DE102006010803A1 - Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe und eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Lampe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe und eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Lampe Download PDF

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Jens Dahl Dr. Jensen
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Uwe Pyritz
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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe, mit zumindest einem Entladungsgefäß und zwei sich in einen Entladungsraum des Entladungsgefäßes erstreckenden Elektroden, die mit aus dem Entladungsgefäß herausgeführten Stromzuführungen verbunden sind, wobei zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende, lichtdurchlässige Beschichtung auf eine Außenumfangsfläche des Entladungsgefäßes aufgebracht wird, so dass sich zwischen der Beschichtung und zumindest einer Elektrode und/oder Stromzuführung eine kapazitive Kopplung ausbildet. Erfindungsgemäß wird die Beschichtung mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens auf das Entladungsgefäß aufgebracht. Weiterhin offenbart ist eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Entladungslampe.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe mit zumindest einem Entladungsgefäß und zwei sich in einen Entladungsraum des Entladungsgefäßes erstreckenden Elektroden, die mit aus dem Entladungsgefäß herausgeführten Stromzuführungen verbunden sind, wobei zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende, lichtdurchlässige Beschichtung auf eine Außenumfangsfläche des Entladungsgefäßes aufgebracht wird, so dass sich zwischen der Beschichtung und zumindest einer Elektrode und/oder Stromzuführung eine kapazitive Kopplung ausbildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Entladungslampe.
  • Stand der Technik
  • Eine derartige Entladungslampe wird beispielsweise auf der Internetdomain www.osram.de unter der Produktbezeichnung „XENARC®" beschrieben. Diese herkömmlichen Hochdruckentladungslampen haben ein Entladungsgefäß, das einen mit einer ionisierbaren Füllung gefüllten Entladungsraum begrenzt, in den sich zwei Elektroden erstrecken, die zur Energieversorgung mit aus dem Entladungsgefäß herausgeführten Stromzuführungen verbunden sind und im Betrieb der Lampe eine Gasentladung erzeugen. Aus Gründen des Umweltschutzes wurden Entladungslampen entwickelt, deren Füllung kein Quecksilber enthält. Es hat sich gezeigt, dass derartige Lampen gegenüber Lampen mit quecksilberhaltiger Füllung schlechtere Zündeigenschaften aufweisen. Insbesondere wird eine hohe Zündspannung und dadurch eine große Zündeinheit bei ungenügender Zündsicherheit und Problemen mit der elektromagnetischen Verträglichkeit benötigt.
  • Zur Verbesserung der Zündeigenschaften ist aus der nachveröffentlichten EP 05017122.2 der Anmelderin eine Hochdruckentladungslampe bekannt, bei der eine elektrisch leitfähige, lichtdurchlässige Schicht als zumindest partielle Beschichtung auf die Oberfläche des Entladungsgefäßes aufgebracht ist. Diese Beschichtung bildet zusammen mit den Elektroden und gegebenenfalls mit den Stromzuführungen einen Kondensator, wobei das dazwischen liegende Glas des Entladungsgefäßes und das Füllgas im Entladungsraum das Dielektrikum dieses Kondensators bilden. Dadurch wird, insbesondere mit Hilfe der hochfrequenten Anteile des Zündimpulses, im Entladungsraum eine dielektrisch behinderte Entladung zwischen den Elektroden und der Beschichtung erzeugt. Diese dielektrisch behinderte Entladung generiert im Entladungsraum eine ausreichende Anzahl von freien Ladungsträgern, um den elektrischen Durchbruch zwischen den beiden Elektroden der Entladungslampe zu ermöglichen bzw. die dafür erforderliche Zündspannung erheblich zu reduzieren, so dass eine derartige Beschichtung insbesondere für quecksilberfreie Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen, wie sie beispielsweise in Fahrzeugscheinwerfern eingesetzt werden, geeignet ist, die aufgrund des fehlenden Quecksilbers eine erhöhte Zündspannung aufweisen. Ein Hinweis auf ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Entladungslampe ist der Anmeldung nicht zu entnehmen.
    •
  • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe und eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Entladungslampe zu schaffen, bei denen gegenüber herkömmlichen Lösungen eine verbesserte Zündung ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe, mit zumindest einem Entladungsgefäß und zwei sich in einen Entladungsraum des Entladungsgefäßes erstreckenden Elektroden, die mit aus dem Entladungsgefäß herausgeführten Stromzuführungen verbunden sind, wobei zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende, lichtdurchlässige Beschichtung auf eine Außenumfangsfläche des Entladungsgefäßes aufgebracht wird, so dass sich zwischen der Beschichtung und zumindest einer Elektrode und/oder Stromzuführung eine kapazitive Kopplung ausbildet, wobei die Beschichtung mittels eines Vakuumbeschich tungsverfahrens auf das Entladungsgefäß aufgebracht wird. Diese Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Entladungslampe. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Beschichtung der Entladungslampe im Vakuumbeschichtungsverfahren wird auf dem Entladungsgefäß eine Beschichtung mit einer definierten Schichtdicke und hoher Haftfestigkeit erreicht. Dabei ist vorteilhaft, dass der Vakuumbeschichtungsprozess kontinuierlich abläuft, d.h. keine Zwischenbelüftung der Vakuumkammer erfolgt und dadurch keine Verunreinigungen der Beschichtung auftreten, so dass die Qualität der Beschichtung und dadurch die Zündeigenschaften der Entladungslampe wesentlich verbessert sind. Die elektrischen Eigenschaften der Beschichtung können auf einfache Weise durch das verwendete Material, die Schichtgeometrie und Dicke der Schicht eingestellt werden, um die gewünschten Verbesserungen der Zündeigenschaften zu erreichen.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Beschichtung in PVD-Sputtertechnik oder CVD-Technik auf das Entladungsgefäß aufgebracht. Als besonders geeignetes Verfahren hat sich ein reaktiver PVD-Sputterprozess erwiesen.
  • Um die Geometrie der Beschichtung zu beeinflussen, wird die Beschichtung vorzugsweise in Masken- oder Blendentechnik auf das Entladungsgefäß aufgebracht.
  • Die Beschichtung kann aus unterschiedlichen elektrisch leitenden Materialien bestehen. Vorzugsweise weist die Beschichtung zumindest eine Oxidverbindung auf. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Beschichtung dotiertes Zinnoxid (SnO), insbesondere Indiumzinnoxid (InzO3:SnO2), Cadmiumstannatoxid (Cd2SnO4), Indiumoxid (In2O3) oder dotiertes Zinkoxid (ZnO) aufweist.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Beschichtung aus Gold (Au) oder Titannitrid (TiN) auf das Entladungsgefäß aufgebracht. Gold hat den Vorteil, dass die Beschichtung eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist und keiner Nachbehandlung zum Korrosionsschutz unterworfen werden muss.
  • Die Beschichtung wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einer Schichtdicke im Bereich von etwa 0,1 bis 0,5 μm, vorzugsweise von 0,2 μm, auf das Entladungsgefäß aufgebracht.
  • Vorzugsweise hat die Beschichtung einen Flächenwiderstand im Bereich von etwa 3 bis 20 Ω/⎕.
  • Der Widerstand pro Längeneinheit der Beschichtung, gemessen zwischen zwei, in einem Abstand auf der Schicht angeordneten Punkten, ist vorzugsweise kleiner oder gleich 105 Ohm/cm. Die Durchbruchsspannung der Entladungsstrecke zwischen den Elektroden und dadurch die Zündspannung ist durch eine derartige Beschichtung wesentlich reduziert.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Beschichtung zumindest im Bereich des Entladungsraumes ausgebildet und erstreckt sich über einen Umfangsabschnitt des Entladungsgefäßes. Aufgrund der flächenhaften Ausdehnung der Beschichtung wird die kapazitive Kopplung der Beschichtung zu einer Elektrode, vorzugsweise zu beiden Elektroden und den Stromzuführungen, weiter verbessert. Um die vorgenannte kapazitive Kopplung zu optimieren, wird die Beschichtung zusätzlich zumindest teilweise auf Endabschnitte des Entladungsgefäßes aufgebracht.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Entladungsgefäß mit einem Endabschnitt in einen Sockel eingesetzt und weist ein sockelnahes und ein sockelfernes abgedichtetes Ende auf, aus denen jeweils eine Stromzuführung für die Elektroden herausgeführt ist, wobei die aus dem sockelfernen Ende des Entladungsgefäßes herausgeführte Stromzuführung mit einer hin zu dem Sockel geführten Stromrückführung verbunden ist, wobei die Beschichtung auf einem der Stromrückführung zugewandten Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes aufgebracht wird. Der der Stromrückführung zugewandte Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes ist beim Einsatz der Entladungslampe in einem Scheinwerfer für die Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung nur von geringer Bedeutung. Daher ist auch eine geringfügige, durch die Beschichtung verursachte Lichtabsorption für die Funktion der Lampe vernachlässigbar.
  • Um die vorgenannte kapazitive Kopplung zu optimieren, wird die Beschichtung bei Entladungslampen, deren Stromzuführung zumindest eine Molybdänfolie aufweist, derart auf das Entladungsgefäß aufgebracht, dass sich die Beschichtung bis in den Bereich der Molybdänfolie erstreckt und einer der beiden Seitenflächen der Molybdänfolien zugewandt ist. Dadurch bilden die Molybdänfolien und die Beschichtung eine Art von Plattenkondensator, wobei das dazwischen angeordnete Glas des Entladungsgefäßes das Dielektrikum dieses Kondensators bildet.
  • Bei Entladungslampen, die für den Betrieb in horizontaler Ausrichtung, d.h. mit in einer horizontalen Ebene angeordneten Elektroden vorgesehen sind, wird die lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Beschichtung vorteilhafter Weise im Bereich unterhalb der Elektroden auf das Entladungsgefäß aufgebracht. Die Beschichtung reflektiert einen Teil der von der Entladung erzeugten Infrarotstrahlung in den Entladungsraum zurück und bewirkt dadurch eine selektive Erwärmung der kälteren, unterhalb der Elektroden liegenden Bereiche des Entladungsgefäßes, in denen sich die für die Lichterzeugung verwendeten Metallhalogenide sammeln. Dadurch kann die Effizienz der Entladungslampe gesteigert werden, ohne die thermisch hoch belasteten Bereiche des Entladungsgefäßes zu erwärmen. Des Weiteren ist die Beschichtung auf der kälteren Unterseite des Entladungsgefäßes thermisch weniger belastet, so dass geringere Anforderungen an die thermische Belastbarkeit der Beschichtungsmaterialien gestellt werden können.
  • Das Entladungsgefäß wird aus Sicherheitsgründen vorzugsweise von einem Außenkolben umgeben, wobei der Zwischenraum von Außenkolben und Entladungsgefäß mit einer Gasfüllung, beispielsweise einer Inertgasfüllung, versehen wird, die ungewünschte chemische Reaktionen der Beschichtung verhindert. Vorzugsweise enthält die Gasfüllung weiterhin geringe Mengen von Sauerstoff, um eine Diffusion von Sauerstoff aus der Beschichtung auszugleichen.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Hochdruckentladungslampe mit einer erfindungsgemäß hergestellten Beschichtung;
  • 2 eine Einzeldarstellung des Entladungsgefäßes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Beschichtung;
  • 3 eine Seitenansicht des Entladungsgefäßes aus 2;
  • 4 eine Einzeldarstellung des Entladungsgefäßes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Beschichtung;
  • 5 eine Einzeldarstellung des Entladungsgefäßes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Beschichtung;
  • 6 eine Seitenansicht des Entladungsgefäßes aus 5 und
  • 7 eine stark vereinfachte Darstellung einer Vakuumbeschichtungsanlage.
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer quecksilberfreien Hochdruckentladungslampe erläutert, wie sie beispielsweise in Fahrzeugscheinwerfern Verwendung findet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch keinesfalls auf derartige Lampentypen beschränkt.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hochdruckentladungslampe 1 mit einer erfindungsgemäß in einem Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebrachten elektrisch leitenden, lichtdurchlässigen Beschichtung 2. Die Hochdruckentladungslampe 1 besitzt ein Entladungsgefäß 4 aus Quarzglas mit einem Entladungsraum 6 und zwei diametral angeordneten, abgedichteten Endabschnitten 8, 10 in denen jeweils eine Molybdänfolie 12 zur gasdichten Stromdurchführung eingebettet ist. Die Molybdänfolien 12 sind an einer ersten Schmalseite 14 mit einer äußeren Stromzuführung 16 aus dotiertem Molybdän verbunden. In den Entladungsraum 6 des Entladungsgefäßes 4 ragen zwei diametral angeordnete Elektroden 18, 20 aus dotiertem Wolfram, die jeweils mit einer zweiten Schmalseite 22 der Molybdänfolien 12 ver bunden sind und zwischen denen sich während des Lampenbetriebs eine Gasentladung ausbildet. In dem Entladungsraum 6 des Entladungsgefäßes 4 ist eine quecksilberfreie, ionisierbare Füllung eingeschlossen, die aus hochreinem Xenongas und mehreren Metallhalogeniden besteht. Das Entladungsgefäß 4 ist von einem Außenkolben 24 umgeben, der aus Quarzglas besteht, das mit Ultraviolettstrahlung absorbierenden Dotierstoffen versehen ist. Die Hochdruckentladungslampe 1 weist ferner einen Lampensockel 26 auf, der das Entladungsgefäß 4 und den Außenkolben 24 trägt. Der Lampensockel 26 hat ein abschnittsweise zylinderförmiges Sockelgehäuse 28 aus elektrisch isolierendem Kunststoff, das lampenseitig einen Befestigungsabschnitt 30 zur Aufnahme der Lampe 1 in dem Sockelgehäuse 28 aufweist. Der Befestigungsabschnitt 30 hat einen zumindest abschnittsweise ringförmigen Flansch 32 zur Befestigung der Hochdruckentladungslampe 1 in einer nicht dargestellten Lampenfassung. Die äußere Stromzuführung 16 des sockelfernen Endabschnitts 10 des Entladungsgefäßes 4 ist über eine von einer Isolierhülse 34 umgebene Stromrückführung 36 mit einem elektrischen Anschlussring 38 des Sockels 26 verbunden, während die sockelnahe Stromzuführung 16 mit einem nicht dargestellten, inneren Kontaktstift der Hochdruckentladungslampe 1 verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäß mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens auf das Entladungsgefäß 4 aufgebrachte elektrisch leitende, lichtdurchlässige Beschichtung 2, bildet zusammen mit den Elektroden 18, 20 und mit den aus dem Entladungsgefäß 4 herausgeführten Stromzuführungen 16 einen Kondensator aus, wobei das dazwischen liegende Quarzglas des Entladungsgefäßes 4 und das Füllgas im Entladungsraum 6 das Dielektrikum dieses Kondensators bilden. Dadurch wird, insbesondere mit Hilfe der hochfrequenten Anteile des Zündimpulses, im Entladungsraum 6 eine dielektrisch behinderte Entladung zwischen den Elektroden 18, 20 und der Beschichtung 2 erzeugt. Diese dielektrische behinderte Entladung generiert im Entladungsraum 6 eine ausreichende Anzahl von freien Ladungsträgern, um den elektrischen Durchbruch zwischen den beiden Elektroden 18, 20 der Entladungslampe 1 zu ermöglichen bzw. die dafür erforderliche Zündspannung erheblich zu reduzieren, so dass die Beschichtung geeignet ist, die aufgrund des fehlenden Quecksilbers erhöhte Zündspannung abzusenken. Aufgrund der erfindungsgemäßen Beschichtung 2 der Entladungslampe 1 im Vakuumbeschichtungsverfahren wird auf dem Entladungsgefäß 4 eine Beschichtung mit einer definierten Schichtdicke mit hoher Haftfestigkeit erreicht. Dabei ist vorteilhaft, dass der Vakuumbeschichtungsprozess kontinuierlich abläuft, d.h. keine Zwischenbelüftung der Vakuumkammer erfolgt und dadurch keine Verunreinigungen der Beschichtung 2 auftreten, so dass die Qualität der Beschichtung 2 und dadurch die Zündeigenschaften der Entladungslampe 1 wesentlich verbessert sind. Der elektrische Widerstand der Beschichtung 2 kann auf einfache Weise durch die Schichtgeometrie und Dicke der Schicht eingestellt werden. Der von dem Außenkolben 24 und dem Entladungsgefäß 4 begrenzte Zwischenraum 40 ist mit einer Gasfüllung, beispielsweise einer Inertgasfüllung versehen, die ungewünschte chemische Reaktionen der Beschichtung 2 verhindert. Der Gasfüllung ist weiterhin eine geringe Menge von Sauerstoff zugesetzt, um eine Diffusion von Sauerstoff aus der Beschichtung 2 auszugleichen.
  • Die Beschichtung 2 erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung der Entladungslampe 1 über die gesamte Länge des Entladungsraumes 6 und über ungefähr die Hälfte der Länge der abgedichteten Enden 8, 10 des Entladungsgefäßes 4. Die Beschichtung 2 ist auf einer Außenumfangsfläche 42 des Entladungsgefäßes 4 aufgebracht und erstreckt sich über etwa 5 bis 10 Prozent des Umfangs des Entladungsgefäßes 4. Aufgrund der flächenhaften Ausdehnung der Beschichtung 2 wird eine hohe kapazitive Kopplung der Beschichtung 2 zu den Elektroden 18, 20 und den Stromzuführungen 16 erreicht. Um die kapazitive Kopplung zu optimieren, ist die Beschichtung 2 derart auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht, dass sich die Beschichtung 2 bis in den Bereich der Molybdänfolien 12 erstreckt und jeweils einer der beiden Seitenflächen 44 der Molybdänfolien 12 zugewandt ist. Dadurch bilden die Molybdänfolien 12 und die Beschichtung 2 eine Art von Plattenkondensator aus, wobei das dazwischen angeordnete Quarzglas des Entladungsgefäßes 4 das Dielektrikum dieses Kondensators bildet. Die Beschichtung 2 ist auf einem der Stromrückführung 36 zugewandten Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes 4 aufgebracht, da der der Stromrückführung 36 zugewandte Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes 4 beim Einsatz der Entladungslampe 1, beispielsweise in einem Scheinwerfer, für die Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung nur von geringer Bedeutung ist, so dass eine geringfügige, durch die Beschichtung 2 verursachte Lichtabsorption in diesem Bereich für die Funktion der Lampe 1 vernachlässigbar ist. Bei derartigen für den Betrieb in horizontaler Lage vorgesehenen Entladungslampen 1, wird die Beschichtung 2 vorzugsweise im Bereich unterhalb der Elektroden 18, 20 auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht. Die Beschichtung 2 reflektiert einen Teil der von der Entladung erzeugten Infrarotstrahlung in den Entladungsraum 6 zurück und bewirkt dadurch eine selektive Erwärmung der kälteren, unterhalb der Elektroden 18, 20 liegenden Bereiche des Entladungsgefäßes 4, in denen sich die für die Lichterzeugung verwendeten Metallhalogenide sammeln. Dadurch kann die Effizienz der Entladungslampe 1 gesteigert werden, ohne die thermisch hoch belasteten Bereiche des Entladungsgefäßes 4 zu erwärmen. Des Weiteren ist die Beschichtung 2 auf der kälteren Unterseite des Entladungsgefäßes 4 thermisch weniger belastet, so dass geringere Anforderungen an die thermische Belastbarkeit der Beschichtungsmaterialien gestellt werden können.
  • In den 2 und 3 sind zwei Ansichten eines Entladungsgefäßes 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Beschichtung 2 gezeigt. Gemäß 2 unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass die Beschichtung 2 im Bereich des Entladungsgefäßes 4 bogenförmig zurückgesetzt ist. Aus 3, die eine Draufsicht auf die Beschichtung 2 des Entladungsgefäßes 4 aus 2 zeigt, ist zu entnehmen, dass die Beschichtung 2 im Bereich der Endabschnitte 8, 10 etwa rechteckig auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht ist.
  • Wie 4 zu entnehmen ist, die eine Einzeldarstellung eines Entladungsgefäßes 4 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Beschichtung 2 zeigt, kann diese derart auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht sein, dass sie sich in Längsrichtung der Lampe 1 nur über die Länge des Entladungsraumes 6 und etwa die Hälfte der Länge des sockelnahen Endes 8 des Entladungsgefäßes 4 erstreckt. Das sockelferne Ende 10 des Entladungsgefäßes 4 ist bei dieser Variante nicht beschichtet.
  • Gemäß den 5 und 6, die zwei Ansichten eines Entladungsgefäßes 4 gemäß einer weiteren alternativen Variante der Beschichtung 2 zeigen, erstreckt sich die Beschichtung 2 bei diesem Ausführungsbeispiel in Längsrichtung der Lampe 1 über die gesamte Länge des Entladungsraumes 6 und über etwa 40 Prozent der Länge der Endabschnitte 8, 10 des Entladungsgefäßes 4. Die Beschichtung 2 ist auf etwa 30 Prozent der Außenumfangsfläche 42 des Entladungsgefäßes 4 aufgebracht. Wie 6 zu entnehmen ist, die eine Draufsicht auf die Beschichtung 2 des Entladungsgefäßes 4 aus 5 zeigt, ist die Beschichtung 2 im Bereich der Endabschnitte 8, 10 etwa rechteckig auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht, wobei die freien Endbereiche der Beschichtung konvex gekrümmt ausgebildet sind.
  • Die Beschichtung 2 wird erfindungsgemäß durch ein Vakuumbeschichtungsverfahren auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht. Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Beschichtung 2 in einem reaktiven PVD-Sputterprozess auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht. Dies wird im Folgenden anhand 7 näher erläutert.
  • Gemäß 7, die eine stark vereinfachte Darstellung einer Vakuumbeschichtungsanlage 46 zeigt, wird das Entladungsgefäß 4 mit einem Target 48, von dem Beschichtungsmaterial abgetragen werden soll, und einer Schattenmaske 50 mit Öffnung 52 in einer Vakuumkammer (Rezipient) 54 angeordnet. Das Target 48 kann je nach gewünschter Beschichtung 2 aus unterschiedlichen elektrisch leitenden Materialien bestehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Target 48 aus Indiumzinnoxid (ITO). Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung findet ein Target 48 aus dotiertem Zinnoxid, beispielsweise Cadmiumstannatoxid, Indiumoxid, dotiertem Zinkoxid, Gold oder Titannitrid Verwendung. Der Rezipient 54 wird in einem ersten Arbeitsschritt bis zu einem definierten Druckunterschied evakuiert und mit einem Prozessgas, beispielsweise Argon befüllt. Anschließend wird das Target 48 mit einer Spannung beaufschlagt, wodurch sich im Prozessgas ein Plasma ausbildet. Dieses bewirkt die Herauslösung von Metallionen aus dem Target 48, welche sich in der angedeuteten Pfeilrichtung im Prozessgas ausbreiten und durch die zwischen dem Target 48 und dem Entladungsgefäß 4 angeordnete Schattenmaske 50 hindurch auf das Entladungsgefäß 4 treffen und dort die schematisch angedeutete Beschichtung 2 ausbilden. Diese zeichnet sich durch ihre elektri sche Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit aus und entspricht in ihrer Kontur etwa der Öffnung 52 der Schattenmaske 50. Hat die Beschichtung 2 die geforderte Schichtdicke erreicht, wird der Sputterprozess unterbrochen. Die Beschichtung 2 wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen mit einer Schichtdicke von etwa 0,2 μm auf das Entladungsgefäß aufgebracht, so dass diese einen Flächenwiderstand im Bereich von etwa 3 bis 20 Ω/⎕ aufweist. Der Widerstand pro Längeneinheit der Beschichtung 2, gemessen zwischen zwei, in einem Abstand auf der Schicht angeordneten Punkten, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 103 bis 105 Ohm/cm. Die Durchbruchsspannung der Entladungsstrecke zwischen den Elektroden 18, 20 und dadurch die Zündspannung ist durch eine derartige Beschichtung 2, wie bereits eingangs erläutert, wesentlich reduziert.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe 1 ist nicht auf das beschriebene Sputterverfahren beschränkt, vielmehr kann die Beschichtung 2 mittels unterschiedlicher aus dem Stand der Technik bekannten Vakuumbeschichtungsverfahren erfolgen. Des Weiteren ist die Geometrie der Beschichtung 2 nicht auf die genannten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann die Beschichtung 2 etwa ringförmig auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht werden, oder sich über die gesamte Oberfläche des Entladungsgefäßes 4 erstrecken.
  • Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe 1, mit zumindest einem Entladungsgefäß 4 und zwei sich in einen Entladungsraum 6 des Entladungsgefäßes 4 erstreckenden Elektroden 18, 20, die mit aus dem Entladungsgefäß 4 herausgeführten Stromzuführungen 16 verbunden sind, wobei zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende, lichtdurchlässige Beschichtung 2 auf eine Außenumfangsfläche 42 des Entladungsgefäßes 4 aufgebracht wird, so dass sich zwischen der Beschichtung 2 und zumindest einer Elektrode 18, 20 und/oder Stromzuführung 16 eine kapazitive Kopplung ausbildet. Erfindungsgemäß wird die Beschichtung 2 mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens auf das Entladungsgefäß 4 aufgebracht. Weiterhin offenbart ist eine nach einem derartigen Verfahren hergestellte Entladungslampe 1.
    • 1
    Hochdruckentladungslampe
    2
    Beschichtung
    4
    Entladungsgefäß
    6
    Entladungsraum
    8
    Endabschnitt
    10
    Endabschnitt
    12
    Molybdänfolie
    14
    Schmalseite
    16
    Stromzuführung
    18
    Elektrode
    20
    Elektrode
    22
    Schmalseite
    24
    Außenkolben
    26
    Lampensockel
    28
    Sockelgehäuse
    30
    Befestigungsabschnitt
    32
    Flansch
    34
    Isolierhülse
    36
    Stromrückführung
    38
    Anschlussring
    40
    Zwischenraum
    42
    Außenumfangsfläche
    44
    Seitenfläche
    46
    Vakuumbeschichtungsanlage
    48
    Target
    50
    Schattenmaske
    52
    Öffnung
    54
    Vakuumkammer

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe (1), mit zumindest einem Entladungsgefäß (4) und zwei sich in einen Entladungsraum (6) des Entladungsgefäßes (4) erstreckenden Elektroden (18, 20), die mit aus dem Entladungsgefäß (4) herausgeführten Stromzuführungen (16) verbunden sind, wobei zumindest abschnittsweise eine elektrisch leitende, lichtdurchlässige Beschichtung (2) auf eine Außenumfangsfläche (42) des Entladungsgefäßes (4) aufgebracht wird, so dass sich zwischen der Beschichtung (2) und zumindest einer Elektrode (18, 20) und/oder Stromzuführung (16) eine kapazitive Kopplung ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) mittels eines Vakuumbeschichtungsverfahrens auf das Entladungsgefäß (4) aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (2) in PVD-Sputtertechnik oder CVD-Technik auf das Entladungsgefäß (4) aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung (2) in Masken- oder Blendentechnik auf das Entladungsgefäß (4) aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (2) zumindest eine elektrisch leitende, lichtdurchlässige Oxidverbindung aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Beschichtung (2) dotiertes Zinnoxid (SnO), insbesondere Indiumzinnoxid (InzO3:SnO2), Cadmiumstannatoxid (Cd2SnO4), Indiumoxid (In2O3) oder dotiertes Zinkoxid (ZnO) aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschichtung (2) Gold (Au) oder Titannitrid (TiN) aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (2) mit einer Schichtdicke im Bereich von etwa 0,1 bis 0,5 μm, vorzugsweise von 0,2 μm, auf das Entladungsgefäß (4) aufgebracht ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (2) einen Flächenwiderstand im Bereich von etwa 3 bis 20 Ω/⎕ aufweist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Widerstand pro Längeneinheit der Beschichtung (2), gemessen zwischen zwei, in einem Abstand auf der Schicht angeordneten Punkten, kleiner oder gleich 105 Ohm/cm ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (2) zumindest im Bereich des Entladungsraumes (6) ausgebildet wird und sich über einen Umfangsabschnitt des Entladungsgefäßes (4) erstreckt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (2) zumindest teilweise auf Endabschnitte (8, 10) des Entladungsgefäßes (4) aufgebracht wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entladungsgefäß (4) mit einem Endabschnitt (8) in einen Sockel (26) eingesetzt wird und ein sockelnahes und ein sockelfernes abgedichtetes Ende (8, 10) aufweist, aus denen jeweils eine Stromzuführung (16) für die Elektroden (18, 20) herausgeführt ist, wobei die aus dem sockelfernen Ende (10) des Entladungsgefäßes (4) herausgeführte Stromzuführung (16) mit einer hin zu dem Sockel (26) geführten Stromrückführung (36) verbunden ist, wobei die Beschichtung (2) auf einem der Stromrückführung (36) zugewandten Oberflächenbereich des Entladungsgefäßes (4) aufgebracht wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromzuführung (16) zumindest eine Molybdänfolie (12) aufweist und sich die Beschichtung (2) bis in den Bereich der Molybdänfolie (12) erstreckt und einer der beiden Seitenflächen (44) der Molybdänfolien (12) zugewandt ist.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Herstellung einer Entladungslampe (1) mit im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene angeordneten Elektroden (18, 20), wobei die Beschichtung (2) im Bereich unterhalb der Elektroden (18, 20) aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Außenkolben (24) auf das Entladungsgefäß (4) aufgesetzt und der Zwischenraum (40) von Außenkolben (24) und Entladungsgefäß (4) mit einer Gasfüllung, insbesondere einer Inertgasfüllung, versehen wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei in die Gasfüllung Sauerstoff eingebracht wird.
  17. Entladungslampe mit einer Beschichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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