DE4310539A1

DE4310539A1 - Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe für den Einbau in optische Systeme

Info

Publication number: DE4310539A1
Application number: DE4310539A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Genz
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-06
Also published as: EP0692139B1; US5635796A; KR100313740B1; JPH08508130A; DE59406224D1; EP0692139A1; JP3447293B2; CN1120374A; WO1994023441A1; CN1061171C; KR960701462A

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallhalogenid-Hoch druckentladungslampe mit einer mittleren Bogenlei stung zwischen 60 und 140 W/cm Bogenlänge für den Einbau in optische Systeme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen dieser Art werden insbesondere in Projektions- (Dia-, Overhead-, Schmalfilm- und Kinoprojektion) und Glasfaserbeleuchtungssysteme (Endoskopie, Mikrosko pie, Effektbeleuchtung für Film und Fernsehen) eingesetzt, wo Licht mit Farbtemperaturen zwischen 4000 und 7000 K und guter bzw. sehr guter Farbwie dergabe in allen Farbtemperaturbereichen benötigt wird. Sie zeichnen sich durch einen sehr kurzen Lichtbogen (wenige mm) und höchste Leuchtdichten (im Mittel einige 10 kcd/cm²) aus, was sie für den Einbau in Reflektoren oder sonstigen optisch abbil denden Systemen prädestiniert.

Aus der EP 0 193 086 und der DE-A 40 40 858 sind Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen mit kurzen Lichtbögen und entsprechend hohen Leucht dichten bekannt, die Licht mit tageslichtähnlicher spektraler Zusammensetzung abgeben.

Nachteilig ist jedoch, daß diese Lampen nur mitt lere Lebensdauern von einigen hundert Stunden aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Metallhaloge nid-Hochdruckentladungslampe zu schaffen, die eine mittlere Lebensdauer von mindestens 1000 Betriebs stunden hat, einen sehr kurzen Lichtbogen mit sehr hoher Leuchtdichte besitzt sowie eine Farbtempera tur zwischen 4000 und 7000 K - bei sehr guter Farb wiedergabe - aufweist und dieses Ziel mit möglichst wenig Elementen in der Füllung erreicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Metallhalogenid-Hochdruckent ladungslampe wird bei spezifischen Bogenleistungen zwischen 60 und 140 W pro cm Bogenlänge und ver gleichsweise geringen Wandbelastungen zwischen 40 und 85 W pro cm² Wandfläche betrieben. Mit herkömm lichen Füllungen treten nach kurzer Zeit bei Wand belastungen unterhalb bzw. oberhalb von ungefähr 60 W pro cm² Kolbenschwärzungen bzw. Entglasung auf, wobei der Wert für diese Grenze je nach Küh lung variieren kann. Dadurch sinkt der nutzbare Lichtstrom bzw. die Lampenlebensdauer wird be grenzt.

Der Füllung der erfindungsgemäßen Lampe, die aus Quecksilber, mindestens einem Edelgas und minde stens einem Halogen und Cäsium besteht, ist Tantal und Dysprosium, vorteilhafterweise mit einem Ge wichtsverhältnis zwischen 0,3 und 1,5 zugesetzt, wobei die Summe der Füllmengen dieser beiden wich tigen Zusätze vorteilhafterweise zwischen 0,2 und 1,5 mg pro cm³ Gefäßvolumen beträgt. Tantal hält auch bei relativ geringen Wandbelastungen den Halogenkreisprozeß aufrecht und verhindert so weitgehend eine Schwärzung und Entglasung des Kolbens, so daß eine hohe mittlere Lebensdauer erzielt werden kann. Außerdem trägt Tantal zum Kontinuumsanteil im optischen Spektrum bei. Dyspro sium sorgt mit seinem Viellinienspektrum für einen hohen Strahlungsfluß im sichtbaren Bereich des optischen Spektrums. Durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Tantal und Dysprosium wird also die Entglasungsneigung und Kolbenschwärzung minimiert - d. h. die mittlere Lebensdauer wird entsprechend verlängert - und der Lichtstrom und die Farbwieder gabe werden optimiert.

Soll die Farbtemperatur gesenkt und/oder eine besonders gute Farbwiedergabe erzielt werden, kann optional zusätzlich Lithium bis zu 0,2 mg pro cm³ Gefäßvolumen zugesetzt werden, welches den Rotan teil der Strahlung erhöht, was insbesondere bei einem Einsatz der Lampe in einem dichroitischen Kaltlichtreflektor von Vorteil sein kann, der die Farbtemperatur der reflektierten Strahlung gegen über der Gesamtstrahlung der Entladung etwas er höht. Außerdem ist Lithium ein atomarer Linien strahler, der bevorzugt im heißen Bogenkern strahlt und deshalb von entsprechend fokussierenden Spe zialreflektoren, die nur den inneren Bogenkern abbilden, besonders effizient abgestrahlt wird.

Zur Bogenstabilisierung kann das Entladungsgefäß Cäsium bis zu 0,8 mg pro cm³ Gefäßvolumen enthal ten. Als Halogene werden vorteilhafterweise Jod und Brom in einem molaren Verhältnis zwischen 0,2 und 2 verwendet.

Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Metallhalogenid- Hochdruckentladungslampe.

In der Figur ist eine erfindungsgemäße Metallhaloge nid-Entladungslampe 1 mit einer Leistungsaufnahme von 400 W dargestellt, wie sie in ein Reflektorsy stem eingesetzt werden kann. Das Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas besitzt eine kugelförmige Gestalt und weist an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen je einen Hals 3, 4 auf, in den stiftförmige Wolfram-Elektroden 5, 6 mittels Dichtungsfolien 7, 8 aus Molybdän eingeschmolzen sind. Die dem Entla dungsraum abgewandten Enden der Dichtungsfolien 7, 8 sind mit Stromzuführungen 9, 10 verschweißt, die beim Einbau in ein Reflektorsystem mit den elektri schen Anschlüssen im Reflektor verbunden werden.

Aus der nachfolgenden Tabelle ist eine erfindungs gemäße Füllung des Entladungsgefäßes 2 einer 400 W-Lampe und die damit erzielte Lebensdauer sowie die lichttechnischen Daten dieser Lampe ersichtlich.

J₂\|0,9 mg
Br₂	0,75 mg
Cs	0,22 mg
Dy	0,24 mg
Ta	0,16 mg
Hg	30,5 mg
Ar	450 mbar
Entladungsgefäßvolumen	1,3 ml
Leistungsaufnahme	400 W
Wandbelastung	68 W/cm²
Spez. Leistung	95 W/cm Bogenlänge
Farbtemperatur	5500 K
Lebensdauer	1500 h
Elektrodenabstand	4 mm
Lichtausbeute	70 lm/W
mittlere Leuchtdichte	30 kcd/cm²
Brennspannung	55 V
Farbwiedergabeindex Ra	90

Claims

1. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (1) mit einer mittleren Bogenleistung zwischen 60 und 140 W/cm Bogenlänge für den Einbau in optische Systeme mit einem Entladungsgefäß (2) aus hochtem peraturfestem lichtdurchlässigen Material, zwei hochtemperaturbeständigen Elektroden (5, 6) und einer Füllung, die aus Quecksilber, mindestens einem Edelgas, mindestens einem Halogen, Cäsium sowie weiteren Metallen zur Bildung von Metallhalo geniden besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Licht mit einer Farbtemperatur zwi schen 4000 und 7000 K, bei einer Wandbelastung der Lampe (1) zwischen 40 und 85 W pro cm² Wandflä che die Füllung als weitere Metalle Tantal und Dysprosium enthält.

2. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entla dungsgefäß Tantal und Dysprosium in einem Gewichts verhältnis zwischen 0,3 und 1,5 enthält.

3. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entla dungsgefäß Tantal und Dysprosium enthält, wobei die Summe der Füllmengen beider Bestandteile zwischen 0,2 und 1,5 mg pro cm des Gefäßvolumens liegt.

4. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entla dungsgefäß zusätzlich Lithium enthält.

5. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll menge des Lithiums bis zu 0,2 mg pro cm³ des Gefäß volumens beträgt.

6. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entla dungsgefäß als Halogene für die Halogenidverbindun gen Jod und Brom in einem Molverhältnis zwischen 0,2 und 2 enthält.

7. Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entla dungsgefäß Cäsium bis zu einer Menge von 0,8 mg pro cm³ des Gefäßvolumens enthält.