DE3110812A1

DE3110812A1 - Hochdruck-metalldampf-entladungslampe

Info

Publication number: DE3110812A1
Application number: DE19813110812
Authority: DE
Inventors: George J. 01867 Reading Mass. English; W.Calvin 01923 Danvers Mass. Gungle; William M. 01966 Rockport Mass. Keeffe; Harold L. 01969 Rowley Mass. Rothwell jun.
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1981-12-24
Also published as: IT8120608A0; GB2072413A; JPS6362066B2; FR2478876B1; FR2478876A1; US4308483A; GB2072413B; JPS56147357A; IT1135661B; BE888066A; CA1149009A; DE3110812C2; NL8101417A

Description

Patentanwälte · European Patent Attorneys

³ München

S6 P368 D

GTE Products Corporation Wilmington, Delaware, USA

Hochdruck-Metal1 dampf-Ent!adungslampe Priorität: 24. März 1980 -USA- Serial No. 132 934

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Beschreibung Hochdruck-Metalldampf-Entladungslampe

Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruck-Metalldampf-Kurzbogen-Entladungslampen mit niedriger elektrischer Leistungsaufnahme der Bauart mit an einem Ende angeordneten Elektroden und betrifft insbesondere derartige Lampen hoher Leuchtdichte.

Die bis jetzt gebräuchlichen, mit an einem Ende angeordneten Elektroden versehenen, einen Kurzbogen-Lampen mit geringer elektrischer Leistungsaufnahme liefern Leuchtdichten von 12 750

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cd/in (candela per square inch) bis 22 625 cd/in , wenn sie mit einer Leistungsaufnahme im Bereich von 50 bis 75 W betrieben werden. Diese Leuchtdichten entsprechen denjenigen, welche sich mit Hilfe handelsüblicher Wolfram-Halogen-Glühlampen mit einer Leistungsaufnahme von 150 W erzielen lassen. Lampen mit hoher Leuchtdichte einschließlich der genannten Wolfram-Halogen-Glühlampen, Kurzbogen-Quecksilberlampen sowie Kurzbogen-Xenonlampen werden bei Projektionseinrichtungen sowie zur Beleuchtung von Bühnen und Ateliers verwendet. Bei Kurzbogen-Quecksilberlampen lassen sich Leucht.dichten

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von 139 000 cd/in erzielen, während Kurzbogen-Xenonlampen

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Leuchtdichten von 278 000 cd/in oder darüber liefern. Jedoch haben Lampen der beiden zuletzt genannten Arten zwei voneinander entfernte Anschlüsse, d. h. ihre Elektroden sind jeweils auf einer einzigen gemeinsamen Längsachse angeordnet. Beispielsweise kann eine Kurzbogen-Xenonlampe von geringer Leistungsaufnahme

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(z.B. 100 V) eine Länge von 78 mm haben, wobei die Länge des Lichtbogens 0,55 mm und die Leuchtdichte etwa 161 300 cd/in² beträgt.

Es würde einen technischen Fortschritten darstellen, wenn es möglich wäre, eine Kurzlichtbogen-Lampe mit nebeneinander angeordneten Elektroden zu schaffen, die erheblich kleinere Abmessungen hat als die bekannten Quecksilberbzw. Xenonlampen und bei der gleichwertige Leuchtdichten

erzielbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile der bekannten Lampen zu vermeiden und eine Lampe anzugeben, die bei kleinen Abmessungen eine erhöhte

Leuchtdichte liefert.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer an einem Ende angeordnete Elektroden enthaltenden Hochdruck-Metalldampf-Entladungslampe mit niedrigem Leistungsbedarf gelöst, die zwei Elektroden aufweist, deren freie Enden durch einen bestimmten Abstand getrennt sind, um einen Lichtbogenbereich abzugrenzen. Hierbei ist dieser vorbestimmte Abstand im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Enden der Elektroden und mindestens einer Wand der Lichtbogenkammer.

Zu der Füllung zum Erzeugen eines Lichtbogens und zu seiner Aufrechterhaltung gehören Quecksilber, ein Startgas und ein Lichtbogeneinschnürungsmittel, das aus der Gruppe gewählt ist, zu der Lanthanide, Actinide und Thorium gehören, während die Verwendung von Alkalimetallen ausgeschlossen ist.

Solche erfindungsgemäßen Lampen nehmen im Vergleich zu anderen Kurzlichtbogenlampen von hoher Leuchtdichte nur einen sehr kleinen Raum ein, doch liefern sie Leuchtdichten

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von 80 000 cd/in² bis 175 000 cd/in², wenn sie mit einer Leistungsaufnahme im Bereich von 50 bis 75 W betrieben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Lampe; und

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Leistungsaufnahme und der Leuchtdichte die für verschiedene bekannte Lampen sowie die erfindungsgemäße Lampe gilt.

In Fig. 1 ist eine Kurzlichtbogenlampe 10 mit an einem Ende angeordneten Elektroden dargestellt, zu

der ein durchsichtiger Kolben 12 gehört, der z.B. aus Quarz besteht und eine Lichtbogenkammer 14 abgrenzt. Die Lampe 10 kann eine Gesamthöhe von etwa 18 mm, eine Breite von etwa 13 mm und eine Dicke von etwa 6 mm haben. Der Rauminhalt

3 der Lichtbogenkammer beträgt vorzugsweise etwa 2 cm bis

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4 cm , wobei ein Wert von etwa 3 cm besonders bevorzugt wird. Einander benachbarte Elektroden 16 und 18, die nebeneinander angeordnet sind, sind auf bekannte Weise mit abdichtender Wirkung in ein Ende 20 der Lampe 10 eingeschmolzen und ragen in die Lichtbogenkammer 14 hinein. Die inneren Enden 22 und 24 der Elektroden 16 und 18 begrenzen den Lichtbogenbereich der Lampe und sind zu diesem Zweck durch eine Strecke getrennt, die gleich der Länge des Lichtbogens ist.

Die Lichtbogenkammer 14 hat eine solche Form, daß mindestens eine Wand, und zwar gemäß Fig. 1 die obere Fläche 26, vorhanden ist, deren Abstand von den Enden 22 und 24 der beiden Elektroden im wesentlichen gleich der Strecke χ ist.

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Bei dieser Konstruktion erhält man eine Lampe, die effektiv elektrodenstabilisiert ist und bei der es nicht erforderlich ist, ein Alkalimetall zum Verbreitern des Lichtbogens zu verwenden, wie es bei wandstabilisierten Metallhalogenidlampen notwendig ist.

Ferner weist die Lampe 10 ein Füllmedium zum Erzeugen und Aufrechterhalten eines Lichtbogens auf, das mindestens ein Lichtbogen^Einschnürungsmittel enthält, welches aus der Gruppe gewählt ist, zu der Lanthanide, Actinide und Thorium sowie Quecksilber, Jod, Scandium und Argon gehören.

Das Lichtbogen-Einschnürungsmittel soll in einer Menge vor-

banden sein, die 0,1 mg auf 0,1 cm des Volumens der Licht bogenkammer entspricht, wobei ein geringfügiger Überschuß gegenüber diesem Verhältnis bevorzugt wird.

Bei einer Ausführungsform, auf die sich die Erfindung jedoch nicht beschränkt, betrug der Rauminhalt der Lichtbogen-

3 kammer einer erfindungsgemäßen Lampe etwa 0,3 cm , wobei der Abstand χ etwa 1,5 mm betrug. Die Füllung enthielt etwa 14,95 mg Quecksilber zur Erzielung einer Lichtbogenspannung von etwa 50 V, etwa 0,45 mg Jod, 0,3 mg Scandium, wobei das Jod und das Scandium während des Betriebs der Lampe Scandiumjodid bilden und eine Farbkorrektur bewirken, ferner etwa 0,3 mg Thorium als Lichtbogen-Einschnürungsmittel sowie Argon unter einem Druck von etwa 200 torr.

Diese Lampe, die wegen der symmetrischen Form der Elektroden 16 und 18 für den Betrieb mit Wechselstrom auf ideale Weise geeignet ist, erzeugte die in Fig. 2 durch die Kennlinie A dargestellten Leuchtdichten. Beim Betrieb mit einer Lei stungsaufnahme von 50 bis 75 W erhielt man Leuchtdichten von 80 000 bis 175 000 cd/in².

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Bei Projektionslampen werden Leuchtdichten zwischen 75 000 und 100 000 cd/in bevorzugt, damit sich eine ausreichende Lebensdauer der Elektroden ergibt und der Lichtbogen eine ausreichende Dicke erhält, um zufriedenstellende optische Einstelltoleranzen zu erhalten.

Zum Vergleich veranschaulicht die Schaulinie B in Fig. 2 die Leuchtdichte einer Lampe bekannter Art mit nebeneinander angeordneten Elektroden, deren Aufbau nicht der Lehre der vorliegenden Erfindung entspricht.

Die gestrichelte Schaulinie C veranschaulicht in Fig. 2 die Leuchtdichte einer im Handel erhältlichen Wolfram-Halogen-Glühlampe von Typ FCS mit einer Nennleistungsaufnahme von 150 W.

Die wenig Raum einnehmende erfindungsgemäße Lampe bildet im Vergleich zu ähnlichen bekannten Lampen eine deutliche Verbesserung und liefert Leuchtdichten die sich nicht nur denjenigen Leuchtdichten nähern, sondern manchen

Fällen sogar überschreiten, welche sich bei den bekannten, erheblich größeren und unhandlicheren Kurzlichtbogen-Quecksilber- und Xenonlampen erzielen lassen, die mit der gleichen Leistungsaufnahme arbeiten.

Es sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen im Rahmen der Erfindung der verschiedensten Abänderungen und Weiterbildungen vorsehen kann.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

Mit nebeneinander angeordneten Elektroden versehene Hochdruck-Metalldampf-Entladungslampe mit niedriger Leistungsaufnahme, zu der ein durchsichtiger Kolben gehört, welcher eine Lichtbogenkammer abgrenzt und ein Medium zum Erzeugen und Aufrechterhalten eines Lichtbogens enthält, wobei in den Kolben eine erste Elektrode und eine ihr benachbarte zweite Elektrode so eingeschmolzen sind, daß sie in die Lichtbogenkammer hineinragen, wobei die freien Enden der Elektroden einen Lichtbogenbereich abgrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (x) zwischen den freien Enden (22, 24) der Elektroden (16, 18) im wesentlichen gleich dem Abstand dieser freien Enden von einer oberen Fläche (26) der Lichtbogenkammer (14) ist und daß der Kolben eine Füllung eines einen Lichtbogen erzeugenden und aufrechterhaltenden Mediums aufweist, das eine Quecksilbermenge enthält, die ausreicht, um eine vorbestimmte Lichtbogenspannung zu erzielen, sowie ein Lichtbogen-Einschnürungsmittel, das bei vollständiger Abwesenheit von Alkalimetallen aus der Gruppe gewählt ist, zu der Lanthanide, Actinide und Thorium sowie ein Halogenid gehören.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Lichtbogen-Einschnürungsmittel um Thorium handelt.
3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauminhalt der Lichtbogenkammer (L4) etwa 0,2 bis 0,4 cm beträgt.
4. Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenspannung etwa 50 V beträgt.

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5. Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtbogen erzeugende und aufrechterhaltende Medium etwa 14,95 mg Quecksilber, 0,45 mg Jod, 0,3 mg Scandium und 0,3 mg Thorium enthält.

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