WO2009115116A1 - Gasentladungslampe und verfahren zum herstellen einer gasentladungslampe - Google Patents

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WO2009115116A1
WO2009115116A1 PCT/EP2008/053252 EP2008053252W WO2009115116A1 WO 2009115116 A1 WO2009115116 A1 WO 2009115116A1 EP 2008053252 W EP2008053252 W EP 2008053252W WO 2009115116 A1 WO2009115116 A1 WO 2009115116A1
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discharge lamp
gas
gas discharge
ppm
lamp
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Ulrich Hartwig
Henning Rehn
Matthias Morkel
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
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    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/16—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having helium, argon, neon, krypton, or xenon as the principle constituent

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 10. Art.
  • the gas discharge lamp comprises a lamp bulb, which is filled with a noble gas, eg xenon, or noble gas mixture which is under a cold filling pressure and within which two electrodes are arranged, between which an arc discharge can be generated.
  • a noble gas eg xenon, or noble gas mixture which is under a cold filling pressure and within which two electrodes are arranged, between which an arc discharge can be generated.
  • the operating pressures are übli ⁇ chhold between 10 bar and 150 bar.
  • the electrodes are made of doped or undoped tungsten, since this has a particularly high evaporation temperature and chemical resistance.
  • a disadvantage of the known gas discharge lamps is the fact that, due to the thermal stress caused by the arc discharge generated during operation between the two electrodes, tungsten evaporates and deposits on the inner wall of the lamp envelope. This results due to the undesirable blackening of the lamp bulb in a loss of light ⁇ power and a corresponding shortening of the life duration of the gas discharge lamp.
  • ⁇ zutern various constructive measures be ⁇ known. For example, the electrode tip temperature can be lowered and the evaporation of the tungsten can be correspondingly reduced by workings reducing the dopants.
  • these also impact on the bulb, so that bulky lamp bulbs must be selected in order to provide a higher surface for the precipitation and to ensure an acceptable life of the gas discharge lamp can.
  • the gas discharge lamp must be disposed of in a comparatively complicated manner.
  • the thermal stress of an electrode connected as anode can alternatively be improved by the choice of a larger diameter or by the provision of cooling.
  • the geometry and the material ⁇ lien used respectively for the electrodes can be adapted to one another that a ge ⁇ shallowest electrode temperature is achieved, in which the gas discharge lamp is still stable.
  • Object of the present invention is therefore to provide a gas discharge lamp of the type mentioned to sheep ⁇ fen, which is structurally simple and has an increased life.
  • a gas discharge lamp which has a simple construction and an increased service life, is inventively created by adding a halogen compound to the inert gas or noble gas mixture, ie the actual filling gas.
  • the halogen compound may in principle comprise an elementary halogen, a covalened halide or a salt-like or complexed halide. This allows during operation of the gas discharge lamp an advantageous embodiment of a chemical transport process, wherein the evaporation of the Elekt ⁇ tears tungsten in the colder region of the lamp with the piston at the prevailing Radiostempe ⁇ temperatures usually gaseous halogen compound to a gaseous tungsten halide compound or In the presence of oxygen, it reacts to form a tungsten oxohalide.
  • an operating mode of the gas discharge lamp can be selected, in which a height ⁇ re electrode temperature up to the point of liquefaction of tungsten and a correspondingly improved emission ⁇ characteristic of the gas discharge lamp are given.
  • basic ⁇ additionally also on the addition of metals - for example, mercury - or metal salts (especially halogenated compounds with alkali and alkaline earth and rare He ⁇ ) having a spectral line in the visible to the human spectral range and thus a change in the radiation characteristic cause, renounce.
  • metals for example, mercury - or metal salts (especially halogenated compounds with alkali and alkaline earth and rare He ⁇ ) having a spectral line in the visible to the human spectral range and thus a change in the radiation characteristic cause, renounce.
  • metals for example, mercury - or metal salts (especially halogenated compounds with alkali and alkaline earth and rare He ⁇ ) having a spectral line in the visible to the human spectral range and thus a change in the radiation characteristic cause, renounce.
  • a halogen compound dissolves so-with by departure from conventional technologies in a simple and inexpensive manner an unsolved need which te in the present mass products in
  • the cold ⁇ filling pressure of the filling gas within the lamp bulb we ⁇ least 20 bar and preferably at least 40 bar be ⁇ carries.
  • a cold fill pressure correspondingly high operating pressures are achieved which additionally reduces the Ab ⁇ vapor rate of the tungsten from the electrodes.
  • current density and luminance of the Gasentla pressure discharge lamp over a filled with a low cold fill pressure gas discharge lamp can be significantly increased.
  • the gas discharge lamp can thus be oriented ⁇ forms as high pressure and the high pressure gas discharge lamp easily.
  • the electrodes are geometrically designed such that the gas discharge lamp can be operated with alternating current and / or with direct current.
  • betreib ⁇ bare gas discharge lamp that both electrodes are substantially pointed to-can to be, for example vorgese ⁇ hen, are formed continuously.
  • a particularly ge ⁇ One suitable method for operating the gas discharge lamp with an AC feed signal is given, for example, filed on the same day application of the same applicant with the internal file reference 200725534th Conversely, it can be provided for an operable with direct current ⁇ gas- discharge lamp that as the cathode electrode to be switched tapered and as the anode to be switched electrode with a large front area is trained.
  • the gas discharge lamp can thus be opti ⁇ times designed depending on the particular intended use.
  • the halogen compound comprises bromine and / or a bromide, in particular a bromine compound which is liquid and / or gaseous at room temperature, preferably HBr and / or CH 2 Br 2 .
  • a bromine compound which is liquid and / or gaseous at room temperature, preferably HBr and / or CH 2 Br 2 .
  • the use of bromine offers the advantage that tungsten-bromine compounds are stable up to about 1500 K and thus reliably decompose at the tips of the electrodes, as these have the required decomposition temperature and represent the hottest points of the gas discharge lamp.
  • tungsten-iodine compounds already decompose at considerably lower temperatures of about 500 K and on the other hand tungsten-fluorine or tungsten-chlorine compounds at higher temperatures, so that under the usual operating conditions no reliable decomposition is guaranteed.
  • the addition of metal halides or metal bromides is dispensed with, since the addition of metal ions can adversely affect the achievable spectrum and the color temperature or the Farbwiedegabein- dex the gas discharge lamp.
  • the concentration of the halogen compound is between 5 ppm and 4000 ppm, in particular between 10 ppm and 2000 ppm and preferably between 20 ppm and 800 ppm.
  • ppm refers to mass fractions per million.
  • Below 5 ppm the chemical transport process can no longer be maintained sufficiently so that the deposition rate of tungsten on the lamp envelope is not sufficiently reduced.
  • Above a concentration of 4000 ppm occur undesirable reactions between the halogen compound and the electrode material, whereby the life of the gas discharge lamp is also undesirable affected.
  • the electrode tips can increasingly grow together, which ultimately leads to rapid uselessness of the gas discharge lamp.
  • a halogen concentration within the range between 5 ppm and 4000 ppm on the other hand, a stable circular reaction is ensured without impairing the electrodes.
  • At least one electrode it has proven to be advantageous for at least one electrode to be doping-free, in particular without thorium and / or bariumum and / or lanthanum doping, and without a corresponding insert in the electrode tip.
  • This allows particularly in a thorium-free elec- rode a simpler, cheaper and industrial safet ⁇ eral assembly of the gas discharge lamp, since no diesbezüg ⁇ union radiation protection requirements more must be considered.
  • this results in a correspondingly problem-free disposal or simplified recycling of the gas discharge lamp.
  • a further advantage is that can condense on the lamp bulb during operation of the Gasentla pressure discharge lamp no undesired precipitation of Dotie ⁇ means approximately or other additives.
  • At least one electrode is made of highly There is tungsten.
  • High-purity tungsten here means in particular ⁇ sondere tungsten having a concentration of impurities less than 10 ppm, and Fe, Ni, Na, Li preferably below 5 ppm.
  • the use of high-purity tungsten allows advantageous utilization of its high melting point of about 3422 0 C or its boiling point of about 5555 0 C, so that the gas discharge lamp is operable at higher temperatures and has a correspondingly improved Ab ⁇ beam characteristic.
  • ge ⁇ give that these W is a lamp power between 5 and 500 W, in particular between 10 W and 350 W, has.
  • a particularly reliable ignition of the Gasentladungslam- pe with a corresponding reduction in the required ignition voltage is ensured in a further advantageous embodiment characterized in that it comprises a starting aid, in particular a ⁇ sondere Zündblase and / or a UV LED.
  • the gas discharge lamp is designed as a front ⁇ preferably double-ended short arc lamp and / or as a reflector lamp.
  • a Ausgestal ⁇ tion as a short arc lamp, the gas discharge lamp can be used before ⁇ geous as a point light source with low space requirement.
  • the distance between the first and the second electrode system is at most 3.0 mm and preferably at most 2.5 mm. Due to the darkness prevented by means of the halogen cycle, the lamp bulb can be made very compact become. The small volume also allows a higher operating pressure, which in turn reduces the evaporation rate of the electrode material and ensures an additional extension of the life.
  • an embodiment as a reflector lamp has the advantage that the light generated by the gas discharge lamp can be bundled in a desired manner and selectively radiated.
  • a sunlight similar Abstrahl characteris- tik is the gas discharge lamp having a color rendering index of about 92 achieved in a further embodiment that the fill gas of xenon be ⁇ is at least substantially. Essentially, this is understood to mean a volume fraction of between about 90% and 100%.
  • the heat conduction within the lamp envelope is advantageously reduced by the filling gas, which consists at least substantially or completely of xenon. Since the lamp bulb ⁇ due to the inventively reduced tungsten precipitate can be made correspondingly smaller, advantageously a correspondingly small amount of relatively expensive xenon is required, resulting in further savings.
  • a further aspect of the invention relates to a method for producing a gas discharge lamp, in which two tungsten electrodes serving to generate an arc discharge are arranged inside a lamp envelope and the lamp envelope is filled with a filling gas which is under a cold filling pressure and from a noble gas or Noble gas mixture exists. It is inventively provided that the filling gas is added a halogen compound. This allows the gas discharge lamp kon- structurally simple and inexpensive and has a significantly increased life.
  • FIG. 1 is a schematic and fragmentary view of egg ⁇ ner formed as a xenon short arc lamp gas discharge lamp according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic and partial view of an exemplary embodiment of a gas discharge lamp designed as a xenon short arc lamp with an added halogen
  • Fig. 3 is a schematic and fragmentary view ei ⁇ ner gas discharge lamp according to a second exporting ⁇ approximately example.
  • Fig. 1 shows a schematic and partial view of a ⁇ An designed as a short-arc lamp xenon gas discharge lamp according to the prior art.
  • the gas ⁇ discharge lamp comprises a lamp vessel 10 which is filled with xenon at a cold fill pressure standing as a filling gas, and are arranged inside said two electrodes 12a, 12b for generating an arc discharge.
  • both electrodes 12a, 12b are undoped Tungsten and are geometrically designed such that the gas discharge lamp is operated with direct current.
  • the electrode 12a to be switched as the cathode is pointed and the electric electrode 12b to be switched as the anode is formed substantially circularly cylindrical with a large surface area and a large front area.
  • the gas discharge lamp shown was operated for three hours without the addition of a halogen compound and shows a considerable blackening of the lamp bulb 10 due to the evaporated tungsten from the electrodes 12a, 12b (only schematically indicated by line thickness).
  • Fig. 2 shows a schematic and partial view of a ⁇ An embodiment of a formed as a short-arc lamp xenon arc lamp with added bromine as the halogen compound.
  • the bromine can in principle be added as elemental Br 2 , as bromine salt, bromine ⁇ material or as a bromo hydrocarbon compound and is in the embodiment shown in egg ⁇ ner concentration between 10 ppm and 2000 ppm before.
  • the filling gas consists of xenon and is under a cold filling ⁇ pressure of at least 40 bar. Alternatively or additionally, however, other filling gases such as neon or argon or corresponding gas mixtures may be provided. Likewise, from ⁇ soft cold filling pressures between about 15 bar and 45 bar or more may be provided.
  • the geometry of the electrodes 12a, 12b, which are arranged at a distance of 0.8 mm from each other, is designed such that the gas discharge lamp can be operated with direct current.
  • the gas discharge lamp shown was operated for 160 hours and shows no blackening of the lamp bulb 10 or damage to the electrodes 12a, 12b due to the chemical transport process made possible by the added bromine.
  • Fig. 3 shows a schematic and fragmentary view on ⁇ a gas discharge lamp according to a second off ⁇ operation example.
  • both electrodes 12a, 12b formed pointed zulau ⁇ fend, so that the gas discharge lamp is operated with alternating current.
  • a likewise filled with xenon bubble 16 is arranged as a starting aid in the area of a lamp shaft 14.
  • a foil-shaped current feedthrough 18 extends to the electrode 12a. Due to the sharp-edged design of the current lead-through 18 will become apparent in connection with an external coil 20 (s. Fig. 4) high electric field strengths ⁇ through which a Vorgasentladung is generated.
  • the bladder 16 may also be provided alternative starting aids such as UV LEDs or the like.
  • a winding is wound directly around the lamp envelope as a starting aid.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe mit einem Lampenkolben (10), welcher mit einem Füllgas, das unter einem Kaltfülldruck steht und aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch, insbesondere Xenon, besteht, befüllt ist und innerhalb welchem zwei Wolfram-Elektroden (12a, 12b) zum Erzeugen einer Bogenentladung angeordnet sind, wobei dem Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe, bei welchem zwei zum Erzeugen einer Bogenentladung dienende Wolfram-Elektroden (12a, 12b) innerhalb eines Lampenkolbens (10) angeordnet werden und der Lampenkolben (10) mit einem Füllgas befüllt wird, das unter einem Kaltfülldruck steht und aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch besteht, wobei dem Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt 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 10 angegebenen Art.
Stand der Technik
Eine derartige Gasentladungslampe sowie ein derartiges Herstellungsverfahren sind bereits aus dem Stand der Technik als bekannt zu entnehmen. Die Gasentladungslampe umfasst dabei einen Lampenkolben, welcher mit einem unter einem Kaltfülldruck stehenden Edelgas, z.B. Xenon, oder Edelgasgemisch befüllt ist und innerhalb welchem zwei Elektroden angeordnet sind, zwischen welchen eine Bogen- entladung erzeugbar ist. Die Betriebsdrücke liegen übli¬ cherweise zwischen 10 bar und 150 bar. Die Elektroden sind aus dotiertem oder undotiertem Wolfram gefertigt, da dieses eine besonders hohe Verdampfungstemperatur und chemische Widerstandsfähigkeit besitzt.
Als nachteilig an den bekannten Gasentladungslampen ist dabei jedoch der Umstand anzusehen, dass aufgrund der thermischen Beanspruchung durch die während des Betriebs zwischen beiden Elektroden erzeugte Bogenentladung Wolfram abdampft und sich an der Innenwand des Lampenkolbens niederschlägt. Dies führt aufgrund der unerwünschten Schwärzung des Lampenkolbens zu einem Verlust der Licht¬ leistung und einer entsprechenden Verkürzung der Lebens- dauer der Gasentladungslampe. Um diesem Effekt entgegen¬ zutreten sind verschiedene konstruktive Maßnahmen be¬ kannt. Beispielsweise kann durch austrittsarbeitssenkende Dotierungen die Elektrodenspitzentemperatur gesenkt und die Verdampfung des Wolframs entsprechend verringert wer¬ den. Diese schlagen sich jedoch ebenfalls am Lampenkolben nieder, so dass großvolumige Lampenkolben gewählt werden müssen, um eine höhere Oberfläche für den Niederschlag bereitzustellen und eine akzeptable Lebensdauer der Gas- entladungslampe gewährleisten zu können. Ein größeres Lampenkolbenvolumen bzw. ein größerer Durchmesser wirkt sich allerdings nachteilig bei der Verwendung kleiner Re¬ flektoren aus, da achsennahe Strahlen durch den Lampenkolben gestreut werden können. Da das häufig als Dotie- rungsmaterial verwendete ThO2 zudem radioaktiv ist, muss die Gasentladungslampe vergleichsweise aufwändig entsorgt werden. Die thermische Beanspruchung einer als Anode geschalteten Elektrode kann alternativ durch die Wahl eines größeren Durchmessers oder durch das Vorsehen von Kühl- wendein verbessert werden. Weiterhin können die Geometrie und die jeweils für die Elektroden verwendeten Materia¬ lien derart aneinander angepasst werden, dass eine ge¬ ringstmögliche Elektrodentemperatur erzielt wird, bei welcher die Gasentladungslampe noch stabil läuft. Dabei benötigt jedoch bei einer DC-betriebenen Gasentladungs¬ lampe zumindest die als Kathode geschaltete Elektrode ei¬ ne Mindesttemperatur, um das Entstehen unerwünschter, spotartiger Bogeneinschnürungen auf den Kanten der Elektrode zu vermeiden. Alle genannten Maßnahmen erhöhen zu- sammenfassend den konstruktiven Aufwand von Gasentla¬ dungslampen erheblich, ohne jedoch im Gegenzug deren Lebensdauer im gewünschten Maße zu verlängern. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Gasentladungslampe der eingangs genannten Art zu schaf¬ fen, welche konstruktiv einfach ausgebildet ist und eine erhöhte Lebensdauer besitzt.
Die 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 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht- trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Gasentladungslampe als vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen des Verfahrens anzusehen sind.
Eine Gasentladungslampe, welche konstruktiv einfach aus- gebildet ist und eine erhöhte Lebensdauer besitzt, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass dem Edelgas bzw. Edelgasgemisch, d.h. dem eigentlichen Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt ist. Die Halogenverbindung kann dabei grundsätzlich ein elementares Halogen, ein kovalen- tes Halogenid oder ein salzartiges bzw. komplexiertes Ha- logenid umfassen. Dies ermöglicht während des Betriebs der Gasentladungslampe eine vorteilhafte Ausbildung eines chemischen Transportprozesses, bei welchem von den Elekt¬ roden abdampfendes Wolfram im kälteren Bereich des Lam- penkolbens mit der bei den vorherrschenden Betriebstempe¬ raturen 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 zurück zu den Elektroden transportiert und zersetzt sich aufgrund der hohen Elektrodentemperatur an diesen wieder zu festem Wolfram und der Halogenverbindung. Somit werden ein Niederschlag von festem Wolfram am Lampenkolben und die damit verbundene Schwärzung zuverlässig verhindert, so dass sich eine signifikant gesteigerte Lebensdauer der Gasent¬ ladungslampe ergibt. Zusätzlich kann ein Betriebsmodus der Gasentladungslampe gewählt werden, bei dem eine höhe¬ re Elektrodentemperatur bis hin zum Verflüssigungspunkt des Wolframs und eine entsprechend verbesserte Abstrahl¬ charakteristik der Gasentladungslampe gegeben sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit weder erfor- derlich, konstruktiv aufwändige Kühlmechanismen oder speziell angepasste Geometrien der Elektroden bzw. des Lampenkolbens vorsehen zu müssen, noch müssen Kompromisse hinsichtlich der Abstrahlcharakteristik der Gasentladungslampe in Kauf genommen werden. Darüber hinaus können auch Lampenkolben mit sehr kleinem Volumen und Durchmesser problemlos verwendet werden, wodurch insbesondere bei als Reflektorlampen ausgebildeten Gasentladungslampen achsennahe Lichtstrahlen nicht vom Lampenkolben gestreut und somit noch vom Reflektor eingefangen werden können. Weiterhin ist es nicht erforderlich, austrittsarbeitssen- kende Dotierungen wie etwa ThO2, BaO oder La2O3 in das Wolfram einzuarbeiten. Hierdurch können Herstellprozesse vereinfacht und entsprechende Kostensenkungen erzielt werden. Die letztgenannten Dotierungen bilden zudem übli- cherweise mit fortschreitender Lebensdauer der Lampe Niederschläge auf dem Lampenkolben und beeinträchtigen dadurch die Abstrahlcharakteristik der Gasentladungslampe. Da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Gasentladungslampe weitere arbeitsaustrittsenkenden Füllzu¬ sätze wie Cäsium, Natrium oder ähnliches weder erforderlich noch vorgesehen sind, kann beispielsweise Xenon als alleiniges Füllgas genutzt werden, wodurch problemlos Farbwiedergabeindizes von über 92, insbesondere auch zwi¬ schen 95 und 98, erzielt werden können. Zudem wird grund¬ sätzlich auch auf den Zusatz von Metallen - beispielsweise Quecksilber - oder Metallsalzen (insbesondere Halogen- Verbindungen mit Alkali- und Erdalkali sowie seltenen Er¬ den) , welche eine Spektrallinie im für den Menschen sichtbaren Spektralbereich aufweisen und damit eine Änderung der Abstrahlcharakteristik bewirken, verzichtet. Die erfindungsgemäße Zugabe einer Halogenverbindung löst so- mit durch Abkehr vom technisch Üblichen auf einfache und kostengünstige Weise ein bislang ungelöstes Bedürfnis, welches bei dem vorliegenden Massenartikel trotz der zu¬ vor aufgeführten, vielfältigen Bemühungen nicht oder nur auf wesentlich aufwändigere Weise befriedigt werden konn- te.
Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass der Kalt¬ fülldruck des Füllgases innerhalb des Lampenkolbens we¬ nigstens 20 bar und vorzugsweise wenigstens 40 bar be¬ trägt. Durch einen derartigen Kaltfülldruck werden ent- sprechend hohe Betriebsdrücke erzielt, welche die Ab¬ dampfrate des Wolframs von den Elektroden zusätzlich vermindert. Hierdurch ergibt sich eine weitere vorteilhafte Verlängerung der Lebensdauer der Gasentladungslampe. Zudem werden hierdurch im Gegensatz zum Stand der Technik signifikant erhöhte Effizienzen von beispielsweise über 20 Lumen/Watt für eine reine Xenon-Kurzbogenlampe mit ei- ner Leistung von weniger als 150 W erzielt. Weiterhin können auch Stromdichte und Leuchtdichte der Gasentla¬ dungslampe gegenüber einer mit einem niedrigen Kaltfülldruck befüllten Gasentladungslampe erheblich gesteigert werden. Die Gasentladungslampe kann somit problemlos als Hochdruck- bzw. als Höchstdruck-Gasentladungslampe ausge¬ bildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektroden geometrisch der- art ausgebildet sind, dass die Gasentladungslampe mit Wechselstrom und/oder mit Gleichstrom betreibbar ist. Für eine mit Wechselstrom bzw. einem AC-Speisesignal betreib¬ bare Gasentladungslampe kann dazu beispielsweise vorgese¬ hen sein, dass beide Elektroden im Wesentlichen spitz zu- laufend ausgebildet sind. Dabei erlaubt die erfindungsge¬ mäße Gasentladungslampe im Gegensatz zum Stand der Tech¬ nik grundsätzlich einen problemlosen Wechselstrombetrieb, da die erhöhte Abdampfrate des Wolframs, welche sich aus den Temperaturschwankungen an den Elektroden ergibt, auf- grund des halogenvermittelten Kreisprozesses nicht zu ei¬ ner sofortigen Schwärzung des Lampenkolbens und einer damit einhergehenden, erheblichen Beeinträchtigung der Lebensdauer der Gasentladungslampe führt. Ein besonders ge¬ eignetes Verfahren zum Betreiben der Gasentladungslampe mit einem AC-Speisesignal ist beispielsweise aus der am selben Tag eingereichten Anmeldung derselben Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen 200725534 zu entnehmen. Umgekehrt kann für eine mit Gleichstrom betreibbare Gasent¬ ladungslampe vorgesehen sein, dass die als Kathode zu schaltende Elektrode spitz zulaufend und die als Anode zu schaltende Elektrode mit einem großflächigen Frontbereich ausgebildet ist. Die Gasentladungslampe kann somit opti¬ mal in Abhängigkeit des jeweils gewünschten Einsatzzwecks ausgelegt sein.
Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Halogen- Verbindung Brom und/oder ein Bromid, insbesondere eine bei Raumtemperatur flüssige und/oder gasförmige Bromverbindung, vorzugsweise HBr und/oder CH2Br2, umfasst. Ob¬ wohl grundsätzlich auch andere Halogene wie Fluor, Chlor oder Iod verwendet werden können, bietet die Verwendung von Brom den Vorteil, dass Wolfram-Brom-Verbindungen bis ca. 1500 K stabil sind und sich somit zuverlässig an den Spitzen der Elektroden zersetzen, da diese die erforderliche Zersetzungstemperatur aufweisen und die heißesten Stellen der Gasentladungslampe darstellen. Demgegenüber zerfallen einerseits Wolfram-Iod-Verbindungen bereits bei erheblich niedrigeren Temperaturen von etwa 500 K und andererseits Wolfram-Fluor- bzw. Wolfram-Chlor-Verbindungen bei höheren Temperaturen, so dass unter den üblichen Betriebsbedingungen keine zuverlässige Zersetzung gewähr- leistet ist. Vorzugsweise wird auf den Zusatz von Metall- halogeniden bzw. Metallbromiden verzichtet, da sich der Zusatz von Metall-Ionen nachteilig auf das erzielbare Spektrum und die Farbtemperatur bzw. den Farbwiedegabein- dex der Gasentladungslampe auswirken kann.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass die Konzentration der Halogenverbindung zwischen 5 ppm und 4000 ppm, insbesondere zwischen 10 ppm und 2000 ppm und vorzugsweise zwischen 20 ppm und 800 ppm beträgt. Der Ausdruck "ppm" bezeichnet dabei Massenanteile pro Milli- on . Unterhalb von 5 ppm kann der chemische Transportpro- zess nicht mehr in ausreichendem Maße aufrecht erhalten werden, so dass die Niederschlagsrate des Wolframs am Lampenkolben nicht ausreichend verringert wird. Oberhalb einer Konzentration von 4000 ppm treten hingegen unerwünschte Reaktionen zwischen der Halogenverbindung und dem Elektrodenmaterial auf, wodurch die Lebensdauer der Gasentladungslampe ebenfalls unerwünscht beeinträchtigt wird. Insbesondere im Wechselstrombetrieb können die E- lektrodenspitzen dabei zunehmend zusammenwachsen, was letztendlich eine schnelle Unbrauchbarkeit der Gasentla- dungslampe nach sich zieht. Bei einer Halogen- Konzentration innerhalb des Bereichs zwischen 5 ppm und 4000 ppm ist hingegen ein stabile Kreisreaktion ohne Beeinträchtigung der Elektroden gewährleistet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass zumindest eine Elektrode dotierungsfrei, insbesondere ohne Thorium- und/oder Bari¬ um- und/oder Lanthan-Dotierung, sowie ohne einen entsprechenden Einsatz in der Elektrodenspitze ausgebildet ist. Dies erlaubt insbesondere bei einer Thorium-freien Elekt- rode eine einfachere, kostengünstigere und betriebssiche¬ rere Montage der Gasentladungslampe, da keine diesbezüg¬ lichen Strahlenschutzanforderungen mehr berücksichtigt werden müssen. Zusätzlich ergibt sich hierdurch eine entsprechend problemlose Entsorgung bzw. ein vereinfachtes Recycling der Gasentladungslampe. Ein weiterer Vorteil besteht darin, das während des Betriebs der Gasentla¬ dungslampe keine unerwünschten Niederschläge des Dotie¬ rungsmittels bzw. sonstiger Zusatzstoffe am Lampenkolben kondensieren können.
Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, dass zumindest eine Elektrode aus hochrei- nem Wolfram besteht. Hochreines Wolfram meint hier insbe¬ sondere Wolfram mit einer Konzentration von Fremdatomen unter 10 ppm, sowie von Fe, Ni, Na, Li vorzugsweise unter 5 ppm. Die Verwendung von hochreinem Wolfram erlaubt eine vorteilhafte Ausnutzung seines hohen Schmelzpunkts von etwa 34220C bzw. seines Siedepunkts von etwa 55550C, so dass die Gasentladungslampe mit höheren Temperaturen betreibbar ist und eine entsprechend verbesserte Ab¬ strahlcharakteristik besitzt.
Eine besonders flexible Anpassbarkeit der Gasentladungs¬ lampe an unterschiedliche Einsatzgebiete ist dadurch ge¬ geben, dass diese eine Lampenleistung zwischen 5 W und 500 W, insbesondere zwischen 10 W und 350 W, aufweist.
Eine besonders zuverlässige Zündung der Gasentladungslam- pe mit einer entsprechenden Senkung der benötigten Zündspannung wird in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung dadurch sichergestellt, dass diese eine Zündhilfe, insbe¬ sondere eine Zündblase und/oder eine UV-LED, umfasst.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- düng ist vorgesehen, dass die Gasentladungslampe als vor¬ zugsweise zweiseitig gesockelte Kurzbogenlampe und/oder als Reflektorlampe ausgebildet ist. Durch eine Ausgestal¬ tung als Kurzbogenlampe kann die Gasentladungslampe vor¬ teilhaft als Punktlichtquelle mit geringem Bauraumbedarf verwendet werden. Bei einer Ausgestaltung als Kurbogenlampe kann vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodensystem höchstens 3,0 mm und vorzugsweise höchstens 2,5 mm beträgt. Aufgrund der mit Hilfe des Halogen-Kreisprozesses verhinderten Schwär- zung kann der Lampenkolben dabei sehr kompakt ausgebildet werden. Das kleine Volumen ermöglicht zusätzlich einen höheren Betriebsdruck, welcher wiederum die Abdampfrate des Elektrodenmaterials vermindert und eine zusätzliche Verlängerung der Lebensdauer gewährleistet. Alternativ oder zusätzlich bietet eine Ausgestaltung als Reflektorlampe den Vorteil, dass das von der Gasentladungslampe erzeugte Licht in einer gewünschten Weise gebündelt und gezielt abgestrahlt werden kann.
Dabei wird eine sonnenlichtähnliche Abstrahlcharakteris- tik der Gasentladungslampe mit einem Farbwiedergabeindex von über 92 in weiterer Ausgestaltung dadurch erzielt, dass das Füllgas zumindest im Wesentlichen aus Xenon be¬ steht. Unter im Wesentlichen ist hierbei ein Volumenanteil zwischen etwa 90% und 100% zu verstehen. Weiterhin wird durch das zumindest im Wesentlichen bzw. vollständig aus Xenon bestehende Füllgas die Wärmeleitung innerhalb des Lampenkolbens vorteilhaft reduziert. Da der Lampen¬ kolben aufgrund des erfindungsgemäß verringerten Wolfram- Niederschlags entsprechend kleiner ausgebildet sein kann, wird vorteilhafterweise eine entsprechend geringe Menge an relativ teuerem Xenon benötigt, wodurch sich weitere Einsparungen ergeben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe, bei welchem zwei zum Erzeugen einer Bogenentladung dienende Wolfram- Elektroden innerhalb eines Lampenkolbens angeordnet wer¬ den und der Lampenkolben mit einem Füllgas befüllt wird, das unter einem Kaltfülldruck steht und aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch besteht. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt wird. Hierdurch kann die Gasentladungslampe kon- struktiv einfach und kostengünstig ausgebildet werden und besitzt eine signifikant erhöhte Lebensdauer.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit iden¬ tischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische und ausschnittsweise Ansicht ei¬ ner als Xenon-Kurzbogenlampe ausgebildeten Gasent- ladungslampe gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische und ausschnittsweise Ansicht ei¬ nes Ausführungsbeispiels einer als Xenon- Kurzbogenlampe ausgebildeten Gasentladungslampe mit einem zugesetzten Halogen;
Fig. 3 eine schematische und ausschnittsweise Ansicht ei¬ ner Gasentladungslampe gemäß einem zweiten Ausfüh¬ rungsbeispiel .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische und ausschnittsweise An¬ sicht einer als Kurzbogenlampe ausgebildeten Xenon- Gasentladungslampe gemäß dem Stand der Technik. Die Gas¬ entladungslampe umfasst einen Lampenkolben 10, welcher mit unter einem Kaltfülldruck stehendem Xenon als Füllgas befüllt ist und innerhalb welchem zwei Elektroden 12a, 12b zum Erzeugen einer Bogenentladung angeordnet sind. Dabei bestehen beide Elektroden 12a, 12b aus undotiertem Wolfram und sind geometrisch derart ausgebildet, dass die Gasentladungslampe mit Gleichstrom betreibbar ist. Zu diesem Zweck ist die als Kathode zu schaltende Elektrode 12a spitz zulaufend und die als Anode zu schaltende E- lektrode 12b im Wesentlichen kreiszylindrisch mit großer Oberfläche und einem großflächigen Frontbereich ausgebildet. Die gezeigte Gasentladungslampe wurde drei Stunden ohne den Zusatz einer Halogenverbindung betrieben und zeigt eine erhebliche Schwärzung des Lampenkolbens 10 aufgrund des von den Elektroden 12a, 12b abgedampften Wolframs (nur schematisch durch Strichstärke angedeutet) .
Fig. 2 zeigt eine schematische und ausschnittsweise An¬ sicht eines Ausführungsbeispiels einer als Kurzbogenlampe ausgebildeten Xenon-Gasentladungslampe mit zugesetztem Brom als Halogenverbindung. Das Brom kann dabei grundsätzlich als elementares Br2, als Bromsalz, Bromwasser¬ stoff oder als Bromkohlenwasserstoff-Verbindung zugesetzt werden und liegt im gezeigten Ausführungsbeispiel in ei¬ ner Konzentration zwischen 10 ppm und 2000 ppm vor. Das Füllgas besteht aus Xenon und steht unter einem Kaltfüll¬ druck von wenigstens 40 bar. Alternativ oder zusätzlich jedoch auch andere Füllgase wie Neon oder Argon oder entsprechende Gasgemische vorgesehen sein. Ebenso können ab¬ weichende Kaltfülldrücke zwischen etwa 15 bar und 45 bar oder mehr vorgesehen sein. Die Geometrie der Elektroden 12a, 12b, die in einem Abstand von 0,8 mm zueinander angeordnet sind, ist dabei derart ausgebildet, dass die Gasentladungslampe mit Gleichstrom betreibbar ist. Dazu ist die als Kathode zu schaltende Elektrode 12a spitz und die als Anode zu schaltende Elektrode 12b mit einem gro߬ flächigen Frontbereich ausgebildet, wobei beide Elektro- den 12a, 12b aus dotierungsfreiem Wolfram bestehen. Die gezeigte Gasentladungslampe wurde 160 Stunden betrieben und zeigt aufgrund des chemischen Transportprozesses, welcher durch das zugegebene Brom ermöglicht ist, keine Schwärzung des Lampenkolbens 10 oder eine Beschädigung der Elektroden 12a, 12b.
Fig. 3 zeigt eine schematische und ausschnittsweise An¬ sicht einer Gasentladungslampe gemäß einem zweiten Aus¬ führungsbeispiel. Im Unterschied zum vorherigen Ausfüh- rungsbeispiel sind beide Elektroden 12a, 12b spitz zulau¬ fend ausgebildet, so dass die Gasentladungslampe mit Wechselstrom betreibbar ist. Zusätzlich ist im Bereich eines Lampenschafts 14 eine ebenfalls mit Xenon befüllte Blase 16 als Zündhilfe angeordnet. Innerhalb der Blase 16 verläuft eine folienförmige Stromdurchführung 18 zur E- lektrode 12a. Aufgrund der scharfkantigen Ausbildung der Stromdurchführung 18 ergeben sich in Verbindung mit einer externen Wicklung 20 (s. Fig. 4) hohe elektrische Feld¬ stärken, durch welche eine Vorgasentladung erzeugt wird. Anstelle der Blase 16 können auch alternative Zündhilfen wie beispielsweise UV-LEDs oder dergleichen vorgesehen sein .
In einer nicht dargestellten Variante ist als Zündhilfe eine Wicklung unmittelbar um den Lampenkolben gewickelt.

Claims

Ansprüche
1. Gasentladungslampe mit einem Lampenkolben (10), wel¬ cher mit einem Füllgas, das unter einem Kaltfülldruck steht und aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch besteht, befüllt ist und innerhalb welchem zwei WoIf- ram-Elektroden (12a, 12b) zum Erzeugen einer Bogen- entladung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt ist.
2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltfülldruck des Füllgases innerhalb des Lampenkolbens (10) zwischen 5 bar und 45 bar und vor- zugsweise zumindest 20 bar beträgt.
3. Gasentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halogenverbindung Brom und/oder ein Bromid, insbesondere eine bei Raumtemperatur flüssige und/oder gasförmige Bromverbindung, vorzugsweise HBr und/oder CH2Br2, umfasst.
4. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Halogenverbindung zwischen 5 ppm und 4000 ppm, insbesondere zwischen 10 ppm und 2000 ppm und vorzugsweise zwischen 20 ppm und 800 ppm beträgt .
5. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode (12a, 12b) dotierungs¬ frei, insbesondere ohne Thorium- und/oder Barium- und/oder Lanthan-Dotierung, sowie ohne einen entsprechenden Einsatz an der Elektrodenspitze ausgebildet ist.
6. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode (12a, 12b) aus hochrei¬ nem Wolfram besteht, insbesondere aus Wolfram mit ei¬ ner Konzentration von Fremdatome unter 10 ppm, von Fe, Ni, Na, Li vorzugsweise unter 5 ppm.
7. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Lampenleistung zwischen 5 W und 500 W, insbesondere zwischen 10 W und 350 W, auf- weist.
8. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese als vorzugsweise zweiseitig gesockelte Kurzbogenlampe und/oder als Reflektorlampe ausgebil¬ det ist.
9. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgas zumindest im Wesentlichen aus Xenon besteht .
10. Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe, bei welchem zwei zum Erzeugen einer Bogenentladung dienende Wolfram-Elektroden (12a, 12b) innerhalb ei¬ nes Lampenkolbens (10) angeordnet werden und der Lam- penkolben (10) mit einem Füllgas befüllt wird, das unter einem Kaltfülldruck steht und aus einem Edelgas oder Edelgasgemisch, insbesondere Xenon, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass dem Füllgas eine Halogenverbindung zugesetzt wird.
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