183593. lajstromszámú szabadalom • Nagynyomású higanygőz kisülési lámpa
1 183 593 2 A találmány tárgya nagynyomású higanygőz kisülési lámpa, amelynek gázzáró, sugárzást átengedő kisülési csöve van, a kisülési csőben a kisülést fenntartó szervei, valamint ionizálható töltése van, amely nemesgázt, higanyt, nátrium-halogénsót és prazeodim, neodim, lutécium ritka földfémek legalább egyikének halogénsóját tartalmazza, és a lámpa 10—2000 W névleges teljesítmény felvételére alkalmas. A kisülést fenntartó szervek általában a kisülési csőbe beépített elektródák. Lehetséges azonban úgynevezett elektróda nélküli működés is, amikoris a kisülést nagyfrekvenciás generátor segítségével tartják fenn. Ilyen lámpát ismertet például a 3.334.261. számú amerikai szabadalmi leírás, amely ismerteti a ritka földfémek, valamint azok jodidjainak alkalmazási lehetőségét nagynyomású higanygőz kisülési lámpákban, A ritka földfémeknek az az előnyük, hogy azok olyan sugárzást emittálnak, amelyek spektrális energia-eloszlása nagyszámú, egymáshoz nagyon közel lévő emissziós vonalat tartalmaz, és ily módon egy kvázi-folyamatos spektrumot kapunk. A fent említett szabadalmi leírás csak olyan lámpákra vonatkozóan tartalmaz ismertetést, amelynek töltése higany, nemesgáz és valamely ritka földfém jodidja. A szabadalmi leírás megemlíti, hogy a lámpa töltéséhez további adalékként nátriumot is lehet adni. Ennek az intézkedésnek az a célja, hogy a kisülési ívet stabilizálják, és hogy csökkentsék a gyújtási feszültséget. A szabadalmi leírás a nátrium mennyiségére vonatkozóan nagyon széles tartományt enged meg, de ezzel az intézkedéssel kapcsolatban további részletek vagy példák hiányoznak. Ritka földfémet tartalmazó lámpákban a vékony, instabil ív nagyon komoly hátrányt jelent, mivel ezáltal a fényhatásfok lecsökken, és a lámpa élettartama oly mértékben lerövidül, hogy a gyakorlati használat számára alkalmatlanná válik. Annak érdekében, hogy ezeknek a lámpáknak az ívstabilitását megnöveljék, különleges halogénsókat kívántak alkalmazni. Ezek megfelelő lámpákat eredményeztek, amelyek céziumhalogénsót és ritkaföldfém halogénsóját tartalmazták. Ilyen lámpákat ismertet például a 2.201.831. számú német szabadalmi leírás, amely lámpákban cérium, razeodimium és neodimium halogénsóin túlmenően cézium-halogénsó is van. Jóllehet a cézium-halogénsó hozzáadása a kívánt eredményt biztosította, ezeknek a lámpáknak azonban az a nagy hátrányuk, hogy a színűk nem elfogadható. Szükséges ezért további halogénsók (többek között nátrium, diszprózium és szamárium halogénsóinak) hozzáadása annak érdekében, hogy a kibocsátott sugárzás színpontját eltolják olymódon, hogy jobb színvisszaadás legyen elérhető. Ez azonban csak részben lehetséges, mivel a lámpa töltésének nagyszámú komponensei, a halogénsók gőznyomása, amelyeket a színkorrekció céljából adagoltak hozzá, jelentősen lecsökken. Ezen túlmenően, a lámpa töltésének nagyszámú komponense következtében, nagyon nehéz ezeket a lámpákat azonos minőségben gyártani. A találmány elé célul tűztük ki olyan lámpák kidolgozását, amelyek ritkaföldfémet tartalmaznak, amelynél a töltés egyszerű összetétele, valamint a nagy fényhatásfok együtt jelenik meg, amelynél a kisülési ív jól szétterül és stabil, és fehér fénye van. Fehér fény alatt jelenleg azt értjük, hogy a kibocsátott sugárzás színpontja a CIE színháromszögben helyezkedik el, vagy legalábbis nagyon közel a fekete sugárzók vonalához. A találmány szerint a bevezetőben körülírt lámpát az jellemzi, hogy a ritkaföldfém és a nátrium aránya, Ln :Na, az 1:1-től 1:20-ig terjedő tartományban van, a higany mennyisége a kisülési csőben 2—100 mg/cm3 tartományon belül van, továbbá a lámpa által kisugárzott fehér fény eléréséhez az Ln:Na és a higany mennyiségének (A) a fenti tartományokon belül alacsonyabb értéke van nagy névleges teljesítményű lámpáknál, és nagyobb értéke van kisebb teljesítményű lámpáknál. A találmány annak a ténynek a felismerésén alapszik, hogy ritkaföldfémet tartalmazó lámpában megbízhatóan stabil ív valósítható meg, ha ahhoz nátrium-halogénsót adagolunk, feltéve, hogy a nátriumhalogénsót viszonylag nagy mennyiségben alkalmazzuk. Azt találtuk, hogy ritkaföldfémeket tartalmazó lámpáknál, amelyeknél a kibocsátott sugárzás nagy része a spektrum zöld részén helyezkedik el, vagyis olyan lámpáknál, amelyek töltése Ce, Pr, Nd vagy Lu, a kibocsátott sugárzás megfelelő színpontja érhető el azon túlmenően, hogy megfelelő ívstabilitás is biztosítva van olymódon, hogy viszonylag nagy mennyiségű nátrium-halogénsót alkalmazunk. Következésképpen, a találmány szerinti lámpában az ívet stabilizáló cézium-halogénsó már nem szükséges, ugyancsak elhagyhatók további halogénsók, amelyekkel a fehér fényt lehetett biztosítani. A kísérletek során — amelyek a találmány szerinti megoldást eredményezték — azt találtuk továbbá, hogy megfelelő lámpákat csak akkor tudunk készíteni, hogyha a ritkaföldfémnek a nátriumhoz való mólaránya Ln:Na, a lámpa tervezett felvett teljesítményének a függvényében van megválasztva. Ez annak a ténynek az eredménye, hogy a higany nyomása jó hatásfokú fém-halogénsót tartalmazó lámpáknál a lámpa teljesítményének függvénye. Ennek megfelelően kis teljesítményű lámpáknál nagy higanynyomásra van szükség. Mivel a nátrium sugárzásának vörös vonala a higany nyomásának növekedésével nőni kezd, ezért a fehér fény előállítása céljából szükséges, hogy az Ln : Na mólarányt nagy értékre válasszuk (következésképpen viszonylag kevés nátriummal), nagy higanynyomás mellett, vagyis olyan lámpánál, amelynek kicsi a felvett teljesítménye. A találmány szerinti lámpában a higany térfogategységenkénti mennyisége (A) a kisülési csőben 2—100 mg/cm3 tartományon belül van, amelynek a minimális értéke olyan lámpák esetén igaz, amelyeknek nagy a felvett teljesítményük (például hozzávetőlegesen 2000 W). Következésképpen, amint a lámpa teljesítménye csökken, nagyobb A értéket kell alkalmazni annak érdekében, hogy jó hatásfokú lámpát lehessen megvalósítani. Az A maximális értéke nagyon kis teljesítményű lámpa esetén alkalmazandó (például 10 W-os lámpánál). Azt találtuk tehát, hogy az Ln:Na arányt 1:20—1:1 tartományon belül kell megválasztani, annak érdekében, hogy fehér fényt állítsunk elő, amelynél a minimális értéket (1:20) nagyteljesítményű lámpák esetén (például hozzávetőlegesen 2000 W-os lámpáknál) és a maximális értéket (1:1) nagyon kis teljesítményű lámpáknál (például 10 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 2
