DE19548518A1

DE19548518A1 - Metallhalogenid-Entladungslampe für Projektionszwecke

Info

Publication number: DE19548518A1
Application number: DE19548518A
Authority: DE
Inventors: Clemens Barthelmes; Joachim Dr Dirks
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-06-26
Also published as: DE59603549D1; DE19530821A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallhalogenid-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Metallhalogenid-Entladungslampen dieser Art werden vorwiegend in opti sche Reflektoren oder sonstige optisch abbildende Systeme eingebaut. Ihr Einsatzgebiet ist beispielsweise die Projektions- oder Lichtleitertechnik u. a. Für die Overhead-, Dia- und Kinoprojektion sowie besonders für die Video projektion bzw. für die Endoskopie und Boroskopie. Für gute Abbildungs ergebnisse sind dementsprechend sehr kurze Lichtbögen und höchste Leuchtdichten (im Mittel mehr als ca. 30 kcd/cm²) bei Farbtemperaturen von mehr als 4500 K und guter Farbwiedergabe erforderlich. Typische Lei stungswerte liegen im Bereich zwischen ca. 100 W und 600 W. Außerdem kommt der zeitlichen Konstanz des Ortes des Entladungsbogens innerhalb des Lampengefäßes eine besondere Bedeutung zu. Bei Bogenunruhe wan dert der Entladungsbogen nämlich stochastisch aus dem Fokus des Lampen reflektors und beeinträchtigt so die Qualität der optischen Abbildung.

In der WO 94/23441 ist eine derartige Lampe für spezifische Bogenleistun gen zwischen 60 und 140 W pro mm Bogenlänge mit einer Füllung offenbart, die neben Quecksilber und einem Inertgas noch zusätzlich Halogenverbin dungen der Elemente Cäsium, Dysprosium und Tantal enthält. Nachteilig ist, daß bei höheren als den angegebenen Bogenleistungen zunehmend Bo genunruhen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den genannten Nachteil zu be seitigen und eine Metallhalogenid-Entladungslampe zu schaffen, die eine Farbtemperatur von mehr als 4500 K - bei guter Farbwiedergabe - sowie eine auch bei sehr hohen spezifischen Bogenleistungen geringe Bogenunruhe aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert.

Unter dem in der Hauptanmeldung behandelten Ausführungsbeispiel ist bereits eine Metallhalogenid-Entladungslampe beschrieben, die diese Auf gabe löst. Das Entladungsgefäß dieser Metallhalogenid-Entladungslampe enthält pro cm³ Gefäßvolumen - außer typisch mindestens 0,5 µmol Cäsi um (Cs) und einem Seltenen Erdmetall (SE), bevorzugt Dysprosium (Dy) mit einer typischen Füllmengen im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol - zusätzlich das Element Niob (Nb) als weiteres Metall zur Bildung von Me tallhalogeniden. Die Füllmenge pro cm³ Gefäßvolumen des Elements Nb liegt typisch im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol, bevorzugt liegt sie im Bereich zwischen 1 µmol und 1,5 µmol. In Vorversuchen hatte es sich überraschenderweise gezeigt, daß durch Zusatz von Nb die Bogenunruhe selbst bei spezifischen Bogenleistungen von bis zu 200 W pro mm Bogenlän ge noch gering ist. Die Füllung enthält noch folgende weitere Bestandteile: mindestens ein Inertgas, beispielsweise Argon (Ar) oder Xenon (Xe) als Zündgas mit einem typischen Fülldruck im Bereich zwischen ca. 20 kPa und 60 kPa, Quecksilber zur Einstellung der gewünschten Brennspannung, ty pisch im Bereich zwischen ca. 5 mg und 15 mg pro mm Bogenlänge für Brennspannungen zwischen 30 V und 50 V sowie ein oder mehrere Haloge ne, vorzugsweise Jod (I) und/oder Brom (Br) zur Bildung von Metallhalo geniden.

Wie Messungen inzwischen gezeigt haben, läßt sich die eingangs formulierte Aufgabe auch mit einer Füllung lösen, die - im Unterschied sowohl zur oben genannten Füllung der Hauptanmeldung als auch zum zitierten Stand der Technik - auf Cs als Füllungskomponente verzichtet. Als überraschendes Ergebnis der Messungen ist durch den Zusatz von Nb die Bogenunruhe auch ohne Cs selbst bei spezifischen Bogenleistungen von bis zu 200 W pro mm Bogenlänge noch gering. Die Füllung des Entladungsgefäßes der Me tallhalogenid-Entladungslampe besteht gemäß vorliegender Zusatzanmel dung nun aus folgenden Füllungskomponenten: Nb, einem Seltenen Erdme tall (SE), bevorzugt Dy, Hg, einem Inertgas und einem oder mehreren Halo genen.

Pro cm³ Volumen enthält das Entladungsgefäß eine typische Füllmenge im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol eines Seltenen Erdmetalls (SE), be vorzugt Dy, Nb mit einer typischen Füllmenge im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol, bevorzugt im Bereich zwischen 1 µmol und 1,5 µmol. Die Füllung enthält noch folgende weitere Bestandteile: mindestens ein Inertgas, beispielsweise Argon (Ar) oder Xenon (Xe) als Zündgas mit einem typischen Fülldruck im Bereich zwischen ca. 20 kPa und 60 kPa, Quecksilber zur Einstellung der gewünschten Brennspannung, typisch im Bereich zwi schen ca. 5 mg und 15 mg pro mm Bogenlänge für Brennspannungen zwi schen 30 V und 50 V sowie ein oder mehrere Halogene, vorzugsweise Jod (I) und/oder Brom (Br) zur Bildung von Metallhalogeniden.

Abgesehen von der Füllung entspricht die Lampe der in der Hauptpa tentanmeldung beschriebenen. Sie wird ebenfalls vorteilhaft mit einem Re flektor zu einer Baueinheit zusammengefügt, wie in der DE-PS 28 40 031 be schrieben. Dabei ist die Lampe näherungsweise axial im Reflektor montiert. Der Reflektor ist z. B. dichroitisch beschichtet.

Als Material für den Lampenkolben eignet sich Quarzglas oder auch ein transparentes Keramikmaterial, beispielsweise Al₂O₃. Für die Lampe eignet sich insbesondere ein zweiseitig verschlossenes Entladungsgefäß.

Innerhalb des Entladungsgefäßes stehen sich zwei Elektroden gegenüber. Die Elektroden sind jeweils mit einer Stromzuführung verbunden, die gas dicht nach außen geführt sind.

Typische Werte für die spezifische Bogenleistung liegen im Bereich zwi schen ca. 100 W und 200 W pro mm Bogenlänge, insbesondere im Bereich zwischen ca. 150 W und 200 W pro mm Bogenlänge. Dabei werden mittlere Leuchtdichten von typisch mehr als 45 kcd/cm² erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt die

Figur eine schematische geschnittene Darstellung der Lampe mit Reflektor.

In der Figur ist der Längsschnitt einer mit einem Reflektor fest verbundenen Metallhalogenid-Entladungslampe 1 mit einer Leistung von 270 W schema tisch dargestellt. Das Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas besitzt eine im we sentlichen kugelförmige Gestalt und weist an zwei diametral gegenüberlie genden Stellen je einen Hals auf, in den stiftförmige Wolfram-Elektroden 3 mittels Dichtungsfolien 4 aus Molybdän eingeschmolzen sind. Die dem Ent ladungsraum abgewandten Enden der Dichtungsfolien 4 sind mit Stromzu führungen 5 verschweißt, die ihrerseits mit elektrischen Anschlüssen 6, 7 des Reflektor-Sockelsystems verbunden sind. Das Reflektor-Sockelsystems be steht - außer aus den elektrischen Anschlüssen 6, 7 - im wesentlichen aus dem Reflektor 8 und einem zweiteiligen Keramiksockel 9, 10. Für eine de talliertere Erläuterung des Reflektor-Sockelsystem sei auf die DE- PS 28 40 031 verwiesen.

Das innere Volumen des eine ionisierbare Füllung umschließenden Entla dungsgefäßes 2 beträgt ca. 0,33 cm³. Die axial einander gegenüberstehenden Elektroden 3 haben einen Abstand von 1,6 mm.

Die Füllung besteht neben 12 mg Hg und 45 kPa Ar als Grundgas aus den in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten weiteren Füllungsbestandteilen in den dort angegebenen Mengen. Die daraus errechneten volumenbezogenen mo laren Mengen einiger Füllungskomponenten sind in der nachfolgenden Ta belle 2 aufgelistet. Die spezifische Bogenleistung und die Brennspannung be tragen ca. 167 W pro mm Bogenlänge bzw. ca. 35 V. Tabelle 3 zeigt die mit der Lampe erzielten lichttechnischen Werte.

Tabelle 1

Menge der Füllungskomponenten der Lampe

Tabelle 2

Volumenbezogene molare Mengen einiger Füllungs komponenten

Tabelle 3

Mit der Füllung aus Tabelle 1 erzielte lichttechnische Werte

Claims

1. Metallhalogenid-Entladungslampe für Projektionszwecke mit einem lichtdurchlässigen Entladungsgefäß in dem sich zwei Elektroden ge genüberstehen, die mit nach außen geführten Stromzuführungen ver bunden sind, wobei das Entladungsgefäß eine ionisierbare Füllung enthält, bestehend aus Quecksilber, mindestens einem Edelgas, min destens einem Halogen, einem Seltenerdmetall (SE) sowie einem weite ren Metall zur Bildung von Metallhalogeniden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Füllung als weiteres Metall Niob (Nb) enthält.

2. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Füllmenge des Nb im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol pro cm³ des Gefäßvolumens liegt.

3. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Füllmenge des Nb vorzugsweise im Bereich zwischen 1,0 µmol und 1,5 µmol pro cm³ des Gefäßvolumens liegt.

4. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Füllung als Seltenerdmetall Dysprosium enthält, wo bei die Füllmenge des Dy im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol pro cm³ des Gefäßvolumens liegt.

5. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Entladungsgefäß als Halogene für die Haloge nidverbindungen Jod und Brom in einem Molverhältnis Jod zu Brom im Bereich zwischen 0,2 und 2 enthält.