WO2009115118A1 - Gasentladungslampe und verfahren zum herstellen einer gasentladungslampe - Google Patents

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WO2009115118A1
WO2009115118A1 PCT/EP2008/053258 EP2008053258W WO2009115118A1 WO 2009115118 A1 WO2009115118 A1 WO 2009115118A1 EP 2008053258 W EP2008053258 W EP 2008053258W WO 2009115118 A1 WO2009115118 A1 WO 2009115118A1
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WO
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lamp
electrode system
gas discharge
gas
filling
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PCT/EP2008/053258
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Henning Rehn
Ulrich Hartwig
Matthias Morkel
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/245—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps
    • H01J9/247—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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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
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    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/38—Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels

Definitions

  • the invention relates to a gas discharge lamp of the type specified in the O-term of claim 1 and a method for producing a gas discharge lamp specified in the preamble of claim 9 Art.
  • the gas discharge lamp usually comprises a lamp envelope, which is filled with a filling gas under a cold filling pressure. If appropriate, further liquid or solid additives may be added to the filling gas.
  • the cold filling pressure of the filling gas can in this case approximately equal to the atmosphere, a ⁇ rend ruck or higher by a multiple.
  • a first and a second electrode system are arranged at a predetermined distance from one another. For producing such a gas discharge lamp the first and the second electrode system are melted in each ⁇ twisted shaft tubes of the lamp bulb or squeezed usually first.
  • the gas discharge lamp In order to fill the lamp envelope with the filling gas, first at least a portion of the gas discharge lamp is immersed in a bath of liquid nitrogen. Subsequently, a predetermined amount of the filling gas is passed through a filling tube, the so-called pumping stems, filled in the lamp envelope, where it finally condenses ⁇ .
  • the amount of fill gas is such bemes ⁇ sen in Ab ⁇ dependence of the volume of the lamp envelope that after its thawing typically cold- filling pressures between 1 bar and bar arise within the Lam ⁇ penkolbens 30th
  • the filling tube is melted and removed after filling the lamp bulb, leaving a part of the lamp bulb.
  • a disadvantage of the known gas discharge lamps is the fact that the lamp bulb is no longer rotationally symmetrical due to the remaining part of the filling tube and has a reduced emission characteristic.
  • the remaining part of the filling tube during operation causes an inhomogeneous temperature distribution within the lamp bulb, which can lead to an undesirable condensation of any additives of the filling gas.
  • a gas discharge lamp which has an improved Ab ⁇ beam characteristic and allows a more homogeneous Tempera ⁇ turverrtie within the lamp envelope is inventively created by the fact that at least one of the shaft tubes is the filling tube.
  • the filling gas is at least partially introduced via at least one of the already existing shaft tubes in the lamp envelope.
  • a suitable method is given below. This makes it possible, in contrast to the prior art arranged in a Hauptabstrahl Scheme the gas discharge lamp the exhaust tube to dispense ver ⁇ , whereby the bulb has a uniform wall thickness. Due to the more uniform wall thickness of the lamp bulb, the temperature distribution during operation of the gas discharge lamp is homogenized and reliably prevents condensation of any additives of the filling gas.
  • the lamp bulb has an improved bursting pressure stability, so that higher cold filling pressures of the filling gas are made possible. Since no pumping stems must be provided in the main radiation range of the lamp bulb, moreover, no defects in the lamp bulb are present, at which light could be scattered. This also a correspondingly uniform emission characteristic of Gasentla pressure discharge lamp is guaranteed.
  • the lamp envelope is formed pumpstängelok.
  • the lamp vessel can thus be constructed of production ⁇ beginning completely without an additional exhaust tube, whereby the lamp vessel may be rotationally symmetrical and particularly uniform wall thicknesses. In this way, in addition to a homogeneous temperature distribution and an optimal emission characteristic, a particularly high bursting pressure stability is achieved.
  • gas discharge lamp can also be designed without problems as short arc lamps with a very small lamp bulb, since no installation space is required for the additional pump stem. This also results in further advantages, for example, in the case of gas discharge lamps designed as reflector lamps, since light rays close to the axis are not scattered by the lamp envelope and thus can still be captured by the reflector.
  • the first and / or the second electrode system comprises a doped and / or non-doped tungsten electrode. Because of the high evaporation ⁇ fung temperature and chemical resistance of tungsten so that the life of the gas discharge lamp can be further increased. In principle, depending on the respective properties of the gas discharge lamp, it is possible to use doped tungsten - for example thoriated - and / or undoped tungsten. In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the filling gas comprises a noble gas, in particular ⁇ special xenon, and / or a gas additive, in particular a metal, and / or a halogen compound.
  • xenon is suitable as a filling gas, since in it the ratio of continuum to line beam power is comparatively large, so that a virtually struk ⁇ turless continuum radiation in daylight-like color rendering can be generated.
  • Alternatively or additionally borrowed but other noble gases such crizoswei ⁇ se neon, argon or krypton, and may be appropriate noble gas mixtures ⁇ provided.
  • the fill gas in addition, a metal, such as mercury, sodium, or a SEI tenerdmetall, and / or a halogen compound may be added.
  • the halogen compound may in principle comprise an elemental halogen, a covalent halide or a salt-like or complexed halide.
  • the distance between the first and the second electrode system is at most 3.0 mm and preferably at most 2.5 mm.
  • the gas discharge lamp is designed as a so-called short-arc lamp and thus can be used advantageously as a point light source.
  • the cold filling pressure of the filling gas within the lamp envelope is between 5 bar and 45 bar and preferably at least 20 bar.
  • This offers the advantage that current density and luminance of the gas discharge lamp ge ⁇ geninate a filled with a lower cold fill pressure gas discharge lamp can be significantly increased.
  • the gas discharge lamp can thereby be easily formed as a high pressure and the high-pressure gas discharge lamp.
  • significantly increased efficiencies of, for example, over 20 lumens / watt are thereby achieved.
  • the gas discharge lamp can be particularly stable CKEN currentlybil ⁇ det and, for example, with correspondingly high Gregasdrü- due to the thereby in addition, it ⁇ creased bursting pressure filled be. It is possible in this way borrowed narrower form the shaft tubes, which has a favorable effect, especially in gas discharge lamps designed as a reflector lamps, since unwanted Abschat- can be avoided effects. In addition, an additional production step is saved, resulting in further cost reductions.
  • the first and / or second tube shaft at least before the A ⁇ melt has a reduced wall thickness in the range of melting of the first and the second electrode system.
  • a particularly rapid melting of the ers ⁇ th or the second electrode system can be ensured ⁇ , whereby at the same time an undesirable heat input into the frozen filling gas is advantageously minimized.
  • the first and the second shaft tube may of course also have a reduced wall thickness after melting.
  • Another aspect of the invention relates to a method for manufacturing a gas discharge lamp, in particular egg ⁇ ner short arc lamp in which a lamp bulb filled through a filling tube with a filling gas and a first and a second electrode system at a predetermined distance from each other reasonable within the lamp envelope assigns and Be melted area of a first and a second shaft tube of the lamp envelope.
  • a lamp bulb filled through a filling tube with a filling gas and a first and a second electrode system at a predetermined distance from each other reasonable within the lamp envelope assigns and Be melted area of a first and a second shaft tube of the lamp envelope.
  • lamp flasks without pump stems can be used for the method according to the invention, since the filling of the lamp bulb with the filling gas one of the already existing shaft tubes is made.
  • the method according to the invention thus makes it possible to provide gas discharge lamps which have an
  • the gas discharge lamp at least the steps a) arranging a first electrode system within a lamp envelope, wherein the first electric ⁇ densystem protrudes through a first shaft tube of the lamp bulb, b) melting of the first electrode system in Be ⁇ rich c) arranging a second electrode system within the lamp envelope, the second electrode system projecting through a second stem tube of the lamp envelope, d) filling the lamp envelope with a predetermined amount of inflation gas through the second stem tube, e) cooling the first electrode system to one temperature below a condensation temperature of the filling gas and f) melting of the second electrode system in the region of the second shaft tube are performed.
  • the process can be carried out reliably and automatically, whereby high quantities can be produced at low production costs.
  • the amount of filling gas is dimensioned such that adjusts a desired Kalt Scholldruck after the gas-tight melting of the lamp envelope.
  • it is only possible to produce gas discharge lamps with a small electrode gap since the first electrode system effectively ge ⁇ cooled during the melting of the second electrode system in step f) and unwanted evaporation of the filling gas can be prevented so ⁇ with reliable.
  • the first and / or the second electrode system according to step b) or step f) is or are melted down by means of a laser melting process.
  • a laser smelting process offers the advantages of a good glazing of the electrode system with the shaft tube, a high bursting pressure stability of the lamp bulb and a slim shaft tube associated therewith. This has a positive effect in particular on small gas discharge lamps designed as a reflector lamp, since unwanted shading effects, which inevitably arise in the event of crimped connections, are reliably avoided.
  • a ratio Zvi ⁇ rule a maximum inside diameter of the lamp bulb and a maximum diameter of the first and second electrode system of at most 8.0, and is preferably chosen of at most 7.5.
  • Fig. 1 shows a schematic embodiment of a provided with two shaft tubes lamp bulb for a gas discharge lamp in perspective oblique view;
  • FIG. 2 is a schematic sectional side view of an embodiment of a gas discharge lamp with the lamp envelope shown in FIG. 1; FIG. and
  • FIG 3 shows a schematic and partial side view of a gas discharge lamp according to a further exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic exemplary embodiment of a lamp bulb 12 provided with a first and a second shaft tube 10a, 10b for a gas discharge lamp in a perspective oblique view.
  • the two shaft tubes 10a, 10b have a range 14a, 14b are melted with ver ⁇ ringerter wall thickness, in which a first and a second electrode system 16a, 16b (see Fig. Fig. 2) during assembly of the gas discharge lamp, respectively.
  • a first and a second electrode system 16a, 16b see Fig. Fig. 2
  • Fig. 2 shows a schematic sectional side view of an embodiment of a gas discharge lamp having the structure shown in Fig. 1 lamp bulb 12.
  • the gas discharge lamp is formed in the present ⁇ embodiment as a short arc lamp, which is to operate with direct current, wherein the first electrode system 16a as the anode and the second electrode system 16b are to be switched as a cathode.
  • the filling gas comprises xenon with a cold filling pressure between 20 bar and 30 bar.
  • first the first electrode system 16a is inserted through the first shaft tube 10a until the electrode 18a is arranged in the desired position within the lamp bulb 12. Subsequently, the first electrode ⁇ system 16a is melted in the first shaft tube 10a. Thereafter, the second electrode system 16b is introduced by the second shaft tube 10b with its associated electrode 18b into the lamp bulb 12, but not yet fused with the second shaft tube 10b. Subsequently, a predetermined amount of xenon, which serves as filling gas, is introduced through the second shaft tube 10b into the lamp bulb 12.
  • the already melted electric ⁇ densystem 16a is then in the area 14a of the Einschmel- infused with liquid nitrogen.
  • the second shaft tube 10b as a filling tube, so that the gas discharge lamp or the lamp bulb 12 may be formed at least in Hauptab ⁇ beam area or preferably completely pumpstalk-free.
  • the lamp bulb 12 has a substantially improved Abstrahlcharakte ⁇ rrick because it has no voids or interference structures.
  • the lamp bulb 12 has by the omission of the pump stem through a uniform wall thickness, where ⁇ homogenized by the temperature distribution during operation of the gas discharge lamp and a condensing any additives of the filling gas is reliably prevented.
  • the lamp envelope 12 has a significantly improved burst pressure stability due to the absence of voids and interference structures, so that correspondingly higher cold filling pressures of the filler gas made ⁇ are light.
  • the first shaft tube 10a can be used as a filling tube.
  • the second electrode system 16b becomes in the range
  • the laser welding method with its advantages mentioned, of course, also be used for melting the first electrode system 16a.
  • the gas discharge lamp is designed at least in Be ⁇ rich 14 of the meltdown in terms of length and glass thickness, that during the melting an undesirably high temperature rise is avoided and the melting can be performed quickly.
  • the lamp bulb 12 of the gas discharge lamp produced in this way has a rotationally symmetrical geometry with uniform wall thickness due to its pump stem-free configuration and also has no optical defects, whereby a correspondingly homogeneous radiation characteristic is given.
  • the temperature distribution of the lamp bulb 12 during the operation of the gas discharge lamp is homogeneous, so that an undesirable condensation of any possible reliably prevented from the gas filling.
  • Fig. 3 shows a schematic and partial Be ⁇ tenansicht a gas discharge lamp according to another embodiment which is also prepared by the previously described method.
  • the gas discharge lamp shown here is in contrast to crystali ⁇ conditions to operate with alternating current and has correspondingly formed electrodes 18a, 18b.
  • it is hi- the electrodes 18a, 18b each connected to a Molybdänfo ⁇ lie 19a, 19b by the above-described method in which two shaft tubes 10a, 10b is ⁇ melted.
  • the entire electrode system 18a, 18b, 19a, 19b is connected in a gas-tight manner to the lamp shafts 10a, 10b by means of a film fusion known per se.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe, insbesondere eine Kurzbogenlampe, mit einem Lampenkolben (12), welcher zumindest einen Teil eines Befüllungsrohrs umfasst, durch welches er mit einem unter einem Kaltfülldruck stehenden Füllgas befüllt ist, und mit einem ersten und einem zweiten Elektrodensystem (16a, 16b), die in einem vorbestimmten Abstand (r) zueinander innerhalb des Lampenkolbens (12) angeordnet sind, wobei das erste Elektrodensystem (16a) im Bereich eines ersten Schaftrohrs (10a) des Lampenkolbens (12) und das zweite Elektrodensystem (16b) im Bereich eines zweiten Schaftrohrs (10b) des Lampenkolbens (12) eingeschmolzen ist, wobei zumindest eines der Schaftrohre (10a, 10b) das Befüllungsrohr ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Gasentladungslampe, bei welchem der Lampenkolben (12) durch zumindest eines der Schaftrohre (10a, 10b) mit dem Füllgas befüllt wird.

Description

Gasentladungslampe und Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe der im O- berbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.
Stand der Technik
Eine derartige Gasentladungslampe sowie ein derartiges Verfahren sind dabei bereits aus dem Stand der Technik als bekannt zu entnehmen. Die Gasentladungslampe umfasst üblicherweise einen Lampenkolben, welcher mit einem unter einem Kaltfülldruck stehenden Füllgas befüllt ist. Dem Füllgas können dabei gegebenenfalls weitere flüssige oder feste Zusatzstoffe beigefügt sein. Der Kaltfülldruck des Füllgases kann hierbei etwa gleich groß wie der Atmosphä¬ rendruck oder um ein Mehrfaches höher sein. Innerhalb des Lampenkolbens sind zur Erzeugung einer Gasentladung ein erstes und ein zweites Elektrodensystem in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Zum Herstellen einer derartigen Gasentladungslampe werden üblicherweise zunächst das erste und das zweite Elektrodensystem in je¬ weiligen Schaftrohren des Lampenkolbens eingeschmolzen bzw. eingequetscht. Um den Lampenkolben mit dem Füllgas zu befüllen, wird zunächst wenigstens ein Teilbereich der Gasentladungslampe in ein Bad aus flüssigem Stickstoff getaucht. Anschließend wird eine vorbestimmte Menge des Füllgases durch ein Befüllungsrohr, den sogenannten Pump- stängel, in den Lampenkolben eingefüllt, wo es schlie߬ lich kondensiert. Die Menge an Füllgas ist dabei in Ab¬ hängigkeit des Volumens des Lampenkolbens derart bemes¬ sen, dass sich nach seinem Auftauen üblicherweise KaIt- fülldrücke zwischen 1 bar und 30 bar innerhalb des Lam¬ penkolbens ergeben. Das Befüllungsrohr wird nach dem Be- füllen des Lampenkolbens abgeschmolzen und abgezogen, wodurch ein Teil am Lampenkolben verbleibt.
Als nachteilig an den bekannten Gasentladungslampen ist dabei jedoch der Umstand anzusehen, dass der Lampenkolben aufgrund des zurückbleibenden Teils des Befüllungsrohrs nicht mehr rotationssymmetrisch ist und eine verschlechterte Abstrahlcharakteristik aufweist. Zudem verursacht der verbleibende Teil des Befüllungsrohrs während des Be- triebs eine inhomogene Temperaturverteilung innerhalb des Lampenkolbens, wodurch es zu einer unerwünschten Kondensierung etwaiger Zusatzstoffe des Füllgases kommen kann.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Gasentladungslampe bereitzustellen, welche eine verbes- serte Abstrahlcharakteristik besitzt und eine homogenere Temperaturverteilung innerhalb des Lampenkolbens ermög¬ licht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Gasentladungslampe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gasentla¬ dungslampe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Gasentladungslampe als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.
Eine Gasentladungslampe, welche eine verbesserte Ab¬ strahlcharakteristik besitzt und eine homogenere Tempera¬ turverteilung innerhalb des Lampenkolbens ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass zumindest eines der Schaftrohre das Befüllungsrohr ist. Mit anderen Worten ist das Füllgas zumindest teilweise über wenigstens eines der ohnehin vorhandenen Schaftrohre in den Lampenkolben eingebracht. Ein hierzu geeignetes Verfahren ist im Folgenden angegeben. Dies ermöglicht es im Gegensatz zum Stand der Technik auf einen im Hauptabstrahlbereich der Gasentladungslampe angeordneten Pumpstängel zu ver¬ zichten, wodurch der Lampenkolben eine gleichmäßigere Wandstärke besitzt. Durch die gleichmäßigere Wandstärke des Lampenkolbens wird auch die Temperaturverteilung während des Betriebs der Gasentladungslampe homogenisiert und ein Kondensieren von etwaigen Zusatzstoffen des Füllgases zuverlässig verhindert. Darüber hinaus besitzt der Lampenkolben eine verbesserte Berstdruckstabilität, so dass höhere Kaltfülldrücke des Füllgases ermöglicht sind. Da kein Pumpstängel im Hauptabstrahlbereich des Lampenkolbens vorgesehen sein muss, sind darüber hinaus keine Fehlstellen im Lampenkolben vorhanden, an welchen Licht gestreut werden könnte. Hierdurch ist auch eine entspre- chend gleichmäßige Abstrahlcharakteristik der Gasentla¬ dungslampe gewährleistet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lampenkolben pumpstängelfrei ausgebildet ist. Der Lampenkolben kann somit von Produktions¬ beginn vollständig ohne einen zusätzlichen Pumpstängel ausgebildet sein, wodurch der Lampenkolben rotationssymmetrisch und mit besonders gleichmäßigen Wandstärken ausgebildet sein kann. Auf diese Weise wird zusätzlich zu einer homogenen Temperaturverteilung und einer optimalen Abstrahlcharakteristik eine besonders hohe Berstdrucksta- bilität erzielt. Zudem kann auf zusätzliche Produktions¬ schritte wie An- und Abschmelzen des Pumpstängels ver¬ zichtet werden, wodurch entsprechende Kostensenkungen gegeben sind. Ein weiterer erzielbarer Vorteil besteht darin, dass die Gasentladungslampe problemlos auch als Kurz- bogenlampen mit einem sehr kleinen Lampenkolben ausgebildet sein kann, da kein Bauraum für den zusätzlichen Pumpstängel benötigt wird. Weitere Vorteile ergeben sich hierdurch beispielsweise auch bei als Reflektorlampen ausgebildeten Gasentladungslampen, da achsennahe Licht- strahlen nicht vom Lampenkolben gestreut werden und somit noch vom Reflektor eingefangen werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Elektrodensystem eine dotierte und/oder nicht-dotierte Wolfram-Elektrode umfasst. Aufgrund der hohen Verdamp¬ fungstemperatur und der chemischen Widerstandsfähigkeit von Wolfram kann damit die Lebensdauer der Gasentladungslampe zusätzlich gesteigert werden. In Abhängigkeit der jeweiligen Eigenschaften der Gasentladungslampe kann da- bei grundsätzlich dotiertes - beispielsweise thoriertes - und/oder undotiertes Wolfram verwendet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Füllgas ein Edelgas, insbe¬ sondere Xenon, und/oder einen Gaszusatz, insbesondere ein Metall, und/oder eine Halogenverbindung umfasst. Dabei bietet sich insbesondere Xenon als Füllgas an, da bei ihm das Verhältnis von Kontinuums- zu Linienstrahlleistung vergleichsweise groß ist, so dass eine praktisch struk¬ turlose Kontinuumstrahlung bei tageslichtähnlicher Farbwiedergabe erzeugt werden kann. Alternativ oder zusätz- lieh können jedoch auch andere Edelgase wie beispielswei¬ se Neon, Argon oder Krypton sowie entsprechende Edelgas¬ gemische vorgesehen sein. Wird eine abweichende Abstrahl¬ charakteristik gewünscht, kann dem Füllgas zusätzlich ein Metall, beispielsweise Quecksilber, Natrium oder ein SeI- tenerdmetall, und/oder eine Halogenverbindung zugesetzt werden. Die Halogenverbindung kann dabei grundsätzlich ein elementares Halogen, ein kovalentes Halogenid oder ein salzartiges bzw. komplexiertes Halogenid umfassen. Dies ermöglicht in Kombination mit Wolfram-Elektroden während des Betriebs der Gasentladungslampe eine vorteil¬ hafte Ausbildung eines chemischen Transportprozesses, bei welchem von einer Elektrode abdampfendes Wolfram im käl¬ teren Bereich des Lampenkolbens mit der bei den vorherrschenden Betriebstemperaturen in der Regel gasförmigen Halogenverbindung zu einer gasförmigen Wolframhalogenid- Verbindung bzw. bei gleichzeitigem Vorhandensein von Sauerstoff zu einer Wolframoxohalogenidbildung reagiert. Die entstandene Wolframhalogenid-Verbindung wird aufgrund der innerhalb des Lampenkolbens auftretenden Konvektion zu- rück zur Elektrode transportiert und zersetzt sich an dieser aufgrund der hohen Elektrodentemperatur wieder zu festem Wolfram und der gasförmigen Halogenverbindung. So- mit werden ein Niederschlag von festem Wolfram am Lampenkolben und die damit verbundene Schwärzung zuverlässig verhindert, so dass sich eine signifikant gesteigerte Le¬ bensdauer der Gasentladungslampe ergibt.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodensystem höchstens 3,0 mm und vorzugsweise höchstens 2,5 mm beträgt. Mit an¬ deren Worten ist vorgesehen, dass die Gasentladungslampe als sogenannte Kurzbogenlampe ausgebildet ist und damit vorteilhaft als Punktlichtquelle verwendet werden kann.
In weiterer Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass der Kaltfülldruck des Füllgases innerhalb des Lampenkolbens zwischen 5 bar und 45 bar und vorzugsweise zumindest 20 bar beträgt. Dies bietet den Vorteil, dass Stromdichte und Leuchtdichte der Gasentladungslampe ge¬ genüber einer mit einem niedrigeren Kaltfülldruck befüllten Gasentladungslampe erheblich gesteigert werden. Auf¬ grund der erhöhten Berststabilität des Lampenkolbens kann die Gasentladungslampe dabei problemlos als Hochdruck- bzw. als Höchstdruck-Gasentladungslampe ausgebildet sein. Zudem werden hierdurch im Gegensatz zum Stand der Technik signifikant erhöhte Effizienzen von beispielsweise über 20 Lumen/Watt erzielt.
Indem das erste und/oder das zweite Schaftrohr zumindest im Bereich der Einschmelzungen des ersten bzw. des zweiten Elektrodensystems keine Quetschung umfasst, kann die Gasentladungslampe aufgrund der hierdurch zusätzlich er¬ höhten Berstdruckbeständigkeit besonders stabil ausgebil¬ det und beispielsweise mit entsprechend hohen Füllgasdrü- cken befüllt sein. Darüber ist es auf diese Weise mög- lieh, die Schaftrohre schmaler auszubilden, was sich insbesondere bei als Reflektorlampen ausgebildeten Gasentladungslampen günstig auswirkt, da unerwünschte Abschat- tungseffekte vermieden werden können. Zudem wird ein zu- sätzlicher Produktionsschritt eingespart, wodurch weitere Kostensenkungen gegeben sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Schaftrohr im Bereich der Einschmelzung des ersten bzw. des zweiten Elektrodensystems zumindest vor dem Ein¬ schmelzen eine verringerte Wandstärke besitzt. Auf diese Weise kann ein besonders schnelles Einschmelzen des ers¬ ten bzw. des zweiten Elektrodensystems gewährleistet wer¬ den, wodurch gleichzeitig ein unerwünschter Wärmeeintrag in das ausgefrorene Füllgas vorteilhaft minimiert wird. Dabei kann das erste bzw. das zweite Schaftrohr natürlich auch nach dem Einschmelzen eine verringerte Wandstärke besitzen .
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe, insbesondere ei¬ ner Kurzbogenlampe, bei welchem ein Lampenkolben durch ein Befüllungsrohr mit einem Füllgas befüllt und ein erstes und ein zweites Elektrodensystem in einem vorbestimmten Abstand zueinander innerhalb des Lampenkolbens ange- ordnet und im Bereich eines ersten bzw. eines zweiten Schaftrohrs des Lampenkolbens eingeschmolzen werden. Er¬ findungsgemäß dabei vorgesehen, dass der Lampenkolben durch zumindest eines der Schaftrohre mit dem Füllgas be¬ füllt wird. Für das erfindungsgemäße Verfahren können demnach Lampenkolben ohne Pumpstängel verwendet werden, da die Befüllung des Lampenkolbens mit dem Füllgas durch eines der ohnehin vorhandenen Schaftrohre vorgenommen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Bereitstellung von Gasentladungslampen, welche eine verbesserte Abstrahlcharakteristik besitzen und eine homoge- nere Temperaturverteilung innerhalb des Lampenkolbens aufweisen. Weitere sich ergebende Vorteile sind bereits aus den vorhergehenden Beschreibungen zu entnehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass zum Herstellen der Gasentladungslampe zumindest die Schritte a) Anordnen eines ersten Elektrodensystems innerhalb eines Lampenkolbens, wobei das erste Elektro¬ densystem durch ein erstes Schaftrohr des Lampenkolbens ragt, b) Einschmelzen des ersten Elektrodensystems im Be¬ reich des ersten Schaftrohrs, c) Anordnen eines zweiten Elektrodensystems innerhalb des Lampenkolbens, wobei das zweite Elektrodensystem durch ein zweites Schaftrohr des Lampenkolbens ragt, d) Befüllen des Lampenkolbens durch das zweite Schaftrohr mit einer vorbestimmten Menge eines Füllgases, e) Abkühlen des ersten Elektrodensystems auf eine unterhalb einer Kondensierungstemperatur des Füllgases liegende Temperatur und f) Einschmelzen des zweiten Elektrodensystems im Bereich des zweiten Schaftrohrs durchgeführt werden. Hierdurch kann das Verfahren prozesssicher und automatisiert durchgeführt werden, wodurch hohe Stückzahlen zu geringen Fertigungskosten herstellbar sind. Die Menge des Füllgases wird dabei derart bemessen, dass sich nach dem gasdichten Abschmelzen des Lampenkolbens ein gewünschter Kaltfülldruck einstellt. Mit Hilfe der genannten Verfahrensschritte wird es darüber hinaus im Gegensatz zum Stand der Technik erst möglich, Gasentladungslampen mit kleinem Elektrodenabstand zu fertigen, da das erste Elektrodensystem während des Einschmelzens des zweiten Elektrodensystems in Schritt f) effektiv ge¬ kühlt und ein unerwünschtes Verdampfen des Füllgases so¬ mit zuverlässig verhindert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste und/oder das zweite Elektrodensystem gemäß Schritt b) bzw. Schritt f) mittels eines Lasereinschmelzverfahrens eingeschmolzen wird bzw. werden. Die Verwendung eines Lasereinschmelzverfahrens bietet dabei die Vorteile einer guten Anglasung des E- lektrodensystems mit dem Schaftrohr, einer damit verbundenen hohen Berstdruckstabilität des Lampenkolbens und einem schlanken Schaftrohr. Dies wirkt sich insbesondere bei kleinen, als Reflektorlampe ausgebildeten Gasentla- dungslampen positiv aus, da unerwünschte Abschattungsef- fekte, die bei gequetschten Verbindungen zwangsläufig entstehen, zuverlässig vermieden werden.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem ein Verhältnis zwi¬ schen einem maximalen Innendurchmesser des Lampenkolbens und einem maximalen Durchmesser des ersten und des zweiten Elektrodensystems von höchstens 8,0 und vorzugsweise von höchstens 7,5 gewählt wird. Da mit Hilfe des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens zuverlässig verhindert wird, dass es beim Einschmelzen der Elektrodensysteme zu einem uner- wünscht großen Wärmeeintrag in die Elektrodensysteme und damit in das ausgefrorene Füllgas kommt - was aufgrund der Volumenausdehnung des Füllgases zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Lampenkolbens führen könnte - können somit auch als Kurzbogenlampen ausgebildete Gasentla- dungslampen, welche im Vergleich zum Innendurchmesser des Lampenkolbens vergleichsweise große Elektrodensysteme aufweisen, mit Elektrodenabständen unter 12 mm problemlos hergestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Die Figuren, in wel- chen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identi¬ schen Bezugszeichen versehen sind, zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel eines mit zwei Schaftrohren versehenen Lampenkolbens für eine Gasentladungslampe in perspektivischer Schräg- ansieht;
Fig. 2 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Gasentladungslampe mit dem in Fig. 1 gezeigten Lampenkolben; und
Fig. 3 eine schematische und ausschnittsweise Seitenan- sieht einer Gasentladungslampe gemäß einem weite¬ ren Ausführungsbeispiel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel eines mit einem ersten und einem zweiten Schaftrohr 10a, 10b versehenen Lampenkolbens 12 für eine Gasentladungslampe in perspektivischer Schrägansicht. Die beiden Schaftrohre 10a, 10b besitzen jeweils einen Bereich 14a, 14b mit ver¬ ringerter Wandstärke, in welchen ein erstes bzw. ein zweites Elektrodensystem 16a, 16b (s. Fig. 2) während der Montage der Gasentladungslampe eingeschmolzen werden. Der genaue Verfahrensablauf wird dabei im Folgenden näher er¬ läutert werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Gasentladungslampe mit dem in Fig. 1 gezeigten Lampenkolben 12. Dabei sind insbesondere das durch das erste Schaftrohr 10a ragende ers¬ te Elektrodensystem 16a sowie das durch das zweite Schaftrohr 10b ragende zweite Elektrodensystem 16b erkennbar, welche in einem vorbestimmten Abstand r zueinan- der innerhalb des Lampenkolbens 14 angeordnet sind und jeweils eine undotierte Wolfram-Elektrode 18a bzw. 18b umfassen. Die Gasentladungslampe ist dabei im vorliegen¬ den Ausführungsbeispiel als Kurzbogenlampe ausgebildet, welche mit Gleichstrom zu betreiben ist, wobei das erste Elektrodensystem 16a als Anode und das zweite Elektrodensystem 16b als Kathode zu schalten sind. Das Füllgas um- fasst Xenon mit einem Kaltfülldruck zwischen 20 bar und 30 bar. Zur Herstellung der gezeigten Gasentladungslampe wird zunächst das erste Elektrodensystem 16a durch das erste Schaftrohr 10a eingeführt, bis die Elektrode 18a in der gewünschten Position innerhalb des Lampenkolbens 12 angeordnet ist. Anschließend wird das erste Elektroden¬ system 16a im ersten Schaftrohr 10a eingeschmolzen. Danach wird das zweite Elektrodensystem 16b durch das zwei- te Schaftrohr 10b mit seiner zugeordneten Elektrode 18b in den Lampenkolben 12 eingebracht, jedoch noch nicht mit dem zweiten Schaftrohr 10b verschmolzen. Anschließend wird eine vorbestimmte Menge Xenon, welches als Füllgas dient, durch das zweite Schaftrohr 10b in den Lampenkol- ben 12 eingebracht. Das bereits eingeschmolzene Elektro¬ densystem 16a wird danach im Bereich 14a der Einschmel- zung mit flüssigem Stickstoff Übergossen. Durch die im Vergleich zum gläsernen Schaftrohr 10a bessere Wärmeleitfähigkeit des ersten Elektrodensystems 16a kühlt dieses dabei entsprechend schneller ab, so dass das Füllgas am ersten Elektrodensystem 16a auskondensiert. Zusammenfas¬ send dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel das zweite Schaftrohr 10b als Befüllungsrohr, so dass die Gasentladungslampe bzw. der Lampenkolben 12 zumindest im Hauptab¬ strahlbereich oder vorzugsweise vollständig pumpstängel- frei ausgebildet sein kann. Hierdurch besitzt der Lampenkolben 12 eine wesentlich verbesserte Abstrahlcharakte¬ ristik, da er keine Fehlstellen oder Störstrukturen aufweist. Dies ist insbesondere bei als Kurzbogen- bzw. als Reflektorlampen ausgebildeten Gasentladungslampen mit kleinem Lampenkolben 12 und entsprechend wenig Platz zum Anordnen eines Pumpstängels von großem Vorteil. Weiterhin besitzt der Lampenkolben 12 durch den Wegfall des Pumpstängels eine durchgehend gleichmäßige Wandstärke, wo¬ durch auch die Temperaturverteilung während des Betriebs der Gasentladungslampe homogenisiert und ein Kondensieren von etwaigen Zusatzstoffen des Füllgases zuverlässig verhindert wird. Darüber hinaus besitzt der Lampenkolben 12 aufgrund des Fehlens von Fehlstellen und Störstrukturen eine erheblich verbesserte Berstdruckstabilität, so dass entsprechend höhere Kaltfülldrücke des Füllgases ermög¬ licht sind. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich auch das erste Schaftrohr 10a als Befüllungsrohr verwendet werden.
Sobald der Kondensationsprozess des Füllgases abgeschlos- sen ist, wird das zweite Elektrodensystem 16b im Bereich
14b eingeschmolzen. Durch Verwendung eines Laserein- Schmelzverfahrens kann hierbei ein besonders schnelles, präzises und automatisierbares Einschmelzen ohne unnöti¬ gen Wärmeeintrag in das ausgefrorene Füllgas erreicht werden. Hierdurch wird eine gute Anglasung des zweiten Elektrodensystems 16b mit dem Schaftrohr 10b und eine da¬ mit verbundene hohe Berstdruckstabilität erzielt. Zudem erhält man ein schlankes Schaftrohr 10b, was sich insbe¬ sondere bei kleinen, als Reflektorlampe ausgebildeten Gasentladungslampen positiv auswirkt, da unerwünschte Ab- schattungseffekte, die bei gequetschten Verbindungen zwangsläufig entstehen, auf diese Weise zuverlässig ver¬ mieden werden. Mit anderen Worten ist es nicht erforderlich, im Bereich 14a bzw. 14b eine Quetschung vorsehen zu müssen, durch welche unerwünschte optische Fehlstellen verursacht würden. Wahlweise kann das Laserschweißverfahren mit seinen genannten Vorteilen natürlich auch zum Einschmelzen des ersten Elektrodensystems 16a verwendet werden. Die Gasentladungslampe ist dabei zumindest im Be¬ reich 14 der Einschmelzung derart hinsichtlich Länge und Glasdicke ausgebildet, dass während des Einschmelzens ein unerwünscht hoher Temperaturanstieg vermieden wird und das Einschmelzen schnell durchgeführt werden kann.
Der Lampenkolben 12 der auf diese Weise hergestellten Gasentladungslampe besitzt zusammenfassend aufgrund sei- ner pumpstängelfreien Ausgestaltung eine rotationssymmetrische Geometrie mit gleichmäßiger Wandstärke und weist zudem keinerlei optische Fehlstellen auf, wodurch eine entsprechend homogene Abstrahlcharakteristik gegeben ist. Zudem ist auch die Temperaturverteilung des Lampenkolbens 12 während des Betriebs der Gasentladungslampe homogen, so dass ein unerwünschtes Kondensieren von etwaigen Zu- satzstoffen aus der Gasfüllung zuverlässig verhindert wird.
Fig. 3 zeigt eine schematische und ausschnittsweise Sei¬ tenansicht einer Gasentladungslampe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, welche ebenfalls mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens hergestellt ist. Die gezeigte Gasentladungslampe ist dabei im Unterschied zur vorheri¬ gen mit Wechselstrom zu betreiben und besitzt entsprechend ausgebildete Elektroden 18a, 18b. Außerdem sind hi- er die Elektroden 18a, 18b jeweils mit einer Molybdänfo¬ lie 19a, 19b verbunden, die mittels des oben geschilderten Verfahrens in die beiden Schaftrohre 10a, 10b einge¬ schmolzen sind. Das gesamte Elektrodensystem 18a, 18b, 19a, 19b ist bei diesem Ausführungsbeispiel also mit HiI- fe einer an sich bekannten Folieneinschmelzung gasdicht mit den Lampenschäften 10a, 10b verbunden.

Claims

Ansprüche
1. Gasentladungslampe, insbesondere Kurzbogenlampe, mit einem Lampenkolben (12), welcher zumindest einen Teil eines Befüllungsrohrs umfasst, durch welches er mit einem unter einem Kaltfülldruck stehenden Füll- gas befüllt ist, und mit einem ersten und einem zweiten Elektrodensystem (16a, 16b), die in einem vorbestimmten Abstand (r) zueinander innerhalb des Lampenkolbens (12) angeordnet sind, wobei das erste Elektrodensystem (16a) im Bereich eines ersten Schaftrohrs (10a) des Lampenkolbens (12) und das zweite Elektrodensystem (16b) im Bereich eines zweiten Schaftrohrs (10b) des Lampenkolbens (12) einge¬ schmolzen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Schaftrohre (10a, 10b) das Befüllungsrohr ist.
2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Lampenkolben (12) pumpstängelfrei ausgebildet ist .
3. Gasentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Elektrodensystem (16a, 16b) eine dotierte und/oder nicht-dotierte Wolfram-Elektrode (18a, 18b) umfasst.
4. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgas ein Edelgas, insbesondere Xenon und/oder einen Gaszusatz, insbesondere ein Metall und/oder eine Halogenverbindung umfasst.
5. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodensystem höchstens 3,0 mm und vorzugsweise höchstens 2,5 mm beträgt.
6. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltfülldruck des Füllgases innerhalb des Lampenkolbens (12) zwischen 5 bar und 45 bar und vorzugsweise zumindest 20 bar beträgt.
7. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Schaftrohr (10a, 10b) zumindest im Bereich der Einschmelzungen (14a, 14b) des ersten bzw. des zweiten Elektrodensystems (16a, 16b) keine Quetschung umfasst.
8. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Schaftrohr (10a, 10b) im Bereich der Einschmelzung (14a, 14b) des ersten bzw. des zweiten Elektrodensystems (16a, 16b) zumindest vor dem Einschmelzen eine verringerte Wandstärke besitzt.
9. Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Kurzbogenlampe, bei welchem ein Lampenkolben (12) der Gasentladungslampe mit einem Füllgas befüllt und ein erstes und ein zweites E- lektrodensystem (16a, 16b) in einem vorbestimmten Abstand (r) zueinander innerhalb des Lampenkolbens (12) angeordnet und im Bereich eines ersten bzw. eines zweiten Schaftrohrs (10a, 10b) des Lampenkolbens (12) eingeschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkolben (12) durch zumindest eines der Schaftrohre (10a, 10b) mit dem Füllgas befüllt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Schritte: a) Anordnen eines ersten Elektrodensystems (16a) innerhalb eines Lampenkolbens (12), wobei das erste Elektrodensystem (16a) durch ein erstes Schaftrohr (10a) des Lampenkolbens (12) ragt; b) Einschmelzen des ersten Elektrodensystems (16a) im Bereich (14a) des ersten Schaftrohrs (10a); c) Anordnen eines zweiten Elektrodensystems (16b) innerhalb des Lampenkolbens (12), wobei das zweite Elektrodensystem (16b) durch ein zweites
Schaftrohr (10b) des Lampenkolbens (12) ragt; d) Befüllen des Lampenkolbens (12) durch das zwei¬ te Schaftrohr (10b) mit einer vorbestimmten Menge eines Füllgases; e) Abkühlen des ersten Elektrodensystems (16a) auf eine unterhalb einer Kondensierungstemperatur des Füllgases liegende Temperatur; und f) Einschmelzen des zweiten Elektrodensystems (16b) im Bereich (14b) des zweiten Schaftrohrs (10b) durchgeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Elektrodensystem (16a, 16b) gemäß Schritt b) bzw. Schritt f) mittels eines Lasereinschmelzverfahrens eingeschmolzen wird bzw. werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen einem maximalen Innendurchmesser des Lampenkolbens und einem maximalen Durchmesser des ersten und des zweiten Elektrodensystems von höchstens 8,0 und vorzugsweise von höchstens 7,5 gewählt wird.
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