EP0741908B1 - Metallhalogenidentladungslampe für projektionszwecke - Google Patents

Metallhalogenidentladungslampe für projektionszwecke Download PDF

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EP0741908B1
EP0741908B1 EP95906249A EP95906249A EP0741908B1 EP 0741908 B1 EP0741908 B1 EP 0741908B1 EP 95906249 A EP95906249 A EP 95906249A EP 95906249 A EP95906249 A EP 95906249A EP 0741908 B1 EP0741908 B1 EP 0741908B1
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Thomas Dittrich
Ralf Seedorf
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Osram GmbH
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Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
    • H01J61/523—Heating or cooling particular parts of the lamp

Definitions

  • the invention is based on a metal halide discharge lamp according to the preamble of the claim 1.
  • Such lamps can be used, for example, for the Video projection, endoscopy or even for that Use medical technology (operating room lights). They are particularly suitable for video projection in liquid crystal technology (LCD), in particular also for large screen TV screens with an aspect ratio from 16: 9. Typical power levels are 100 to 1500 W.
  • LCD liquid crystal technology
  • the lamps must be used for the stated purposes in addition to a high luminous efficiency, above all a good one to have very good color rendering. this applies especially in combination with reflectors, as used for projection purposes. Uniform luminance and color distribution on the projection screen is of great Importance.
  • Such a lamp is included in EP-A 0 459 786 Reflector revealed.
  • the surface of the discharge vessel in the area of a first electrode a reflective / thermal-isolating one Coating - hereinafter referred to as "heat accumulation" - on.
  • heat accumulation an area in which has a matt finish on the surface.
  • the area extends at least to the middle between the two electrodes and up to Middle of a wound around the second electrode Wire.
  • the lamp is for axial installation in designed a reflector. Perpendicular to the reflector axis considered is one of the or are both with AC operation in the immediate vicinity arc cores arising from the electrode Matting covered.
  • a disadvantage is that a significant part of those from these arches outgoing radiation by scattering on the matting lost for an image by the reflector goes. This also reduces the effective usable Luminous efficacy of the lamp - reflector system.
  • the object of the present invention is this Eliminate disadvantage and a lamp for projection purposes with improved light output create, which also through a homogeneous color distribution, good color rendering and long service life distinguished.
  • the basic idea of the invention is that Matting the surface of the discharge vessel to delimit an area between the electrodes.
  • the width of the matt surface is included smaller than or at most the same size as that Distance of the electrodes. This ensures that much of the radiation from both arc cores as directed radiation through the clear, i.e. unmatted surface. This can then efficiently with the help of a suitable one, for example parabolic reflector optically imaged will.
  • the width of the matted Surface and the roughness of the matting can be a suitable compromise between luminous flux and uniformity of illumination achieved will.
  • the quotient can be Width B of the matt surface and distance d of the electrodes vary in the range 0.1 ⁇ B / d ⁇ 1. Quotients are particularly good results between 0.4 and 0.8 reached.
  • the advantage of the invention is clear when one the decrease in the luminous flux of a lamp conventional matting - according to the teaching of EP-A 0 459 786 - with that by an inventive Matting compares. While in the first case the usable luminous flux decreases to 65% a comparable lamp according to the invention identical uniformity of illumination typically 80% of the luminous flux of the unmatted Lamp.
  • the discharge vessel consists of a translucent Material, for example quartz glass. It is on two ends hermetically sealed, e.g. by Crimp seals, and can be attached to one or both Ends be coated with a heat accumulation coating.
  • An important feature is that in any case initially on both edges of the matt surface a clear, i.e. uncoated area connects. This clear area of the surface can have different widths at both ends be, making two also different extensive heat accumulation result. With vertical Operating mode is less extensive heat accumulation on top. In this way can be obtained by convection Temperature difference between the upper and lower Counteracted end of the discharge vessel and thereby the light output can be increased.
  • the lamp is advantageously closed with a reflector assembled into a structural unit, as in EP-A 459,786.
  • the lamp is approximate mounted axially in the reflector.
  • the reflector is e.g. dichroic coated.
  • the lamp in the reflector so oriented that the less extensive Heat accumulation near the top of the reflector is arranged. This will shade the Reflector kept low and consequently the light output optimized.
  • the figure shows a metal halide lamp 1 with a power of 170 W and a discharge vessel 2 made of quartz glass, which is crushed on both sides 3.
  • the discharge volume is 0.7 cm 3 .
  • the axially opposite electrodes 4 are 5 mm apart. They consist of an electrode shaft 5 made of thoriated tungsten, onto which a filament 6 made of tungsten is pushed.
  • the shaft 5 is connected to an external power supply 8 in the area of the pinch 3 via a film 7.
  • the lamp 1 is approximately axially in one Parabolic reflector 9 arranged, the Arc that is between the two electrodes 4 in Operation trains, sits in the focus of the paraboloid.
  • Part of the first bruise 3a sits directly in a central hole in the reflector and is there held in a base 10 by means of putty, whereby the first power supply 8a with a screw base contact 10a is connected.
  • the second pinch 3b faces the reflector opening 11.
  • the second power supply line 8b is connected in the area of the opening 11 to a cable 12 which, in isolation from the wall of the reflector, is returned to a separate contact 10b.
  • the outer surfaces of the ends 13 of the discharge vessel are coated with ZrO 2 for heat accumulation purposes.
  • the heat accumulation layer 13b facing the reflector opening 11 has a greater extent than the heat accumulation layer 13a arranged axially opposite one another.
  • the central one is between the electrodes 4 Part 14 of the discharge vessel 2 matted.
  • the Width B of this matting is 3 mm, which means the ratio B / d of width B and electrode spacing d gives 0.6.
  • the one on a projection screen measured average illuminance is 6080 1x, where in the middle of the projection screen (the total area is 3 x 3 Divided individual areas) gives an illuminance of 13180 1x.
  • the filling of the discharge volume contains 200 mbar argon and mercury, 1.15 mg AlI 3 , 0.1 mg InI and 0.36 mg HgBr.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung geht aus von einer Metallhalogenidentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Lampen lassen sich beispielsweise für die Videoprojektion, Endoskopie oder auch für die Medizintechnik (Operationssaal-Leuchten) einsetzen. Besonders geeignet sind sie für die Videoprojektion in Flüssigkristalltechnik (LCD), insbesondere auch für Großbildfernsehschirme mit einem Seitenverhältnis von 16:9. Typische Leistungsstufen sind 100 bis 1500 W.
Für die genannten Einsatzzwecke müssen die Lampen neben einer hohen Lichtausbeute vor allem eine gute bis sehr gute Farbwiedergabe aufweisen. Dies gilt insbesondere auch in Kombination mit Reflektoren, wie sie für Projektionszwecke verwendet werden. Eine gleichmäßige Leuchtdichte- und Farbverteilung auf der Projektionsfläche ist dabei von großer Wichtigkeit.
In der EP-A 0 459 786 ist eine derartige Lampe mit Reflektor offenbart. Um die genannten Forderungen zu erfüllen, weist die Oberfläche des Entladungsgefäßes im Bereich einer ersten Elektrode eine reflektierende/thermisch-isolierende Beschichtung - im folgenden kurz "Wärmestaubelag" genannt - auf. Daran schließt sich unmittelbar ein Bereich an, in dem die Oberfläche eine Mattierung aufweist. Dieser Bereich erstreckt sich mindestens bis zur Mitte zwischen den zwei Elektroden und höchstens bis zur Mitte eines um die zweite Elektrode gewickelten Drahtes. Die Lampe ist für den axialen Einbau in einen Reflektor konzipiert. Senkrecht zur Reflektorachse betrachtet ist einer der oder sind ggf. beide bei Wechselstrombetrieb in unmittelbarer Nähe der Elektrode entstehenden Bogenkerne von der Mattierung überdeckt. Ein Nachteil ist, daß dadurch ein beträchtlicher Teil der von diesen Bogenkernen ausgehenden Strahlung durch Streuung an der Mattierung für eine Abbildung durch den Reflektor verloren geht. Dadurch sinkt auch die effektiv nutzbare Lichtausbeute des Systems Lampe - Reflektor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und eine Lampe für Projektionszwecke mit verbesserter Lichtausbeute zu schaffen, die sich zudem durch eine homogene Farbverteilung, gute Farbwiedergabe und lange Lebensdauer auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen finden sich in den Unteransprüchen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Mattierung der Oberfläche des Entladungsgefäßes auf einen Bereich zwischen den Elektroden zu begrenzen. Die Breite der mattierten Oberfläche ist dabei kleiner als oder höchstens gleich groß wie der Abstand der Elektroden. Dadurch ist sichergestellt, daß ein Großteil der Strahlung beider Bogenkerne als gerichtete Strahlung durch die klare, d.h. unmattierte Oberfläche hindurchtritt. Diese kann dann effizient mit Hilfe eines geeigneten, beispielsweise parabolischen Reflektors optisch abgebildet werden. Durch den Wert der Breite der mattierten Oberfläche und der Rauhigkeit der Mattierung kann ein geeigneter Kompromiß zwischen Lichtstrom und Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung erzielt werden. Je nach Anforderung kann der Quotient aus Breite B der mattierten Oberfläche und Abstand d der Elektroden im Bereich 0,1 < B/d < 1 variieren. Besonders gute Ergebnisse werden mit Quotienten zwischen 0,4 und 0,8 erreicht. Bevorzugt ist die Mattierung zentrisch zwischen den Elektroden auf der Oberfläche des Entladungsgefäßes angebracht.
Der Vorteil der Erfindung wird deutlich, wenn man die Abnahme des Lichtstroms einer Lampe durch konventionelle Mattierung - gemäß der Lehre der EP-A 0 459 786 - mit jener durch eine erfindungsgemäße Mattierung vergleicht. Während im ersten Fall der nutzbare Lichtstrom auf 65 % abnimmt, erreicht eine vergleichbare erfindungsgemäße Lampe bei identischer Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung noch typisch 80 % des Lichtstroms der unmattierten Lampe.
Das Entladungsgefäß besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Quarzglas. Es ist an zwei Enden hermetisch verschlossen, z.B. durch Quetschdichtungen, und kann an einem oder beiden Enden mit einem Wärmestaubelag beschichtet sein. Ein wichtiges Merkmal ist, daß sich in jedem Fall an beiden Rändern der mattierten Oberfläche zunächst ein klarer, d.h. unbeschichteter Bereich anschließt. Dieser klare Bereich der Oberfläche kann an beiden Enden unterschiedlich breit ausgeführt sein, wodurch zwei ebenfalls unterschiedlich ausgedehnte Wärmestaubeläge resultieren. Bei vertikaler Betriebsweise befindet sich der weniger ausgedehnte Wärmestaubelag oben. Auf diese Weise kann einer sich durch Konvektion einstellenden Temperaturdifferenz zwischen oberem und unterem Ende des Entladungsgefäßes entgegengewirkt und dadurch die Lichtausbeute erhöht werden.
Vorteilhaft wird die Lampe mit einem Reflektor zu einer Baueinheit zusammengefügt, wie in EP-A 459 786 beschrieben. Dabei ist die Lampe näherungsweise axial im Reflektor montiert. Der Reflektor ist z.B. dichroitisch beschichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lampe im Reflektor so orientiert, daß der geringer ausgedehnte Wärmestaubelag in der Nähe des Reflektorscheitels angeordnet ist. Dadurch wird die Abschattung des Reflektors gering gehalten und folglich die Lichtausbeute optimiert.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Figur näher beschrieben. Es zeigt die
Fig.
eine schematische Darstellung der Lampe mit Reflektor.
Die Figur zeigt eine Metallhalogenidlampe 1 mit einer Leistung von 170 W und einem Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, das zweiseitig gequetscht 3 ist.
Das Entladungsvolumen beträgt 0,7 cm3. Die axial einander gegenüberstehenden Elektroden 4 haben einen Abstand von 5 mm. Sie bestehen aus einem Elektrodenschaft 5 aus thoriertem Wolfram, auf den eine Wendel 6 aus Wolfram aufgeschoben ist. Der Schaft 5 ist im Bereich der Quetschung 3 über eine Folie 7 mit einer äußeren Stromzuführung 8 verbunden.
Die Lampe 1 ist näherungsweise axial in einem parabolischen Reflektor 9 angeordnet, wobei der Bogen, der sich zwischen den beiden Elektroden 4 im Betrieb ausbildet, im Fokus des Paraboloids sitzt. Ein Teil der ersten Quetschung 3a sitzt direkt in einer zentralen Bohrung des Reflektors und ist dort mittels Kitt in einem Sockel 10 gehaltert, wobei die erste Stromzuführung 8a mit einem Schraubsockelkontakt 10a verbunden ist.
Die zweite Quetschung 3b ist der Reflektoröffnung 11 zugewandt. Die zweite Stromzuführung 8b ist im Bereich der Öffnung 11 mit einem Kabel 12 verbunden, das isoliert durch die Wandung des Reflektors zu einem separaten Kontakt 10b zurückgeführt ist. Die Außenoberflächen der Enden 13 des Entladungsgefäßes sind mit ZrO2 zu Wärmestauzwecken beschichtet. Dabei weist der der Reflektoröffnung 11 zugewandte Wärmestaubelag 13b eine größere Ausdehnung auf als der axial gegenüber angeordnete Wärmestaubelag 13a.
Zentrisch zwischen den Elektroden 4 ist der zentrale Teil 14 des Entladungsgefäßes 2 mattiert. Die Breite B dieser Mattierung beträgt 3 mm, wodurch sich das Verhältnis B/d aus Breite B und Elektrodenabstand d zu 0,6 ergibt. Die auf einem Projektionsschirm gemessene mittlere Beleuchtungsstärke beträgt 6080 1x, wobei sich in der Mitte des Projektionsschirms (dabei ist die Gesamtfläche in 3 x 3 Einzelflächen unterteilt) eine Beleuchtungsstärke von 13180 1x ergibt.
Die Füllung des Entladungsvolumens enthält neben 200 mbar Argon und Quecksilber 1,15 mg AlI3, 0,1 mg InI und 0,36 mg HgBr.

Claims (9)

  1. Metallhalogenidentladungslampe (1) für Projektionszwecke mit einem lichtdurchlässigen an zwei Enden (3) abgeschlossenen Entladungsgefäß (2), das eine ionisierbare Füllung enthält, sowie zwei einander gegenüberstehenden Elektroden (4), die mit nach außen geführten Stromzuführungen (8) verbunden sind, wobei ein streifenartiger Teilbereich (14), der zwischen den Elektroden angeordnet ist, im qanzen Umfang der Außenfläche des Entladungsgefäßes (2) mattiert ist, wobei die Breite dieses Teilbereichs kleiner als oder höchstens gleich groß wie der Elektrodenabstand ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Rändern des mattierten streifenartigen Teilbereichs der Außenfläche jeweils unmittelbar ein Bereich mit klarer Oberfläche anschließt.
  2. Metallhalogenidentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Quotient aus Breite B des mattierten Teilbereichs und Elektrodenabstand d die Beziehung gilt: 0,1 < B/d ≤ 1.
  3. Metallhalogenidentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient B/d im Bereich zwischen 0,4 und 0,8 liegt.
  4. Metallhalogenidentladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mattierte Teilbereich (14) zentrisch zwischen den Elektroden (8) angeordnet ist.
  5. Metallhalogenidentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche mindestens eines Endes (13) des Entladungsgefäßes (2) mit einem Wärmestaubelag versehen ist, wobei das Entladungsgefäß (2) zwischen Wärmestaubelag (13) und Mattierung (14) jeweils einen Bereich mit klarer Oberfläche aufweist.
  6. Metallhalogenidentladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Belag (13) in einem Bereich zwischen Stromzuführung (8) und Elektrodenspitze erstreckt.
  7. Metallhalogenidentladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden mit einem Wärmestaubelag versehen sind und die Lampe unterschiedlich breite Bereiche mit klarer Oberfläche aufweist.
  8. Metallhalogenidentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Baueinheit mit einem optischen Reflektor (9) bildet.
  9. Metallhalogenidentladungslampe nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit klarer Oberfläche, welcher eine geringere Breite aufweist, vom Reflektorscheitel entfernt angeordnet ist.
EP95906249A 1994-01-28 1995-01-20 Metallhalogenidentladungslampe für projektionszwecke Expired - Lifetime EP0741908B1 (de)

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EP0741908A1 EP0741908A1 (de) 1996-11-13
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