DE10142137A1 - Noble gas-filled and lithium-filled gas discharge lamp uses quartz envelope containing small proportion of lithium - Google Patents

Abstract

The filling (8) is contained in a quartz-based discharge envelope (1). Lithium content in the envelope exceeds 1 ppm. An Independent claim is included for the manufacture

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasentladungsstrahler mit einer im wesentlichen aus Edelgas bestehenden Füllung, die wenigstens einen zusätzlichen Anteil von Lithium und/oder einer Lithiumverbindung aufweist. The invention relates to a gas discharge lamp with an essentially made of noble gas existing filling containing at least an additional portion of lithium and / or Has lithium compound.

Aus der US 6 005 346 ist eine Metallhalogenentladungslampe mit einem Krypton enthaltenden Füllgas bekannt, wobei Zusätze aus Lithiumjodid für rotes Licht, Thalliumjodid für grünes Licht und Indiumjodid für blaues Licht vorgesehen sind und wobei eine Cäsiumbromid- oder Cäsiumjodid-Lösung den Dampfdruck dieser Jodverbindungen regelt. From US 6 005 346 is a metal halide discharge lamp containing a krypton Filling gas known, with additives of lithium iodide for red light, thallium iodide for green light and indium iodide are intended for blue light and wherein a cesium bromide or Cesium iodide solution regulates the vapor pressure of these iodine compounds.

Allerdings erweist es sich als problematisch, Lithium in die Gasentladung einzubringen, um eine Rot-Komponente im Entladungsraum zu erzeugen, da dies Lebensdauerprobleme nach sich zieht. Hierbei diffundiert Lithium in das aus Quarzglas bestehende Entladungsgefäß, was zu einem Abfall der Rot-Komponente im Spektrum innerhalb kürzerer Zeit führt. Eine Änderung der spektralen Zusammensetzung der vom Gasentladungsstrahler emittierten Strahlung hat eine Verschiebung des Farbortes zur Folge und beeinflusst somit z. B. bei einem Projektionssystem die farbliche Eigenschaft eines projizierten Bildes nachteilig. Eine Erhöhung einer einzelnen oder mehrere Farbkomponenten über die Nutzlebensdauer lässt sich durch geeignete Nachregelung der das Licht modulierenden Elemente des Projektorsystems auf Kosten der Systemeffizienz korrigieren, während der Ausfall eines Farbanteils nicht zu korrigieren ist. However, introducing lithium into the gas discharge proves to be problematic in order to Generate red component in the discharge space as this causes life problems draws. Here, lithium diffuses into the discharge vessel made of quartz glass, which leads to leads to a drop in the red component in the spectrum within a shorter time. A change in spectral composition of the radiation emitted by the gas discharge lamp has a Shift of the color locus and consequently influences z. B. in a projection system the color property of a projected image is disadvantageous. A single increase or more color components over the useful life can be determined by suitable ones Readjustment of the light-modulating elements of the projector system at the expense of Correct system efficiency while the failure of a color component cannot be corrected.

Die für alle Arten von Gasentladungsstrahlern eingesetzten Entladungsgefäße aus Quarzglas bzw. Quarzrohre sind in alter Regel arm an Alkalielementen, die in hohen Konzentrationen eine Rekristallisation des Quarzglases bewirken würden. Deshalb wird bei der Herstellung von Quarzrohren das Ausgangsmaterial einer speziellen Chlorbehandlung unterzogen, um die Alkalianteile - dominiert durch Natrium - abzureichern. The quartz glass discharge vessels used for all types of gas discharge lamps or quartz tubes are usually low in alkali elements, which in high concentrations Would cause recrystallization of the quartz glass. Therefore, in the manufacture of Quartz tubes subjected to a special chlorine treatment to the raw material Alkaline parts - dominated by sodium - to be depleted.

Weiterhin ist aus der EP 0 429 527 B1 ein Verfahren zur Steigerung der Reinheit eines Körpers aus Quarzgut mit einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen bekannt, bei dem der Körper auf einer Temperatur von über 1000°C gehalten wird, während über die Begrenzungsflächen ein polarisierendes Potential mittels Elektroden angelegt wird, von denen wenigstens eine mit den Begrenzungsflächen in Berührung steht, so dass wenigstens ein Teil der verbliebenen Fremdionen zur Wanderung von einer Begrenzungsfläche zu der ihr gegenüber liegenden veranlasst und dann in die Gasphase an der gegenüber liegenden Begrenzungsfläche abgegeben wird. Die Elektroden stehen jeweils über eine wenigstens teilweise ionisierte Gasphase mit dem Körper in elektrischem Kontakt, wobei wenigstens eine der Elektroden als Brenner zur Erwärmung des Körpers verwendet wird. Dabei wird die Abgabe von Ionen in die Gasphase an der gegenüber liegenden Begrenzungsfläche fortgeführt, um die Konzentration von Kupfer-, Lithium-, Kalium- oder Natrium-Fremdionen im Körper auf einen Restspiegel zu senken, der 0,01 Gewichtsteile pro Million nicht überschreitet. Furthermore, EP 0 429 527 B1 describes a method for increasing the purity of a body known from quartz material with opposing boundary surfaces, in which the Body is kept at a temperature of over 1000 ° C while over the Boundary surfaces a polarizing potential is applied by means of electrodes, at least of which one is in contact with the boundary surfaces, so that at least a part of the remaining foreign ions for migration from a boundary surface to that opposite it caused and then into the gas phase on the opposite boundary surface is delivered. The electrodes are each at least partially ionized Gas phase in electrical contact with the body, with at least one of the electrodes as a burner is used to warm the body. The release of ions into the gas phase continued on the opposite boundary surface to determine the concentration of copper, Lower lithium, potassium or sodium foreign ions in the body to a residual level that Does not exceed 0.01 part by weight per million.

Bei dem Quarzgutkörper handelt es sich vorzugsweise um einen Tiegel, einen Hohlzylinder oder einen Teller. The quartz material body is preferably a crucible, a hollow cylinder or a plate.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Lithiumgehalt des Entladungsgefäßes bewusst dahingehend zu beeinflussen, dass eine Diffusion von Lithium aus der Gasentladung in die Rohrwand des Entladungsgefäßes behindert wird. Hierbei soll ein erhöhter Lithiumgehalt im Entladungsgefäß (Quarzglas) erzielt werden, ohne den Anteil der anderen Alkalielemente - insbesondere Natrium, Rubidium und Cäsium - zu erhöhen. Somit soll der Entglasungsneigung des Entladungsgefäßes bei Anwesenheit von Alkalielementen entgegen gewirkt werden. The object of the invention is to deliberately indicate the lithium content of the discharge vessel to influence that a diffusion of lithium from the gas discharge into the tube wall of the Discharge vessel is hindered. Here, an increased lithium content in the discharge vessel is said (Quartz glass) can be achieved without the proportion of other alkali elements - in particular Sodium, rubidium and cesium - to increase. Thus the devitrification tendency of the Discharge vessel can be counteracted in the presence of alkali elements.

Die Aufgabe wird vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass die Füllung in einem im Wesentlichen aus Quarzglas bestehenden Entladungsgefäß enthalten ist, wobei das Quarzglas einen Gehalt an Lithium von > 1 ppm aufweist. The object is achieved according to the device in that the filling in one Discharge vessel consisting essentially of quartz glass is contained, the quartz glass being one Lithium content of> 1 ppm.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gasentladungsstrahlers sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben. Advantageous embodiments of the gas discharge lamp are in claims 2 to 4 specified.

In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt der Anteil von Lithium an der Füllung der Entladungsgefäßes im Bereich von 1 × 10^-7 mol/cm³ bis 5 × 10^-5 mol/cm³; vorzugsweise wird als Edelgas Xenon, Argon, Krypton oder ein Gemisch daraus eingesetzt; der Kaltfülldruck liegt im Bereich von 10 mbar bis 20 bar. In a preferred embodiment, the proportion of lithium in the filling of the discharge vessel is in the range from 1 × 10 ^-7 mol / cm ³ to 5 × 10 ^-5 mol / cm ³ ; Xenon, argon, krypton or a mixture thereof is preferably used as the noble gas; the cold filling pressure is in the range from 10 mbar to 20 bar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die dem Inneren des Quarzglas- Entladungsgefäßes zugewandte Oberfläche eine höhere Lithiumkonzentration auf als die Außenoberfläche. Dies ist besonders wichtig, um der Entglasungsneigung des Quarzglases bei Anwesenheit von Alkalielementen entgegen zu wirken. In a further advantageous embodiment, the interior of the quartz glass Discharge vessel facing surface has a higher lithium concentration than that Outer surface. This is particularly important to reduce the tendency to devitrification of the quartz glass To counteract the presence of alkali elements.

Aufgrund der erhöhten Lithiumkonzentration im Quarzglas wird eine treibende Kraft der Diffusion - das Konzentrationsgefälle zwischen Gasphase und Festkörper - verringert, was vorteilhafterweise zu einer Konstanz der Farberzeugung und Erhöhung der Nutzlebensdauer des Gasentladungsstrahlers führt. Due to the increased lithium concentration in the quartz glass, a driving force becomes Diffusion - the concentration gradient between gas phase and solid - reduces what advantageously to a constant color generation and increase the useful life of the Gas discharge lamp leads.

Die Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass das Entladungsgefäß aus einem Rohling mittels eines Rohrziehvorganges gebildet wird, wobei vor dem Ziehvorgang Lithium oder eine Lithium aufweisende Substanz zugegeben wird. According to the method, the object is achieved in that the discharge vessel consists of one Blank is formed by means of a tube drawing process, with lithium or before the drawing process a lithium-containing substance is added.

Vorzugsweise wird das Entladungsgefäß aus einem Quarzglas-Rohling gebildet. The discharge vessel is preferably formed from a quartz glass blank.

Als vorteilhaft erweist es sich, dass eine gezielte Dotierung durch die Zugabe von Lithium bzw. geeigneten Lithiumverbindungen vor dem eigentlichen Herstellungsprozess des Quarz-Rohrziehens erzielt werden kann. It proves to be advantageous that targeted doping by adding lithium or suitable lithium compounds before the actual manufacturing process of Quartz tube drawing can be achieved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird durch Bildung eines elektrischen Feldes die Lithiumkonzentration auf der der Entladung zugekehrten Seite erhöht. In a preferred embodiment of the method, by forming an electrical Field increases the lithium concentration on the side facing the discharge.

Damit kann vorteilhafterweise eine höhere Lithiumkonzentration auf der dem Plasma zugewandten Innenseite des Entladungsgefäßes erzeugt werden, ohne die Gesamtkonzentration an Lithium im Quarzglas übermäßig zu erhöhen. This can advantageously be a higher lithium concentration on the plasma facing inside of the discharge vessel are generated without the total concentration Increase lithium in quartz glass excessively.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1 erläutert. The subject matter of the invention is explained below with reference to FIG. 1.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Gasentladungsstrahler. Fig. 1 shows a gas discharge lamp in longitudinal section.

Wie der Längsschnittdarstellung des Gasentladungsstrahlers zu entnehmen ist, weist dieser einen Quarzglaskolben 1 auf, der - vorzugsweise als Rotationsellipsoid ausgebildet - in seinem Innenraum 8 eine Edelgas enthaltende Füllung aufweist, wobei der Kaltfülldruck im Bereich von 10 mbar bis 20 bar liegt. Die Füllung enthält darüber hinaus einen Anteil von Lithium im Bereich von 10^-7 mol/cm³ bis 5 × 10^-5 mol/cm³. Um eine Diffusion von Lithium aus der Gasphase in das Quarzglasentladungsgefäß zu verhindern, weist der Quarzglaskolben 1 wenigstens im Bereich des Entladungsraumes einen Gehalt an Lithium von mehr als 1 ppm auf. Die gezielte Dotierung des Quarzglases erfolgt durch Zugabe von Lithium oder geeignete Lithiumverbindungen - wie beispielsweise Lithiumoxid - vor dem eigentlichen Prozess des Rohrziehens, wobei es darüber hinaus auch möglich ist, den Lithiumgehalt im Quarzrohr durch den Einfluss von elektrischen Feldern auf die Diffusion des Alkalielementes während des Rohrherstellungsvorgangs örtlich zu beeinflussen. Somit kann eine höhere Lithiumkonzentration auf der dem Plasma zugewandten Quarzrohrinnenseite erzeugt werden, ohne die Gesamtkonzentration an Lithium im Quarzrohr übermäßig zu erhöhen. Hieraus ergibt sich eine verbesserte Konstanz der Farberzeugung und eine Erhöhung der Nutzlebensdauer des Gasentladungsstrahlers. Solche lithiumhaltigen Quarzrohre können durch geeignete Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien oder durch gezielte Dotierung erhalten werden. As can be seen from the longitudinal sectional view of the gas discharge lamp, it has a quartz glass bulb 1 , which — preferably designed as an ellipsoid of revolution — has a filling containing noble gas in its interior 8 , the cold filling pressure being in the range from 10 mbar to 20 bar. The filling also contains a proportion of lithium in the range from 10 ^-7 mol / cm ³ to 5 × 10 ^-5 mol / cm ³ . In order to prevent lithium from diffusing from the gas phase into the quartz glass discharge vessel, the quartz glass bulb 1 has a lithium content of more than 1 ppm, at least in the region of the discharge space. The targeted doping of the quartz glass is carried out by adding lithium or suitable lithium compounds - such as lithium oxide - before the actual process of tube drawing, whereby it is also possible to determine the lithium content in the quartz tube by the influence of electrical fields on the diffusion of the alkali element during the To influence the pipe manufacturing process locally. Thus, a higher lithium concentration can be generated on the inside of the quartz tube facing the plasma without excessively increasing the total concentration of lithium in the quartz tube. This results in an improved constancy of color generation and an increase in the useful life of the gas discharge lamp. Such quartz tubes containing lithium can be obtained by suitable composition of the starting materials or by targeted doping.

In den Entladungsraum 8 ragen sich axial gegenüberliegende Elektroden 2 und 3, deren Oberfläche im wesentlichen aus Wolfram besteht. Auf der dem Entladungsraum 8 abgewandten Seite sind die Elektroden 2, 3 zwecks abgedichteter Stromdurchführung jeweils mit einer Molybdänfolie 5, 4 verbunden, die ihrerseits wiederum mit Anschlussleitern 6 und 7 für die äußere Anschlussleitung verbunden sind. Axially opposite electrodes 2 and 3 , the surface of which essentially consists of tungsten, protrude into the discharge space 8 . On the side facing away from the discharge space 8 , the electrodes 2 , 3 are each connected to a molybdenum foil 5 , 4 for the purpose of sealed current passage, which in turn are connected to connection conductors 6 and 7 for the outer connection line.

Claims (7)

1. Gasentladungsstrahler mit einer im wesentlichen aus Edelgas bestehenden Füllung, die wenigstens einen zusätzlichen Anteil von Lithium und/oder einer Lithiumverbindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung in einem im Wesentlichen aus Quarzglas bestehenden Entladungsgefäß enthalten ist, wobei das Quarzglas einen Gehalt an Lithium von > 1 ppm aufweist. 1. Gas discharge lamp with a filling consisting essentially of noble gas, which has at least an additional proportion of lithium and / or a lithium compound, characterized in that the filling is contained in a discharge vessel consisting essentially of quartz glass, the quartz glass containing lithium of> 1 ppm. 2. Gasentladungsstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Lithium an der Füllung im Bereich von 1 × 10^-7 mol/cm³ bis 5 × 10^-5 mol/cm³ liegt. 2. Gas discharge lamp according to claim 1, characterized in that the proportion of lithium in the filling is in the range of 1 × 10 ^-7 mol / cm ³ to 5 × 10 ^-5 mol / cm ³ . 3. Gasentladungsstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Edelgas Xenon, Argon, Krypton oder ein Gemisch daraus eingesetzt wird, wobei der Kaltfülldruck im Bereich von 10 mbar bis 20 bar liegt. 3. Gas discharge lamp according to claim 1 or 2, characterized in that as a noble gas Xenon, argon, krypton or a mixture thereof is used, the cold filling pressure in Range is from 10 mbar to 20 bar. 4. Gasentladungsstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Inneren des Entladungsgefäßes zugewandten Oberfläche eine höhere Lithiumkonzentration als auf deren Außenoberfläche vorherrscht. 4. Gas discharge lamp according to one of claims 1 to 3, characterized in that a higher one on the surface facing the inside of the discharge vessel Lithium concentration than prevails on the outer surface. 5. Verfahren zur Herstellung eines Entladungsgefäßes für einen Gasentladungsstrahler mit einer Edelgasfüllung, die zusätzlich Lithium und/oder eine Lithiumverbindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus einem Rohling mittels eines Rohrziehvorganges gebildet wird, wobei vor dem Ziehvorgang Lithium oder eine Lithium aufweisende Substanz zugegeben wird. 5. Process for producing a discharge vessel for a gas discharge lamp with a noble gas filling which additionally has lithium and / or a lithium compound, characterized in that the discharge vessel from a blank by means of a Pipe drawing process is formed, with lithium or a lithium before the drawing process having substance is added. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus einem Quarzglas-Rohling gebildet wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the discharge vessel a quartz glass blank is formed. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass durch Bildung eines elektrischen Feldes die Lithiumkonzentration auf der der Entladung zugekehrten Seite erhöht wird. 7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that by forming a electric field increases the lithium concentration on the side facing the discharge becomes.