DE202006016265U1

DE202006016265U1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE202006016265U1
Application number: DE200620016265
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2016-10-25

Abstract

Hochdruckentladungslampe für den Gleichstrombetrieb, die eine Füllung aus Edelgas und/oder Quecksilber aufweist, und die eine Anode und Kathode in einem Kolben enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode aus zwei Teilen besteht, wobei das erste Teil der Entladung zugewandt ist und eine Spitze aufweist und mit Thorium dotiert ist, während das zweite Teil von der Entladung abgewandt ist, und aus reinem Wolfram besteht und mit dem ersten Teil verbunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Es handelt sich dabei vorzugsweise um eine Gleichstromlampe für fotooptische Zwecke.
Stand der Technik
Aus der EP 1069594B1 ist bereits eine Gleichstrom-Hochdruckentladungslampe für fotooptische Zwecke.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mit Gleichstrom betriebene Hochdruckentladungslampe anzugeben, die eine geringe absolute Radioaktivität aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Derartige Lampen werden als Kurzbogenlampen bezeichnet. Sie werden im speziellen Fall mit Gleichstrom betrieben.
Typisch ist eine hohe Plasmatemperatur und ein hoher Hg-Gehalt der Füllung. Sie weisen eine hohe elektrische Leistung von wenigstens 5000W und eine hohe Intensität von typisch 800 W (bezogen auf die Linien im Bereich 350 bis 450 nm) auf. Insbesondere zeigen sie eine hohe UV-Intensität und sind daher für LCD und PCB-Anwendungen als Hinterleuchtung geeignet.
In Quecksilber- und Xenon-Hochdruckentladungslampen werden zur Erniedrigung der Austrittsarbeit die Kathoden aus Wolfram hergestellt, das mit einem radioaktiven Zusatz versehen ist. diese Dotierung ist üblicherweise Thorium in einer Menge von 1 bis 2 %.
Die Größe der Kathode und damit die in der Lampe enthaltene Aktivität hängt von der Leistung der Lampe und von der Füllung ab. Eine übliche Quecksilber-Dichte liegt bei 2 bis 65 mg/cm³, typisch sind etwa 40 mg/cm³. Als Füllgas eignet sich beispielsweise ein Edelgas wie Xenon bei einem Kaltfülldruck von 0,8 bis 4 bar.
Zur Verringerung der Thoriummenge wird die Kathode geometrisch möglichst klein gewählt. Der Anteil des Thoriums als Dotierstoff wird möglichst verringert.
Beide vorbekannten Methoden stoßen aber hinsichtlich der Lampenperformance (Schwärzung, Rückbrand) an Grenzen. Deshalb ist jetzt bevorzugt eine Dotierung an Thorium von ≥ 1 % zu wählen.
Bei Lampen mit einer Quecksilberkonzentration von mehr als 10 mg/cm³, typisch etwa 30 bis 65 mg/cm³ und einer Leistung von mindestens 3 kW, typisch 8 bis 50 kW, werden speziell zur Eignung für die Anwendung bei LCD und PCB-Herstellung zur Kühlung der Kathode wesentlich größere Kathoden benötigt. Dann steigt aber die in der Lampe enthaltene Radioaktivität über den gesetzlich zugelassenen Grenzwert in Deutschland von 10 kBq.
Erfindungsgemäß werden daher zur Reduzierung der Thoriummenge Kathoden verwendet, die zweigeteilt sind. Sie bestehen aus einem Thoriumlieferant und einem Kühlteil. Dabei ist das erste entladungsseitige Teil thoriumhaltig und hat bevorzugt eine Spitze, mit oder ohne Plateau, und das zweite ist ein entladungsabgewandtes Teil, das im wesentlichen zylindrisch ist, und insbesondere als Formteil ausgebildet ist, wobei dieses zweite Teil frei von Thorium ist. es kann aus reinem Wolfram bestehen, insbesondere aus BSD-Material.
Dadurch kann an der Spitze ein Thoriumfilm im Betrieb aufrecht erhalten werden, während eine ausreichende Kühlung der Kathode auch mit dem nicht thorierten Teil erreicht werden kann. Beide Teile werden mechanisch oder auch mit Hilfe eines Lotes verbunden. Dabei muss die Wärmeleitfähigkeit bestehen bleiben. Die im vorderen Teil enthaltene Thoriummenge muss für die Lebensdauer der Lampe ausreichen. Die Temperatur der Verbindungsstelle darf ggf. nicht zu hoch werden um die Schwärzung durch abdampfendes Lot zu vermeiden. Daher ist eine Klemmverbindung o.ä. einer Lotverbindung vorzuziehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt:
1 eine Kurzbogenlampe;
2 ein erstes Teil einer Kathode dafür;
3 ein zweites Teil einer Kathode dafür.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt in Seitenansicht eine Gleichstrom-Kurzbogenlampe 1 mit einem Kolben 2, in dem eine Anode 4 und eine Kathode 5 abgedichtet sind. Die Kathode ist thoriert. Der Kolben ist aus Quarzglas und enthält eine Füllung im Entladungsvolumen 3. Eine typische Füllung ist 40 mg/cm³ Hg und 2 bar Xenon. Die Enden des Kolbens sind zweiseitig mit Sockelteilen 6, 7 versehen. Eine typische Füllung ist 40 mg/cm³ Hg und 1 bar Xenon.
2 zeigt die Kathode im Detail. Sie besteh aus einem vorderen zur Entladung zeigenden Teil 10 mit einer Spitze 11, das eine zylindrische Basis 12 besitzt. Es ist aus thoriertem Wolfram-Material gefertigt. Es hat ferner an der von der Entladung abgewandten Stirnfläche eine zentrales zylindrisches Sackloch 13. Die Dotierung an Thorium beträgt 1 bis 2 Gew.-%.
3 zeigt das dahinter liegende Kühlteil 14. Es ist im wesentlichen ein zylindrischer Körper 15, dessen Durchmesser in etwa dem des Basisteils aus 2 entspricht. Das Kühlteil 14 ist aus reinem Wolfram gefertigt. Es besitzt an seiner der Entladung zugewandten Stirnfläche 16 einen vorspringenden Zapfen 17, der in das Sackloch des ersten Teils passt. An der Hinterseite 18 ist der zylindrische Körper leicht abgeschrägt. Das Kühlteil hat an der Hinterseite außerdem ein Sackloch 19 zur Aufnahme des Elektrodenstabes 20, siehe 1.
Bei einer 8000 W-Lampe beträgt der Durchmesser der Kathode etwa 20 mm. Die Gesamtlänge der Kathode beträgt etwa 35 mm. Der verbindende Zapfen 17 hat eine Höhe von etwa 3 mm.

Claims

Hochdruckentladungslampe für den Gleichstrombetrieb, die eine Füllung aus Edelgas und/oder Quecksilber aufweist, und die eine Anode und Kathode in einem Kolben enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode aus zwei Teilen besteht, wobei das erste Teil der Entladung zugewandt ist und eine Spitze aufweist und mit Thorium dotiert ist, während das zweite Teil von der Entladung abgewandt ist, und aus reinem Wolfram besteht und mit dem ersten Teil verbunden ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Thoriumdotierung 1 bis 2 % beträgt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des ersten und zweiten Teils in etwa gleich sind.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung 10 bis 65 mg/cm³ Hg aufweist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung ein Edelgas, bevorzugt Xenon, unter einem Kaltfülldruck von 0,5 bis 5 bar aufweist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Lampe mindestens 3 kW beträgt.