WO2008077832A1 - Quecksilber-hochdruckentladungslampe - Google Patents

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WO2008077832A1
WO2008077832A1 PCT/EP2007/064030 EP2007064030W WO2008077832A1 WO 2008077832 A1 WO2008077832 A1 WO 2008077832A1 EP 2007064030 W EP2007064030 W EP 2007064030W WO 2008077832 A1 WO2008077832 A1 WO 2008077832A1
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discharge lamp
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lamp according
ppm
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Markus Kolodziejczyk
Rainer Koger
Wolfgang Spielmann
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Plansee Metall Gmbh
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    • H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure mercury discharge lamp with an anode, which is formed at least be ⁇ rich manner of a material which has at least partially tungsten.
  • the evaporation of anode material is enhanced when the mercury discharge lamp has a high noble gas filling pressure, which corresponds in particular to a cold filling pressure greater than 3 bar.
  • the high inert gas filling typically used as filling gases argon, krypton or mixtures with each other or with xenon, in these lamps ensures a reduction in the width of the arc.
  • Strahlungsin ⁇ When used in an optical system which leads to an increase of the usable by the optical system and the radiation lamp in the system has a higher intensity Strahlungsin ⁇ (so-called high intensity lamp).
  • the high loading of the anode which is accompanied by high noble gas pressures, can also lead to a rupture of the anode plateau under certain operating conditions, which further intensifies the evaporation of anode material.
  • the mercury high pressure discharge lamps are operated at DC and constant power. In some applications, however, it may be advantageous to cyclically modulate the power. However, this can lead to increased evaporation of anode material and the radiation decrease is too large.
  • the reduction of the anode material evaporation is done in practice by a lowering of the anode temperature, which is achieved by increasing the energy emission from the anode.
  • Two techniques are used here, wherein in the first an enlargement of the anode surface or the anode size takes place. in this connection Above all, it is advantageous to increase the anode diameter.
  • the extension of the anode brings in comparison to less advantages.
  • known lamps With increasing lamp power, known lamps generally also involve an increase in the anode diameter.
  • a second technique refers to the fact that the anode is coated and / or structured and thereby an increase of the emissivity is to be achieved.
  • coating materials for example, coarse tungsten or dendritic rhenium are used.
  • Discharge lamps are known from the prior art, in which the anode is made of tungsten with a Zuglersele ⁇ ment.
  • the supplement member may also be potassium at ⁇ play and have a proportion of between 15 ppm and 300 ppm.
  • Such Ausgestal ⁇ tion of an anode is known from DE 30 36 746 C2.
  • a Entla pressure discharge lamp having an anode is known from DE 198 52 703 Al, which anode is made of tungsten or an alloy, which may be doped, for example with potassium, is formed. The doping may be less than about 100 ppm.
  • a Entla pressure discharge lamp having an anode is known from DE 197 38 574 Al, which has a zylin ⁇ derförmigen base body.
  • the cylindrical base body comprises a tapered tip, which is produced essentially by radial forming. Grain size and density at the tip can typically change by a factor of 2 and more compared to the shaft.
  • the present invention is based on the object to provide a high-pressure mercury discharge lamp, in which a reduction in the evaporation of the electrode material can be achieved during operation.
  • the anode is formed, at least in regions, from a material which has tungsten at least proportionally.
  • This material or material region of the anode has a grain count greater than 200 grains per mm 2 (number of grains per square millimeter) and a density greater than 19.05 g / cm 3 .
  • the anode diameter is the maximum diameter of the anode. If the anode has, as usual, a cylindrical and an adjoining conical region, then the diameter of the cylindrical region is the anode diameter.
  • the material has a density greater than or equal to 19.15 g / cm 3 .
  • the material has a grain count greater than or equal to 350 grains per mm 2 .
  • the number of grains of the anode is defined herein as number average particle ge ⁇ Telss ASTM E 112 defined and indeed before the lamp is put into Be ⁇ drive. When using the lamp, it can namely come to microstructures, so that the anode has locally coarser grains in the course of use.
  • the material is preferably doped with potassium.
  • the proportion of potassium is at most 100 ⁇ g / g, preferably less than 50 ppm, in particular between 8 ppm and 45 ppm.
  • the potassium content is between 10 ppm and 40 ppm.
  • the anode is preferably formed at least partially cylindrical ⁇ shaped. At its front side, the anode is preferably conical. The anode can also have other geometric shapes.
  • the cylindrical region of the anode preferably comprises a diameter greater than 28 mm, in particular greater than or equal to 30 mm. It proves to be particularly preferable if the diameter of this cylindrical region is greater than or equal to 34 mm. As a result, a significant reduction in the evaporation of the material during operation can be achieved. Due to the functionality of the Materialabdampfung is relatively problematic especially in anodes and can be considerably reduced by the present invention Ausgestal ⁇ processing.
  • the mercury high-pressure discharge lamp according to the invention has a mercury filling quantity between 0.5 mg / cm 3 and 7 mg / cm 3 . In particular, a reduction in ex ⁇ evaporation occurs when the mercury filling amount see intermediate 1 mg / cm 3, and 3 mg / cm 3.
  • the mercury high pressure discharge lamp in egg ⁇ ner execution in which a lamp operation is performed with a constant power, a noble gas Kalt Scholl ⁇ pressure greater than 3.5 bar, in particular greater than or equal to 4 bar, on.
  • a lamp operating with homodula ⁇ tion of the rare gas cold fill pressure typically greater than 0.8 bar, in particular greater than 1.5 bar.
  • Preferred noble gas types are xenon, argon or krypton or mixtures of these noble gases.
  • the significant reduction of the evaporation of the electrode material, particularly of the anode material, is already at a lamp output of more than 1.5 kW, for example, 4 kW recognizable, but is particularly interpreting ⁇ Lich on at lamp power ratings of about 5 kW and larger.
  • the reduction in the evaporation of the electrode material is independent of the nature of Oberflä ⁇ surface of the electrode, in particular the anode, and thus un ⁇ depending on their structuring and / or coating.
  • the final fabrication and shaping of the electrode then comprises already known procedures, such as milling, grinding, milling, washing and cleaning annealing.
  • the plateaus of the electrodes are axially forged.
  • the invention makes it possible for mercury high-pressure discharge lamps, in which, in particular, the anodes made of the material according to the invention are at least partially constructed, to have a significantly lower decrease in the radiation flux over the course of their service life than similar lamps in which the anode is made of conventional material - consists of tungsten tungsten material. This applies above all to lamps with high noble gas filling pressure or those in which the electrical power is cyclically modulated during operation.
  • a further advantage of the invention is that the production process for the electrodes need not be changed in comparison to known electrodes with tungsten material.
  • FIG. 1 shows a discharge lamp according to the invention according to an embodiment
  • FIG. 2 shows an anode according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows an anode according to the invention according to a second embodiment
  • 4 shows the relative radiation intensity of a lamp as a function of the operating time of a discharge lamp according to the invention with first lamp parameter values
  • FIG. 5 shows the relative radiation intensity of a lamp as a function of the operating time of a discharge lamp according to the invention with second lamp parameter values.
  • Fig. 1 schematically illustrates a mercury as over-high pressure discharge lamp formed ⁇ discharge lamp 1 is shown.
  • This includes in a known manner a discharge vessel 2, in the interior 21 of which a cathode 3 and an anode 4 extend.
  • the anode 4 is ge ⁇ Wegss the representations in Fig. 2 and Fig. 3 is substantially cylindrical in shape.
  • the anode has a diameter dl, wel ⁇ cher is about 35 mm.
  • the longitudinal extent in the direction of the axis A is about 65 mm.
  • the anode 4 ' is formed and also the local diameter d2 is about 35 mm.
  • this embodiment of the anode 4 'in the direction of the axis B also extends over a length of about 65 mm.
  • the anode 4 shown in FIG. 2 it is tapered on its front side and thus on the side facing the cathode 3. shaped nisch.
  • the conical portion extends over a length 11.
  • a conical configuration is also formed there on the front side, which extends there over a length 12 which is smaller than the length 11 ,
  • Both shapes of the anodes 4 and 4 'shown in FIG. 2 and FIG. 3 can be arranged in the discharge lamp 1 according to FIG. 1.
  • the anode 4 is soldbil ⁇ det of a tungsten material 350 grains has a grain number greater per mm 2 ⁇ .
  • the material of the anode 4 is formed with a density equal to or greater than 19.15 g / cm 3 .
  • the material of the anode 4 is doped with potassium, the proportion of potassium being between 10 ppm and 40 ppm.
  • the discharge lamp is operated with direct current and has a nominal lamp power greater than or equal to 5 kW.
  • the mercury filling amount is between 0.5 mg / cm 3 and 5 mg / cm 3 . This mercury filling quantity is particularly advantageous between 1 mg / cm 3 and 3 mg / cm 3 .
  • the inert gas cold filling pressure in the inner space 21 amounts to 4 bar or more in the case of a lamp operation with constant power. For lamp operation with power modulation, the inert gas cold fill pressure is greater than or equal to 1.5 bar. With a modulation of the lamp power, this is done with amplitudes up to 15% and frequencies between 0.5 Hz and 5 Hz.
  • the anode 4 is formed homogeneously from the doped tungsten material having said density and said number of grains. It can, however be provided that only a portion of the anode 4 is formed of such a material. Thus it can be provided that the anode 4 is composed of several sub-elements. Particularly preferably, it turns out when at least the cathode Be ⁇ the cone-shaped portion or a Generalbe ⁇ rich TERIAL 3 facing rich and thus this cone-shaped portion of a Wolframma ⁇ formed which an above-mentioned grain ⁇ number and a corresponding density and / or has a corresponding doping with potassium. Likewise, may be pre- ⁇ see that only a centered and formed in the direction of axis A or B pin-like portion of the anode 4 and 4 'formed with such a material.
  • Fig. 3 a diagram is shown in which the relative radiation intensity of the discharge lamp 1 is shown in Depending ⁇ ness of the operating period.
  • the discharge lamp 1 has ⁇ parameter settings which have a rare gas cold filling pressure of 4 bar and comprise, as noble gas krypton.
  • the Entla ⁇ tion lamp 1 is operated with a constant electric power of 5.5 kW.
  • the solid curve I shows the radiation flux of the lamp, which is formed with an anode according to the invention.
  • the characteristic curve II shows a discharge Slam ⁇ pe 1 with a conventional anode.
  • FIG. 5 shows a further diagram in which the relative radiation intensity of the discharge lamp 1 is shown as a function of the operating time.
  • the lamp parameters are changed so that the noble gas cold filling pressure is 1.9 bar and as inert gas filling a xenon-krypton mixture is used.
  • the operation of the discharge lamp 1 takes place with cyclically modulated electrical power between 4.5 kW and 5 kW.
  • the characteristic curve III illustrates the profile of the radiation flux of the discharge lamp I with an anode according to the invention, wherein the characteristic curve IV shown by dashed lines shows a discharge lamp with a conventional anode.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Quecksilber-Hochdruckentladungslampe für Gleichstrombetrieb mit mehr als 1,5 kW Nennleistung mit einer Anode, welche zumindest bereichsweise aus einem Material ausgebildet ist, welches zumindest anteilig Wolfram aufweist, wobei das Material eine Kornzahl größer 200 Körner pro mm2 und eine Dichte größer 19,05 g/cm3 aufweist.

Description

Be s ehre ibung
Quecksilber-Hochdruckentladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Quecksilber-Hochdruckentladungslampe mit einer Anode, welche zumindest be¬ reichsweise aus einem Material ausgebildet ist, welches zumindest anteilig Wolfram aufweist.
Stand der Technik
In Quecksilber-Hochdruckentladungslampen führt der Elekt- ronenbeschuss der Anode zu deren Aufheizung. Dadurch kommt es zu einer Abdampfung von Anodenmaterial, welches sich an der Innenseite eines Entladungsgefäßes der Entla¬ dungslampe niederschlägt. Der so entstehende Belag an dieser Innenseite, der als Kolbentrübung oder Kolbenschwärzung wahrgenommen werden kann, führt zu einer Abschwächung der im Lichtbogen entstehenden Strahlung und der von der Entladungslampe nutzbare Strahlungsfluss wird dadurch verringert. Dieser Effekt vergrößert sich im Lau- fe der Lebensdauer der Entladungslampe. Mit zunehmender Betriebsdauer der Entladungslampe kommt es daher durch die Verdampfung von Anodenmaterial zu einer Abnahme des Strahlungsflusses .
Außer dem Verdampfen von Anodenmaterial gibt es bei Hoch- druckentladungslampen noch weitere Phänomene, die zu ei¬ ner Verringerung der vom Anwender nutzbaren Strahlung führen. Hierbei seien der Kathodenrückbrand und die Ver¬ breiterung des Kathodenplateaus genannt. In Quecksilber- Entladungslampen, die eine Quecksilber-Füllmenge von etwa 1 bis 8 mg/cm3 besitzen, ist das Verdampfen von Anodenma- terial ein entscheidender Degradierungsmechanismus und damit für das Lebensdauerverhalten der Lampe stark verantwortlich .
Das Abdampfen von Anodenmaterial wird verstärkt, wenn die Quecksilber-Entladungslampe einen hohen Edelgasfülldruck besitzt, welcher insbesondere einen Kaltfülldruck größer 3 bar entspricht. Die hohe Edelgasfüllung, typischerweise werden als Füllgase Argon, Krypton oder Mischungen untereinander bzw. mit Xenon verwendet, in diesen Lampen sorgt für eine Verringerung der Breite des Lichtbogens. Beim Einsatz in einem optischen System führt das zu einer Vergrößerung der vom optischen System nutzbaren Strahlung und die Lampe besitzt im System eine höhere Strahlungsin¬ tensität (sogenannte High intensity Lampe) . Die mit hohen Edelgasdrücken einhergehende starke Belastung der Anode kann unter bestimmten Betriebsbedingungen auch zu einem Aufreißen des Anodenplateaus führen, was das Verdampfen von Anodenmaterial noch verstärkt.
Üblicherweise werden die Quecksilber-Hochdruckentladungs- lampen bei Gleichstrom und konstanter Leistung betrieben. In einigen Anwendungen kann es aber von Vorteil sein, die Leistung zyklisch zu modulieren. Dadurch kann es aber zu einem verstärkten Verdampfen von Anodenmaterial kommen und der Strahlungsrückgang wird zu groß.
Die Verminderung der Anodenmaterialverdampfung geschieht in der Praxis durch eine Erniedrigung der Anodentemperatur, was durch eine Vergrößerung der Energieabstrahlung von der Anode erreicht wird. Zwei Techniken kommen hier zum Einsatz, wobei bei der ersten eine Vergrößerung der Anodenoberfläche bzw. der Anodengröße erfolgt. Hierbei ist vor allem die Erhöhung des Anodendurchmessers von Vorteil. Die Verlängerung der Anode bringt im Vergleich dazu weniger Vorteile. Mit zunehmender Lampenleistung geht bei bekannten Lampen in der Regel auch eine Vergrö- ßerung des Anodendurchmessers einher. Eine zweite Technik bezieht sich darauf, dass die Anode beschichtet und/oder strukturiert wird und dadurch eine Erhöhung der Emissivi- tät erreicht werden soll. Als Beschichtungsmaterialen werden beispielsweise grobes Wolfram oder dendritisches Rhenium verwendet.
In Quecksilber-Entladungslampen mit hohem Edelgasfülldruck kann aber ab einem bestimmten Wert des Kaltfülldrucks, welcher abhängig von der Edelgassorte und der Lampengeometrie ist, das Problem auftreten, dass auch bei einem Einsatz der beiden oben genannten Techniken die Verdampfungsrate von Anodenmaterial nicht nur unter einen für Anforderungen in Praxis akzeptablen Wert zu reduzierten ist. In diesem Fall muss der Edelgasfülldruck gesenkt werden. Der Effekt der Einschnürung des Bogens ist da- durch aber vermindert, was sich bei Einsatz der Lampen in einem optischen System in einer geringeren Intensität bemerkbar macht. Alternativ kann auch die elektrische Leis¬ tung oder der Lampenstrom gesenkt werden, was aber in einer Verminderung der Strahlungsintensität der Lampe re- sultiert.
Aus dem Stand der Technik sind Entladungslampen bekannt, bei denen die Anode aus Wolfram mit einem Zuschlagsele¬ ment ausgebildet ist. Das Zuschlagselement kann bei¬ spielsweise auch Kalium sein und einen Anteil zwischen 15 ppm und 300 ppm aufweisen. Eine derartige Ausgestal¬ tung einer Anode ist aus der DE 30 36 746 C2 bekannt. Darüber hinaus ist aus der DE 198 52 703 Al eine Entla¬ dungslampe mit einer Anode bekannt, welche Anode aus Wolfram oder einer Legierung, welche beispielsweise mit Kalium dotiert sein kann, ausgebildet ist. Die Dotierung kann kleiner als etwa 100 ppm sein.
Darüber hinaus ist aus der DE 197 38 574 Al eine Entla¬ dungslampe mit einer Anode bekannt, welche einen zylin¬ derförmigen Grundkörper aufweist. Der zylinderförmige Grundkörper umfasst eine konisch zulaufende Spitze, wel- che im Wesentlichen durch radiales Umformen hergestellt ist. Korngröße und Dichte an der Spitze können sich im Vergleich zum Schaft um typisch einen Faktor 2 und mehr ändern .
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Quecksilber-Hochdruckentladungslampe zu schaffen, bei der eine Verringerung der Abdampfung des Elektrodenmaterials im Betrieb erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Quecksilber-Hochdruckentladungslampe, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Quecksilber-Hochdruckentladungslampe ist die Anode zumindest bereichsweise aus einem Material ausgebildet, welches zumindest anteilig Wolfram aufweist. Dieses Material oder dieser Materialbe- reich der Anode weist eine Kornzahl größer 200 Körner pro mm2 (Kornzahl pro Quadratmillimeter) und eine Dichte größer 19,05 g/cm3 auf. Dadurch kann eine deutliche Verringerung der Abdampfung des Elektrodenmaterials erreicht werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die vorgenannte Verbesserung bei hoch belasteten Quecksilber-Hochdruckentladungslampen, insbesondere mit Nennleistungen über 1,5 kW, mit einem Anodendurchmesser zwischen 25 mm und 70 mm, mit Quecksilber-Füllmengen zwischen 0,5 mg/cm3 und 7 mg/cm3 sowie hohen Edelgaskaltfülldrücken, insbesondere größer 0,8 bar, nur erzielt werden kann, wenn sowohl die Kornzahl der Anode größer 200 Körner pro mm2 als auch die Dichte der Anode größer 19,05 g/cm3 beträgt. Wenn nur ei- ner der beiden Parameter im angegebenen Bereich liegt und der andere außerhalb, wird hingegen nur eine geringfügige Verbesserung erzielt.
Der Anodendurchmesser ist dabei der maximale Durchmesser der Anode. Weist die Anode wie üblich einen zylindrischen und einen daran anschließenden konischen Bereich auf, so ist der Durchmesser des zylindrischen Bereichs der Anodendurchmesser .
Nach dem gegenwärtigen Kenntnisstand wird davon ausgegangen, dass durch den Lichtbogen thermische Spannungen in- duziert werden, die bei Gleichstromlampen zur Bildung von Ausstülpungen im Bereich des Anodenplateaus führen. Der Lichtbogen kann sich in der Folge an dieser Ausstülpung festsetzen, was zu einer lokalen Überhitzung führt. Dies kann soweit gehen, dass der Schmelzpunkt von Wolfram (34000C) lokal überschritten wird. Dies führt dann zu ei¬ ner exzessiven Verdampfung von Wolfram und zu einer Schwärzung des Lampenkolbens und folglich zu einer dras¬ tischen Verminderung des Lichtstroms.
Bevorzugt weist das Material eine Dichte größer oder gleich 19,15 g/cm3 auf. Bevorzugt weist das Material eine Kornzahl größer oder gleich 350 Körner pro mm2 auf. Durch diese Ausgestaltung kann das Abdampfverhalten nochmals wesentlich verringert werden .
Die Kornzahl der Anode ist hier als mittlere Kornzahl ge¬ mäß ASTM E 112 definiert und zwar bevor die Lampe in Be¬ trieb genommen wird. Beim Einsatz der Lampe kann es nämlich zu Gefügevergröberungen kommen, so dass die Anode im Laufe des Einsatzes lokal gröbere Körner aufweist.
Um die Kornvergröberung zu reduzieren ist das Material vorzugsweise mit Kalium dotiert. Der Anteil von Kalium beträgt höchstens 100 μg/g, vorzugsweise weniger als 50 ppm, insbesondere zwischen 8 ppm und 45 ppm. Insbesondere liegt der Kaliumanteil zwischen 10 ppm und 40 ppm.
Die Anode ist bevorzugt zumindest bereichsweise zylinder¬ förmig ausgebildet. An ihrer Vorderseite ist die Anode bevorzugt konisch ausgebildet. Die Anode kann aber auch andere geometrische Formgebungen aufweisen.
Der zylinderförmige Bereich der Anode umfasst in bevor- zugter Weise einen Durchmesser größer 28 mm, insbesondere größer oder gleich 30 mm. Besonders bevorzugt erweist es sich, wenn der Durchmesser dieses zylinderförmigen Bereichs größer oder gleich 34 mm beträgt. Dadurch kann eine deutliche Verringerung der Abdampfung des Materials im Betrieb erreicht werden. Aufgrund der Funktionalität ist gerade bei Anoden die Materialabdampfung relativ problematisch und kann durch eine erfindungsgemäße Ausgestal¬ tung wesentlich vermindert werden. Die erfindungsgemäße Quecksilber-Hochdruckentladungslampe weist eine Quecksilber-Füllmenge zwischen 0,5 mg/cm3 und 7 mg/cm3 auf. Insbesondere tritt eine Reduzierung der Ab¬ dampfung dann auf, wenn die Quecksilber-Füllmenge zwi- sehen 1 mg/cm3 und 3 mg/cm3 aufweist. In bevorzugter Weise weist die Quecksilber-Hochdruckentladungslampe bei ei¬ ner Ausführung, bei der ein Lampenbetrieb mit einer Konstantleistung durchgeführt wird, einen Edelgas-Kaltfüll¬ druck größer 3,5 bar, insbesondere größer oder gleich 4 bar, auf. Bei einem Lampenbetrieb mit Leistungsmodula¬ tion ist der Edelgas-Kaltfülldruck typischer Weise größer 0,8 bar, insbesondere größer 1,5 bar. In einer derartigen Quecksilber-Höchstdruckentladungslampe mit derartigen Edelgas-Kaltfülldrücken und einer erfindungsgemäß ausge- bildeten Anode ist eine besonders effektive Verringerung der Abdampfung des Elektrodenmaterials gewährleistet.
Als Edelgassorten sind bevorzugt Xenon, Argon oder Krypton oder Mischungen dieser Edelgase vorgesehen.
Die deutliche Reduzierung der Abdampfung des Elektroden- materials, insbesondere des Anodenmaterials, ist bereits bei einer Lampennennleistung von mehr als 1,5 kW, beispielsweise 4 kW erkennbar, tritt jedoch besonders deut¬ lich bei Lampennennleistungen von etwa 5 kW und größer auf. Die Verringerung der Abdampfung des Elektrodenmate- rials wird unabhängig von der Beschaffenheit der Oberflä¬ che der Elektrode, insbesondere der Anode, und somit un¬ abhängig von deren Strukturierung und/oder Beschichtung auf .
Die letztendliche Fertigung und Formgebung der Elektrode umfasst dann bereits bekannte Vorgehensweisen, wie Häm- mern, Schleifen, Fräsen, Waschen und Reinigungsglühen. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Plateaus der Elektroden axial geschmiedet sind.
Durch die Erfindung kann ermöglicht werden, dass Queck- silber-Hochdruckentladungslampen , bei denen insbesondere die Anoden aus dem erfindungsgemäßen Material zumindest teilweise aufgebaut sind, eine deutlich geringere Abnahme des Strahlungsflusses im Laufe der Lebensdauer aufweisen, als gleichartige Lampen, bei denen die Anode aus herkömm- lichem Wolframwerkstoff besteht. Dies betrifft vor allem Lampen mit hohem Edelgasfülldruck oder solche, bei denen im Betrieb die elektrische Leistung zyklisch moduliert wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Herstellungsverfahren für die Elektroden im Vergleich zu bekannten Elektroden mit Wolframmaterial nicht verändert werden muss .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Entladungslampe gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anode gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anode gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 4 die relative Strahlungsintensität einer Lampe in Abhängigkeit von der Betriebsdauer einer erfindungsgemäßen Entladungslampe mit ersten Lampenpa- rameterwerten; und
Fig. 5 die relative Strahlungsintensität einer Lampe in Abhängigkeit von der Betriebsdauer einer erfindungsgemäßen Entladungslampe mit zweiten Lampenpa- rameterwerten .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche EIe- mente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist in schematischer Weise eine als Quecksil- ber-Höchstdruckentladungslampe ausgebildete Entladungs¬ lampe 1 gezeigt. Diese umfasst in bekannter Weise ein Entladungsgefäß 2, in dessen Innenraum 21 sich eine Ka- thode 3 und eine Anode 4 erstrecken. Die Anode 4 ist ge¬ mäß den Darstellungen in Fig. 2 und Fig. 3 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet.
In Fig. 2 weist die Anode einen Durchmesser dl auf, wel¬ cher etwa 35 mm beträgt. Die Längserstreckung in Richtung der Achse A beträgt etwa 65 mm. In entsprechender Weise ist auch die Anode 4' ausgebildet und auch der dortige Durchmesser d2 beträgt etwa 35 mm. In analoger Weise erstreckt sich diese Ausgestaltung der Anode 4' in Richtung der Achse B ebenfalls über eine Länge von etwa 65 mm.
In der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführung der Anode 4 ist diese an ihrer vorderen Seite und somit an der der Kathode 3 zugewandten Seite verjüngt ausgebildet bzw. ko- nisch geformt. Der konische Anteil erstreckt sich über eine Länge 11. In der zweiten Ausführung der Anode 4' in Fig. 3 ist auch dort an der vorderen Seite eine konische Ausgestaltung ausgebildet, welche sich dort über eine Länge 12 erstreckt, die kleiner ist als die Länge 11.
Beide Formgebungen der in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Anoden 4 bzw. 4' können in der Entladungslampe 1 gemäß Fig. 1 angeordnet sein.
Im Ausführungsbeispiel ist die in der Entladungslampe 1 angeordnete Anode 4 aus einem Wolframmaterial ausgebil¬ det, welches eine Kornzahl größer 350 Körner pro mm2 auf¬ weist. Darüber hinaus ist das Material der Anode 4 mit einer Dichte größer oder gleich 19,15 g/cm3 ausgebildet. Des Weiteren ist das Material der Anode 4 mit Kalium do- tiert, wobei der Anteil von Kalium zwischen 10 ppm und 40 ppm beträgt .
Die Entladungslampe wird mit Gleichstrom betrieben und weist eine Lampennennleistung größer oder gleich 5 kW auf. Die Quecksilber-Füllmenge beträgt zwischen 0,5 mg/cm3 und 5 mg/cm3. Besonders vorteilhaft ist diese Quecksilber-Füllmenge zwischen 1 mg/cm3 und 3 mg/cm3. Der Edelgas-Kaltfülldruck in dem Innenraum 21 beträgt bei einem Lampenbetrieb mit Konstantleistung 4 bar oder mehr. Bei einem Lampenbetrieb mit Leistungsmodulation ist der Edelgas-Kaltfülldruck größer oder gleich 1,5 bar. Bei einer Modulation der Lampenleistung erfolgt dies mit Amplituden bis 15 % und Frequenzen zwischen 0,5 Hz und 5 Hz.
Im Ausführungsbeispiel ist die Anode 4 homogen aus dem dotierten Wolframmaterial mit der genannten Dichte und der genannten Kornzahl ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass lediglich ein Teilbereich der Anode 4 aus einem derartigen Material ausgebildet ist. So kann vorgesehen sein, dass die Anode 4 aus mehreren Teilelementen zusammengesetzt ist. Besonders bevorzugt erweist es sich, wenn zumindest der der Kathode 3 zugewandte Be¬ reich und somit der konusförmige Bereich oder ein Teilbe¬ reich dieses konusförmigen Bereichs aus einem Wolframma¬ terial ausgebildet ist, welches eine oben genannte Korn¬ zahl und eine entsprechende Dichte und/oder eine entspre- chende Dotierung mit Kalium aufweist. Ebenso kann vorge¬ sehen sein, dass lediglich ein zentriert und in Achsenrichtung A bzw. B ausgebildeter stiftartiger Teilbereich der Anode 4 bzw. 4', mit einem derartigen Material ausgebildet ist.
In Fig. 3 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem die relative Strahlungsintensität der Entladungslampe 1 in Abhängig¬ keit der Betriebsdauer dargestellt ist. Die Entladungs¬ lampe 1 weist dabei Parametereinstellungen auf, welche einen Edelgas-Kaltfülldruck von 4 bar aufweisen und als Edelgas Krypton umfassen. Darüber hinaus wird die Entla¬ dungslampe 1 mit konstanter elektrischer Leistung von 5,5 kW betrieben. In diesem Diagramm zeigt die durchgezogene Kennlinie I den Strahlungsfluss der Lampe, welche mit einer erfindungsgemäßen Anode ausgebildet ist. Im Vergleich dazu zeigt die Kennlinie II eine Entladungslam¬ pe 1 mit einer herkömmlichen Anode.
In Fig. 5 ist ein weiteres Diagramm gezeigt, bei der die relative Strahlungsintensität der Entladungslampe 1 in Abhängigkeit von der Betriebsdauer dargestellt ist. In diesem Diagramm sind die Lampenparameter dahingehend verändert, dass der Edelgas-Kaltfülldruck 1,9 bar beträgt und als Edelgas-Füllung eine Xenon-Krypton-Mischung verwendet wird. Der Betrieb der Entladungslampe 1 erfolgt mit zyklisch modulierter elektrischer Leistung zwischen 4,5 kW und 5 kW. In dem Diagramm gemäß Fig. 5 verdeut- licht die Kennlinie III den Verlauf des Strahlungsflusses der Entladungslampe I mit einer erfindungsgemäßen Anode, wobei der gestrichelt gezeigte Kennlinienverlauf IV eine Entladungslampe mit einer herkömmlichen Anode zeigt. In beiden Diagrammen ist zu erkennen, dass mit der erfin- dungsgemäßen Anode eine deutlich höhere Strahlungsintensität über den Lebensdauerverlauf erzielt werden kann. Eine drastische Abnahme mit steigender Betriebsdauer, wie dies durch die Kennlinien II und IV bei bekannten Entladungslampen der Fall ist, tritt bei den erfindungsgemäßen Entladungslampen nicht auf.

Claims

Ansprüche
1. Quecksilber-Hochdruckentladungslampe, welche für ei¬ nen Gleichstrombetrieb mit einer Nennleistung größer 1,5 kW vorgesehen ist, mit
- einem Entladungsgefäß, - einer Anode und einer Kathode, welche im Entla¬ dungsgefäß angeordnet sind, wobei der Durchmesser der Anode zwischen 25 mm und 70 mm beträgt und wo¬ bei zumindest die Anode zumindest bereichsweise aus einem Material ausgebildet ist, welches zumindest anteilig Wolfram aufweist,
- einer Füllung, die sich innerhalb des Entladungsge¬ fäßes befindet und Quecksilber mit einer Füllmenge zwischen 0,5 mg/cm3 und 7 mg/cm3 sowie mindestens ein Edelgas mit einem Kaltfülldruck größer 0,8 bar enthält, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Material der Anode eine Kornzahl größer 200 Körner pro mm2 und
- eine Dichte größer 19,05 g/cm3 aufweist.
2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Kornzahl größer oder gleich 350 Körner pro mm2 aufweist.
3. Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Dichte größer oder gleich 19,15 g/cm3 aufweist.
4. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit Kalium dotiert ist, wobei der Anteil maximal 100 μg/g beträgt.
5. Entladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Kalium kleiner 50 ppm, insbesondere zwischen 8 ppm und 45 ppm, insbesondere zwischen 10 ppm und 40 ppm, beträgt.
6. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode zumindest bereichsweise zylinderförmig ausgebildet ist.
7. Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Bereich einen Durchmesser größer 28 mm, insbesondere größer oder gleich 30 mm, insbe- sondere größer oder gleich 34 mm, aufweist.
8. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass die Quecksilber-Füllmenge zwischen 1 mg/cm3 und 3 mg/cm3, beträgt.
9. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelgas-Kaltfülldruck größer oder gleich 3,5 bar, insbesondere größer oder gleich 4 bar, beträgt, wenn ein Lampenbetrieb mit konstanter elektrischer Leistung erfolgt.
10. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Edelgas-Kaltfülldruck größer oder gleich 0,8 bar, insbesondere größer oder gleich 1,5 bar, beträgt, wenn ein Lampenbetrieb mit modulierter elektrischer Leistung erfolgt.
11. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Nennleistung der Lampe größer 4 kW, insbesondere größer oder gleich 5 kW, ist.
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