden. Dies hat damit zu tun, dass die Seltenerd- metalle in der Füllung zum einen atomar kurzwellig, vornehmlich blau, emittieren und andererseits als Monohalo- genid am Rand des Bogens langwellig, vornehmlich rot, emittieren. Aus diesem Grund ist die Wandbelastung ein Maß für die relativen Anteile blau: rot und damit für die Farbtemperatur. Die Wandbelastung sollte zum Erreichen einer Farbtemperatur von 7500 K bis 10000 K im Bereich 10 bis 21 W/cm ² liegen, was den Einsatz von Entladungsgefäßen aus Quarzglas favorisiert.

Figur 3 zeigt einen vorteilhaften Bereich für GdJ3 als Füllung in Zusammenwirken mit NaJ in Relation zur Wandbelastung. Bei niedriger Wandbelastung von 10 W/cm ² ist eine Dosierung von 0,1 bis 0,6 mg/cm ³ vorteilhaft. Mit zunehmender Wandbelastung steigt auch die Dosierung an bis hin zu einem Wert von 0,25 bis 0,75 mg/cm ³ bei 21 W/cm ² .

Das Entladungsgefäß ist dabei ohne Gestellteile im Außen ^¬ kolben gehaltert, siehe Figur 2.

Ein Characteristikum einer Lampe mit derart hoher Farbtemperatur von typisch 8000 bis 10000 K ist ein vergleichsweise hohe Anteil der Emission in einem blauen Be ^¬ reich zwischen 410 und 460 nm. Dies fördert den circadia- nen Rhythmus durch Ansprechen des circadianen Sensors im Auge und führt zur Melatoninunterdrückung . Tab. 1

Figur 4 zeigt in ähnlicher Weise einen vorteilhaften Be- reich für GdJ3 als Füllung in Zusammenwirken mit CsJ in Relation zur Wandbelastung. Bei niedriger Wandbelastung von 10 W/cm ² ist eine Dosierung von 0,02 bis 0,05 mg/cm ³ vorteilhaft. Mit zunehmender Wandbelastung steigt auch die Dosierung an bis hin zu einem Wert von 0, 035 bis 0,065 mg/cm ³ bei 21 W/cm ² . Das Entladungsgefäß ist dabei mittels eines Gestells im Außenkolben gehaltert, siehe Figur 1. Tab. 2

Leistung/ W 400

Lichtstrom/ Im 28 000

Farbtemperatur/ K 8000

Mittlere Lebensdauer / h 12000

Mittlere Maintenance 80% nach 6000h

Elektrodenabstand / mm 30

Kolbenvolumen / ml 14

Füllgas Brenner 100h Pa Ar

Füllgas Außenkolben Vakuum

Füllung in mg 60 mg Hg, 4,8 mg DyJ3,

0,52 mg GdJ3, 2,56 mg

CsJ,

0,12 mg TU

Farbwiedergabe Ra 92

Wandbelastung W/cm ² 12

Tab. 3

Leistung/ W 75

Lichtstrom/ Im 5200

Farbtemperatur/ K 8000

Mittlere Lebensdauer / h 12000

Mittlere Maintenance 80% nach 6000h

Elektrodenabstand / mm 8

Kolbenvolumen / ml 0,7

Füllgas Brenner 100h Pa Ar

Füllgas Außenkolben 180h Pa Ar

Füllung in mg 8,2 mg Hg, 0,34 mg TmJ3,

0,44 mg GdJ3, 0,21 mg

NaJ,

0,05 mg TU, 0,05 mg Inj

Farbwiedergabe Ra 80

Wandbelastung W/cm ² 20

Tab. 4

Leistung/ W 150

Lichtstrom/ Im 12000

Farbtemperatur/ K 8000

Mittlere Lebensdauer / h 12000

Mittlere Maintenance 80% nach 6000h

Elektrodenabstand / mm 15

Kolbenvolumen / ml 1,7

Füllgas Brenner 100h Pa Ar

Füllgas Außenkolben 180h Pa Ar

Füllung in mg 12,1 mg Hg, 0 , 5 8 mg TmJ3,

0,44 mg GdJ3, 0, 93 mg

NaJ,

0,11 mg TU, 0, 15 mg Inj

Farbwiedergabe Ra 80

Wandbelastung W/cm ² 20