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Dokumentenidentifikation DE102004024211A1 09.12.2004
Titel Hochdruck-Entladungslampe und Verfahren zur Herstellung von Hochdruck-Entladungslampen
Anmelder NEC Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nishida, Kazuhisha, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Wenzel & Kalkoff, 22143 Hamburg
DE-Anmeldedatum 10.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004024211
Offenlegungstag 09.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.2004
IPC-Hauptklasse H01J 61/12
IPC-Nebenklasse H01J 61/20   H01J 61/26   H01J 9/38   H01J 9/395   
Zusammenfassung Eine Hochdruck-Entladungslampe hat einen Lampenkolben aus Quarzglas, der Quecksilber, ein Inaktivgas und ein gemischtes Halogengas, enhaltend wenigstens zwei Halogengase einkapselt, sowie mindestens ein Paar Elektroden, die im Lampenkolben in einander entgegengesetzter Beziehung angeordnet sind. Art und Gehalt eines Primär-Halogengases, dessen Gehalt der größte in dem gemischten Halogengas ist, werden basierend auf der Kolbenwandbelastung bestimmt.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruck-Entladungslampe zum Abgeben von Licht aufgrund einer Plasmaentladung in Gegenwart einer Quecksilbergasatmosphäre und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hochdruck-Entladungslampe.

2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

Allgemein haben Hochdruck-Entladungslampen einen Lampenkolben aus Quarzglas mit einem im wesentlichen kugelförmigen Entladungsraum, der zentral in der Längsrichtung definiert ist, und ein Paar Elektroden aus Wolfram, die in dem Entladungsraum in Gegenüberlage zueinander angeordnet sind. Der Entladungsraum ist mit Quecksilber, einem Halogengas und einem inaktiven Gas gefüllt. Die zwei Elektroden sind von jeweiligen Einführungslöchern her, die in den entgegengesetzten Enden des Lampenkolbens definiert sind, eingesetzt. Die Einführungslöcher sind durch den hinteren Abschnitt der jeweiligen Elektroden hermetisch abgedichtet, die jeweils mit Blättern aus Molybdänfolie, die als Wärmepuffer dienen, abgedeckt sind.

Wenn zwischen den Elektroden eine Triggerspannung angelegt wird, wird eine Glühladung zwischen den Elektroden in einer Inaktivgasatmosphäre in dem Entladeraum induziert, wodurch das in den Entladeraum eingefüllte Quecksilber verdampft. In einer Hochdruck-Quecksilbergasatmosphäre wird eine Plasmaentladung innerhalb des Entladeraums erzeugt, wobei hoch strahlendes Licht mit guter Farbgabefähigkeit emittiert wird.

Wenn man die Entladung in dem Entladungsraum bei hoher Temperatur unter hohem Druck veranlaßt, wird das Wolfram (W) der Elektroden verdampft und auf der inneren Oberfläche der Kolbenwandung, die den Entladungsraum definiert, abgelagert. Die herkömmliche Hochdruck-Entladungslampe ist deshalb problematisch, weil das auf der inneren Oberfläche der Kolbenwand abgelagerte Wolfram die Kolbenwand schwärzt, was die Leuchtfähigkeit der Entladungslampe verringert. Gegenwärtig ist es üblich, ein Halogengas in dem Entladungsraum einzukapseln, um zu verhindern, daß die Kolbenwand geschwärzt wird. Das in den Entladungsraum eingefüllte Halogengas erzeugt Halogenionen, die mit dem verdampften Wolfram kombiniert werden, und lagert das Wolfram auf den proximalen Teilen der Elektroden bei relativ niedriger Temperatur ab. Ein solcher Halogenzyklus wird wiederholt, um zu vermeiden, daß die Kolbenwand geschwärzt wird.

Wie oben beschrieben, ist das Halogengas wirksam, um zu verhindern, daß die Helligkeit bzw. Leuchtdichte der Entladungslampe wegen des Schwärzens der Kolbenwandung verringert wird. Wenn das Halogengas jedoch exzessiv in dem Entladungsraum vorhanden ist, neigt es dazu, die Elektroden und die Molybdänfolie zu zerfressen, was möglicherweise dazu führt, daß Gas aus dem Lampenkolben entweichen und den Lampenkörper zerstören kann. Es sind verschiedene Techniken zum Optimieren der Konzentration des Halogengases in dem Entladungsraum entwickelt worden, um gleichzeitig die Probleme der Verringerung der Helligkeit aufgrund des Schwärzens sowie eines Gasentweichens und eines Lampenkörperbruchs (siehe z.B. JP offengelegte Patentanmeldung Nr. 11-149899 und des japanischen Patents Nr. 2829339) zu lösen.

Heute bestehen Forderungen nach Hochdruck-Entladungslampen kleinerer Größe und höherer Leuchtfähigkeit. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, ist es nötig, entweder die an die Hochdruck-Entladungslampe angelegte elektrische Energie zu erhöhen oder die Menge des in den Entladungsraum eingefüllten Quecksilbers zu vergrößern. Wenn die angelegte elektrische Energie der gefüllten Quecksilbermenge erhöht wird, so wird die elektrische Energiebelastung (Wärmebelastung) der Entladungslampe erhöht. Die elektrische Energiebelastung wird als Kolbenwandbelastung (L) bezeichnet, ausgedrückt durch L = P (elektrische Energie, angelegt an die Entladelampe: W)/S (innerer Oberflächenbereich der Kolbenwandung, der den Entladeraum definiert: mm2). Allgemein zeigt, wenn die Kolbenwandungsbelastung (L) sich erhöht, die Entladungslampe eine größere Neigung zur schnellen Verschlechterung (geschwärzt, geweißt, Elektroden aufgebraucht etc.) pro Zeiteinheit. Der stärkste Grund der Verschlechterung besteht darin, daß der Halogenzyklus nicht genau funktioniert. So funktioniert der Halogenzyklus insbesondere dann exakt, wenn die Halogengasatome, deren Molekülzahl größer als die Anzahl der Moleküle der Wolframatome ist, die von den Elektroden durch Entladung abgestoßen werden, in dem Entladungsraum gegenwärtig sind. Wenn die Zahl der Halogengasatom-Moleküle geringer als die Zahl der Moleküle der Wolframatome ist, so mangelt es dem Halogenzyklus teilweise daran, genau zu funktionieren, d.h. es treten Wolframatome auf, die nicht mit Halogengasatomen kombiniert werden können. Im Ergebnis werden jene Wolframatome, die nicht mit Halogengasatomen kombiniert werden können, an der inneren Oberfläche der Kolbenwandung abgelagert, die den Entladungsraum definiert, was ein Schwärzen der Kolbenwandung verursacht. Das Schwärzen der Kolbenwandung induziert eine Verringerung der Transparenz der Kolbenwandung (Weißen) und einen ungewünschten Verbrauch der Elektroden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruck-Entladungslampe vorzusehen, die in genügendem Maße den Forderungen nach Hochdruck-Entladelampen geringerer Größe und höherer Helligkeit gerecht wird und die Probleme einer Verschlechterung wie Schwärzen oder Weißen der Kolbenwandungen sowie die eines Gasentweichens und einer Lampenkolbenzerstörung löst.

Wird eine Entladungslampe unter den gleichen Bedingungen gekühlt, so ändert sich die Temperatur in einem Entladungsraum, der in einem Lampenkolben der Entladungslampe definiert ist, in Abhängigkeit von der Größe der Kolbenwandbelastung L. Das heißt, daß, da die Kolbenwandbelastung L größer ist, die Temperatur der inneren Oberfläche der Kolbenwand (im folgenden als Kolbenwandtemperatur in bezug genommen), die den Entladungsraum definiert, höher ist. Allgemein beginnt der Halogenzyklus, auf den oben bezug genommen wurde, wenn die Kolbenwandtemperatur 250° C übersteigt.

Der Halogeneffekt jedes Halogengases ist temperaturabhängig. Insbesondere ergibt ein Chlor (Cl)-Basis-Halogengas einen guten Halogeneffekt in einem hohen Temperaturbereich, ein Jod (I)-Basis-Halogengas ergibt einen guten Halogeneffekt in einem niedrigen Temperaturbereich, und ein Brom (Br)Basis-Halogengas ergibt einen guten Halogeneffekt in einem mittleren Temperaturbereich. Der Halogenzyklus wird wirksamer, wenn der absolute Betrag der Halogengase in dem Entladungsraum größer ist.

Die vorliegende Erfindung hat dem Verhältnis zwischen der Temperaturabhängigkeit des Halogeneffekts und dem absoluten Betrag der Halogengase sowie dem Halogenzyklus Aufmerksamkeit geschenkt, und es wurden Intensitätnachforschungsanstrengungen unternommen, das obige Ziel zu erreichen. Im Ergebnis der Nachforschungen hat die Erfindung zu einer Hochdruck-Entladungslampe geführt, die einen Halogengaszyklus unabhängig von der Größe der Kolbenwandbelastung L exakt aufrecht erhält, und zu einem Verfahren zum Herstellen solch einer Hochdruck-Entladungslampe, indem der Typ und der eingefüllte Betrag eines primären Halogengases, basierend auf der Kolbenwand-Belastung L bestimmt wurde, die ein Standard ist, der vollkommen unterschiedlich von herkömmlichen Standards ist.

Insbesondere werden bei einer Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung Typ und Gehalt eines primären Halogengases, dessen Gehalt der größte in einem gemischten Halogengas ist, das in einem Entladungsraum gefüllt ist, basierend auf der Kolbenwandbelastung bestimmt. Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung werden Typ und Gehalt eines primären Halogengases, dessen Gehalt der größte in einem gemischten Halogengas ist, das in einem Entladungsraum eingekapselt ist, basierend auf einer Kolbenwandbelastung bestimmt, und der Lampenkolben kapselt das primäre Halogengas des bestimmten Typs und des vorbestimmten Gehalts getrennt von oder zusammen mit anderen Halogengasen ein.

Das primäre Halogengas wird vorzugsweise aus drei Halogengasen ausgewählt, die Jod-Basis-Halogengas, Brom-Basis-Halogengas und Chlor-Basis-Halogengas einschließen. Zusätzlich wird zum Auswählen des primären Halogengases die Kolbenwandtemperatur bei der Verwendung in drei relative Temperaturbereiche unterteilt, die einen Niedrigtemperaturbereich, einen mittleren Temperaturbereich und einen Hochtemperaturbereich einschließen. Wenn die Kolbenwandtemperatur sich im niedrigen Temperaturbereich befindet, so sollte vorzugsweise das Jod-Basis-Halogengas als das primäre Halogengas ausgewählt werden. Wenn die Kolbenwandtemperatur sich im mittleren Temperaturbereich befindet, so sollte dann das Brom-Basis-Halogengas vorzugsweise als das primäre Halogengas ausgewählt werden. Wenn die Kolbenwandtemperatur sich im Hochtemperaturbereich befindet, so sollte vorzugsweise das Chlor-Basis-Halogengas als das primäre Halogengas ausgewählt werden.

Bei der Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung und einer Hochdruck-Entladungslampe, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist, werden Typ und Gehalt des primären Halogengases in dem gemischten Halogengas basierend auf der Kolbenwandungsbelastung bestimmt, die sich mit der elektrischen Energie, die der Hochdruck-Entladungslampe zugeführt wird, und der Menge an Quecksilber, die in den Entladungsraum eingefüllt ist, ändert. Genauer gesagt wird eine geeignete Menge gemischten Halogengases, das ein primäres Halogengas enthält, das unter Kolbenwandbelastungsbedingungen (Kolbenwandtemperaturbedingungen) am wirkungsvollsten ist, in den Lampenkolben eingekapselt. Da der Halogenzyklus in dem Lampenkolben in geeigneter Weise aufrecht erhalten wird, kann die Hochdruck-Entladungslampe die Probleme unterschiedlicher Qualitätsverschlechterungen der Entladungslampe wie Schwärzen der Lampe sowie Probleme des Gasentweichens und des Lampenkolbenzerbrechens lösen, während den Forderungen nach Hochdruck-Entladungslampen kleiner Größe und höherer Leuchtkraft Rechnung getragen wird.

Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offenkundig, die Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Hochdruck-Entladungslampe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine Darstellung, die die Leuchtdichte-Aufrechterhaltungsprozentsätze zeigt, gemessen zu der Zeit, da sich die Kolbenwandungsbelastung L im Bereich von 0,8 ≤ L < 1.0 befand und der Gehalt eines Jod-Basis-Halogengases in einem gemischten Halogengas sich von 10-4 &mgr;mol/mm3 bis 10-9 &mgr;mol/mm3 änderte;

3 ist eine Darstellung eines Prozesses der Herstellung der Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung;

4 ist ein Schaubild, das die Leuchtdichte-Aufrechterhaltungsprozentsätze zeigt, die zu einer Zeit gemessen wurden, als sich die Kolbenwandbelastung L im Bereich von 1,0 ≤ L < 1,2 befand und der Gehalt eines Brom-Basis-Halogengases in einem gemischten Halogengas sich von 10-3 &mgr;mol/mm3 bis 10-8 &mgr;mol/mm3 änderte; und

5 ist ein Schaubild, das die Leuchtdichte-Aufrechterhaltungsprozentsätze zeigt, die zur Zeit gemessen wurden, als sich die Kolbenwandbelastung im Bereich von 1,2 ≤ L ≤ 1,4 befand und der Gehalt eines Chlor-Basis-Halogengases in einem gemischten Halogengas sich von 10-3 &mgr;mol/mm3 auf 10-8 &mgr;mol/mm3 änderte.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN 1. Ausführungsform:

1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Hochdruck-Entladungslampe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, weist die Hochdruck-Entladungslampe einen Lampenkolben 1 aus Quarzglas mit einem im wesentlichen sphärischen bzw. kugelförmigen Entladungsraum 10, der zentral in der Längsrichtung definiert ist, und ein Paar Elektroden 2a, 2b auf, die in dem Entladungsraum 10 in einander gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind. Das Verhältnis definierenden Kolbenwandung und der elektrischen Energie P (W), die an die Hochdruck-Entladungslampe angelegt wird, wird so eingestellt, daß die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) sich im Bereich von 0,8 ≤ L < 1,0 befindet.

Die Elektroden 2a, 2b sind aus Wolfram hergestellt und von jeweiligen Einführungslöchern 3a, 3b her, die an entgegengesetzten Enden des Lampenkolbens 1 definiert sind, eingeführt. Die Einführungslöcher 3a, 3b sind durch den hinteren Abschnitt der jeweiligen Elektroden 2a, 2b hermetisch abgedichtet, die jeweils mit Blättern einer Molybdänfolie 4, die als Wärmepuffer dient, bedeckt sind. Die Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Wechselstrom-Hochdruck-Entladungslampe, und daher sind die Elektroden 2a, 2b in ihrer Form einander identisch. Wenn die Hochdruck-Entladungslampe eine Gleichstrom-Hochdruck-Entladungslampe ist, so sind die Elektroden 2a, 2b in ihrer Form zueinander verschieden.

Der Entladungsraum 10 wird in einem Maße evakuiert, daß der Sauerstoff (O)-Partialdruck darin gleich einem oder geringer als ein vorbestimmten/r Wert ist. Der Entladungsraum 10 kapselt Quecksilber (Hg), ein inaktives Gas wie Argon (Ar) oder Xenon (Xe) und außerdem ein gemischtes Halogengas, das zwei oder mehr Halogengase enthält, ein. Wenn sich die Kolbenwandbelastung (L) im oberen Bereich befindet, so weist die Kolbenwand eine Temperatur im Bereich von 700°C bis 850°C auf, wenn sich die Hochdruck-Entladungslampe im Normalbetrieb befindet. Dieser Temperaturbereich gehört zu dem oben dargelegten Niedrigtemperaturbereich. Das in den Entladungsraum 10 eingefüllte gemischte Halogengas enthält ein primäres Halogengas, das ein Halogengas auf Jod-Basis enthält, das einen guten Halogenzyklus im niedrigen Temperaturbereich ergibt, und ein Hilfshalogengas, das ein Halogengas auf Brom-Basis und/oder ein Halogengas auf Chlor-Basis umfaßt. Das primäre Halogengas bezieht sich auf ein Halogengas, dessen Gehalt in dem Halogengasgemisch am größten ist, und das Hilfshalogengas bezieht sich auf ein Halogengas, dessen Gehalt im Halogengasgemisch kleiner als der des Primärhalogengases ist. In der vorliegenden Ausführungsform enthält das in den Entladungsraum 10 gefüllte Halogengasgemisch ein Halogengas auf Jod-Basis, dessen Gehalt in dem Halogengasgemisch von 10-8 &mgr;mol/mm3 bis 10-6 &mgr;mol/mm3 reicht, und ein Halogengas auf Brom-Basis und/oder ein Halogengas auf Chlor-Basis, deren Menge bzw. Gehalt im Halogengasgemisch um eine Größenordnung bzw. Zehnerpotenz kleiner als die des Halogengases auf Jod-Basis ist.

Der Entladungsraum 10 ist außerdem mit Quecksilber im Bereich von 0,12 mg/mm3 bis 0,25 mg/mm3 und zusätzlich zu dem gemischten Halogengas mit einem inaktiven Gas gefüllt, dessen Partialdruck von 6,0 × 10-4 Pa bis 6,0 × 10-3 Pa reicht.

Die Helligkeits- bzw. Leuchtdichte-Erhaltungsprozentsätze der Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die bei einer Kolbenwandbelastung L (W/mm3) im Bereich von 0,8 ≤ L < 1,0 und bei einer Änderung der Menge/des Gehalts des Halogengases auf Jod-Basis in dem Halogengasgemisch von 10-4 &mgr;mol/mm3 bis 10-9 &mgr;mol/mm3 gemessen wurden, sind in 2 gezeigt. Man erkennt aus 2, daß der Leuchtdichte-Erhaltungsprozentsatz zu jeder Zeit gleich oder höher als 50 % war, wenn die Kolbenwandbelastung L (W/mm3) sich im Bereich von 0,8 ≤ L < 1,0 befand und die Menge/der Gehalt des Halogengases auf Jod-Basis als primäres Halogengas sich im Bereich von 10-8 &mgr;mol/mm3 bis 10-6 &mgr;mol/mm3 befand.

Die Hochdruck-Entladungslampe, die in 1 gezeigt ist, kann gemäß einem in 3 gezeigten Verfahren wie folgt hergestellt werden:

  • 1) Ausbildungsschritt des Lampenkolbens:

    Ein Rohr aus Quarzglas mit vorbestimmter Länge wird in seinem Längsabschnitt in im wesentlichen sphärische Form zur Herstellung des Lampenkolbens 1 geformt.
  • 2) Schritt des Elektrodenzusammenbaus:

    Die Wolfram-Elektroden 2a, 2b werden jeweils mit Blättern aus Molybdänfolie 4 zur Herstellung von Elektrodenbaugruppen 5a, 5b bedeckt.
  • 3) Vorglüh- bzw. Vorwärmebehandlungsschritt:

    Lampenkolben 1 und Elektrodenbaugruppen 5a, 5b werden durch Erhitzen in einem Vakuum bei 1800°C für zwei Stunden vorgeglüht.
  • 4) Elektrodeneinbauschritt 1:

    Die Elektrodenbaugruppe 5a wird in ein Einführungsloch 3a im Lampenkolben 1 eingeführt. Danach wird die gesamte Baugruppe in einem Vakuum bei hoher Temperatur (z.B. 1600°C) für eine vorbestimmte Zeit (z.B. 10 Minuten) erhitzt, um das Einführungsloch 3a abzudichten.
  • 5) Evakuierungsschritt:

    Von dem anderen Einführungsloch 3b im Lampenkolben 1 wird Sauerstoff entladen/abgegeben, bis der Partialdruck des Sauerstoffs im Lampenkolben 1 einen vorbestimmten Wert (z.B. 2,0 × 10-3 Pa) erreicht.
  • 6) Quecksilbereinführungsschritt:

    Vom Einführungsloch 3b her wird Quecksilber im Bereich von 0,12 mg/mm3 bis 0,25 mg/mm3 in den Lampenkolben 1 eingeführt.
  • 7) Einführungsschritt von Primär-Halogengas:

    Ein Halogengas auf Jod-Basis, dessen Gehalt im Halogengasgemisch von 10-8 &mgr;mol/mm3 bis 10-6 &mgr;mol/mm3 reicht, wird vom Einführungsloch 10 her in den Lampenkolben 1 eingeführt. Wenn die vorgegebene Belastung L der Kolbenwandung höher ist, so wird der Gehalt an Halogengas auf Jod-Basis im obigen Bereich erhöht. Wenn die voreingestellte Lampenkolbenbelastung L kleiner ist, so wird der Gehalt an Halogengas auf Jod-Basis im obigen Bereich verringert.
  • 8) Hilfshalogengas-Einführungsschritt:

    Eine vorbestimmte Menge an Halogengas auf Brom-Basis und/oder Halogengas auf Chlor-Basis wird vom Einführungsloch 3b her in den Lampenkolben 1 eingeführt. Die eingeführte Menge an Halogengas auf Brom-Basis und/oder Halogengas auf Chlor-Basis wird so gewählt, daß deren Gehalt in dem Halogengasgemisch um eine Größenordnung kleiner als der des Halogengases auf Jod-Basis ist.
  • 9) Einführungsschritt des inaktiven Gases:

    Es wird ein inaktives Gas in einer Menge, deren Partialdruck von 6,0 × 10-3 Pa bis 6,0 × 10-4 Pa reicht, vom Einführungsloch 3b her in den Lampenkolben 1 eingeführt.
  • 10) Der Elektrodeneinbauschritt:

    Die Elektrodenbaugruppe 5b wird in das Einführungsloch 3b im Lampenkolben 1 eingeführt. Danach wird die gesamte Einheit in einem Vakuum bei hoher Temperatur (z.B. 1600°C) für eine vorbestimmte Zeit (z.B. 10 Minuten) erhitzt, wobei das Einführungsloch 3b abgedichtet wird, wodurch der Entladungsraum 10 gebildet wird.

Die Schritte nach dem Evakuierungsschritt werden durchgeführt, während der Partialdruck des Sauerstoffs nach dem Evakuierungsschritt aufrechterhalten wird. Wenn in einem bestimmten Schritt ein Gas in den Lampenkolben 1 eingeführt wird, so wird es so eingeführt, daß das Quecksilber oder andere in vorherigen Schritten eingeführte Gase nicht aus dem Einführungsloch 3b entweichen können. Die Reihenfolge des Quecksilbereinführungsschritts, des Primärhalogengaseinführungsschritts, des Hilfshalogengaseinführungsschritts und des Inaktivgaseinführungsschritts kann gewechselt werden. Das Primärhalogengas, das Hilfshalogengas und das Inkaktivgas können teilweise oder ganz im voraus gemischt werden oder können gleichzeitig in einen Lampenkolben 1 eingeführt werden, so daß einer oder mehrerer der obigen Schritte überflüssig werden kann.

2. Ausführungsform:

Nachfolgend wird eine Hochdruck-Entladungslampe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Hochdruck-Entladungslampe gemäß der zweiten Ausführungsform hat eine Grundstruktur, die der der Hochdruck-Entladungslampe, die in 1 gezeigt ist, identisch ist. Es werden nachfolgend nur jene Teile der Hochdruck-Entladungslampe gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben, die von entsprechenden der Hochdruck-Entladungslampe, wie sie in 1 gezeigt ist, verschieden sind.

Gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Verhältnis zwischen dem inneren Oberflächenbereich S (mm2) der Kolbenwandung, die den Entladungsraum bestimmt, und der elektrischen Energie P (W), mit der die Hochdruck-Entladungslampe beaufschlagt wird, so eingerichtet, daß sich die Kolbenwandungsbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,0 ≤ L < 1,2 befindet. Wenn die Kolbenwandungsbelastung L sich im obigen Bereich befindet, so hat die Kolbenwandung eine Temperatur, die von 850°C bis 1000°C reicht, wenn sich die Hochdruck-Entladungslampe im Normalgebrauch befindet. Dieser Temperaturbereich gehört zum mittleren Temperaturbereich, auf den oben bezug genommen wurde. Das gemischte Halogengas, das in den Entladungsraum eingefüllt wird, enthält ein primäres Halogengas, das ein Halogengas auf Brom-Basis, das einen guten Halogenzyklus im mittleren Temperaturbereich aufweist, und ein Hilfshalogengas umfaßt, das ein Halogengas auf Jod-Basis und/oder ein Halogengas auf Chlor-Basis einschließt. Genauer gesagt enthält das in den Entladungsraum eingefüllte Halogengasgemisch ein Halogengas auf Brom-Basis, dessen Gehalt in dem Halogengasgemisch von 10-7 &mgr;mol/mm3 bis 10-5 &mgr;mol/mm3 reicht, sowie ein Halogengas auf Jod-Basis und/oder ein Halogengas auf Chlor-Basis, dessen/deren Gehalt in dem Halogengasgemisch um eine Größenordnung/Zehnerpotenz kleiner als der des Halogengases auf Brom-Basis ist.

Die Hochdruck-Entladungslampe gemäß der zweiten Ausführungsform kann gemäß einem Verfahren hergestellt werden, das grundsätzlich das gleiche ist wie der Herstellungsprozeß, der in 3 gezeigt ist, mit Ausnahme des Umstandes, daß die Arten und Mengen des Halogengases, das in den Lampenkolben eingeführt wird, wie oben beschrieben zu ändern sind.

Die Leuchtdichte-Erhaltungsprozentsätze der Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die gemessen wurden, wenn die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,0 ≤ L < 1,2 lag und sich der Gehalt an Halogengas auf Brom-Basis in dem Halogengasgemisch von 10-3 &mgr;mol/mm3 bis 10-8 &mgr;mol/mm3 änderte sind in 4 gezeigt. Man erkennt aus der in 4 gezeigten Kurve, daß der Leuchtdichte-Erhaltungsprozentsatz zu jedem Zeitpunkt gleich oder höher als 50 % war, wenn sich die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,0 ≤ L < 1,2 und der Gehalt an Halogengas auf Brom-Basis als Primärhalogengas im Bereich von 10-7 &mgr;mol/mm3 bis 10-5 &mgr;mol/mm3 befanden.

3. Ausführungsform:

Nachfolgend wird eine Hochdruck-Entladungslampe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Hochdruck-Entladungslampe gemäß der dritten Ausführungsform hat eine Grundstruktur, die der der Hochdruck-Entladungslampe, die in 1 gezeigt ist, identisch ist. Es werden nachfolgend nur jene Teile der Hochdruck-Entladungslampe der dritten Ausführungsform beschrieben, die verschieden von denen der in 1 gezeigten Hochdruck-Entladungslampe sind.

Gemäß der dritten Ausführungsform wird das Verhältnis zwischen dem inneren Oberflächenbereich S (mm2) der den Entladungsraum definierenden Kolbenwandung und der elektrischen Energie P (W), mit der die Hochdruck-Entladungslampe beaufschlagt wird, so eingerichtet, daß die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) sich im Bereich von 1,2 ≤ L < 1,4 befindet. Wenn sich die Belastung L der Kolbenwand in dem obigen Bereich befindet, so weist die Kolbenwand eine Temperatur auf, die von 1000°C bis 1150°C reicht, wenn die Hochdruck-Entladungslampe im Normalbetrieb ist. Der Temperaturbereich gehört zu dem Hochtemperaturbereich, auf den oben Bezug genommen wurde. Die Halogengasmischung, die in den Entladungsraum eingefüllt ist, enthält ein Primär-Halogengas, das Halogengas auf Chlor-Basis, das einen guten Halogenzyklus im hohen Temperaturbereich ergibt, und ein Hilfs-Halogengas, das ein Halogengas auf Jod-Basis und/oder ein Halogengas auf Brom-Basis einschließt. Genauer gesagt enthält das in den Entladungsraum eingefüllte Halogengasgemisch ein Halogengas auf Chlor-Basis, dessen Gehalt in dem Halogengasgemisch von 10-6 &mgr;mol/mm3 bis 10-4 &mgr;mol/mm3 reicht, und ein Halogengas auf Jod-Basis und/oder ein Halogengas auf Brom-Basis, dessen Gehalt in dem Halogengasgemisch um eine Größenordnung/Zehnerpotenz geringer als der des Halogengases auf Chlor-Basis ist.

Die Hochdruck-Entladungslampe der dritten Ausführungsform kann nach einem Verfahren hergestellt werden, das grundlegend das gleiche wie der in 3 gezeigte Herstellungsprozeß ist, mit Ausnahme des Umstandes, daß Arten und Mengen des in den Lampenkolben einzuführenden Halogengases wie oben beschrieben zu ändern sind.

Die Leuchtdichte-Aufrechterhaltungsprozentsätze der Hochdruck-Entladungslampe gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die gemessen wurden, als sich Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,2 ≤ L ≤ 1,4 befand und der Gehalt des Halogengases auf Chlor-Basis in dem Halogengasgemisch von 10-3 &mgr;mol/mm3 bis 10-8 &mgr;mol/mm3 änderte, sind in 5 gezeigt. Man erkennt aus der in 5 gezeigten Kurve, daß der Leuchtdichte-Erhaltungsprozentsatz zu jeder Zeit gleich oder höher als 50 % war, wenn die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) sich im Bereich von 1,2 ≤ L ≤ 1,4 und der Gehalt des Halogengases auf Chlor-Basis als Primär-Halogengas im Bereich von 10-6 bis 10-4 &mgr;mol/mm3 befand.

Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezifischer Begriffe beschrieben wurden, sei beachtet, daß diese Beschreibung nur zu darstellerischen Zwecken erfolgte, und es sei darauf hingewiesen, daß Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der nachfolgenden Ansprüche abzuweichen.


Anspruch[de]
  1. Hochdruck-Entladungslampe umfassend einen Lampenkolben aus Quarzglas, der Quecksilber, ein Inaktivgas und ein Halogengasgemisch, das wenigstens zwei Halogengase enthält, einkapselt, sowie wenigstens ein Paar Elektroden, die in dem Lampenkolben in einander gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, wobei Art und Gehalt eines Primär-Halogengases, dessen Gehalt in dem Halogengasgemisch am größten ist, auf der Belastung der Kolbenwandung basierend bestimmt werden.
  2. Hochdruck-Entladungslampe umfassend einen Lampenkolben aus Quarzglas, der Quecksilber, ein Inaktivgas und ein Halogengasgemisch enthaltend wenigstens zwei Halogengase einkapselt, sowie wenigstens ein Paar Elektroden, die in dem Lampenkolben in zueinander gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, wobei das Halogengasgemisch wenigstens eines von Halogengas auf Jod-Basis, Halogengas auf Brom-Basis und Halogengas auf Chlor-Basis enthält und Art und Gehalt eines Primär-Halogengases, dessen Gehalt in dem Halogengasgemisch am größten ist, basierend auf der Kolbenwandbelastung bestimmt werden.
  3. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 2, bei der das Primär-Halogengas irgendeines des Halogengases auf Jod-Basis, des Halogengases auf Brom-Basis und des Halogengases auf Chlor-Basis oder alle enthält.
  4. Hochdruck-Entladungslampe gemäß Anspruch 2, bei der die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) sich im Bereich von 0,8 ≤ L < 1,0 befindet, das Primär-Halogengas das Halogengas auf Jod-Basis umfaßt und der Gehalt des Halogengases auf Jod-Basis in dem Halogengasgemisch sich im Bereich von 10-8 &mgr;mol/mm3 bis 10-6 &mgr;mol/mm3 befindet.
  5. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 2, bei der die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,0 ≤ L < 1,2 liegt, das Primär-Halogengas das Halogengas auf Brom-Basis umfaßt und der Gehalt des Halogengases auf Brom-Basis in dem gemischten Halogengas im Bereich von 10-7 &mgr;mol/mm3 bis 10-5 &mgr;mol/mm3 liegt.
  6. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 2, bei der die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,2 ≤ L ≤ 1,4 liegt, das Primär-Halogengas das Halogengas auf Chlor-Basis umfaßt und der Gehalt des Chlor-Halogengases in dem gemischten Halogengas im Bereich von 10-6 &mgr;mol/mm3 bis 10-4 &mgr;mol/mm3 liegt.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Hochdruck-Entladungslampe mit einem Lampenkolben aus Quarzglas, der Quecksilber, ein Inaktivgas und ein gemischtes Halogengas, enthaltend wenigstens zwei Halogengase, einkapselt, sowie mindestens einem Paar Elektroden, die in dem Lampenkolben in einander gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, umfassend folgende Schritte:

    Bestimmen von Art und Gehalt eines Primär-Halogengases, dessen Gehalt der größte in dem gemischten Halogengas ist, auf der Basis der Kolbenwandungsbelastung; und

    Einkapseln des Primär-Halogengases separat von anderen Halogengasen in dem Lampenkolben, derart, daß das Primär-Halogengas des bestimmten Typs in dem gemischten Halogengas den bestimmten Gehalt hat.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Hochdruck-Entladungslampe mit einem Lampenkolben aus Quarzglas, der Quecksilber, ein Inaktivgas und ein gemischtes Halogengas, enthaltend wenigstens zwei Halogengase, einkapselt, sowie mindestens einem Paar Elektroden, die in dem Lampenkolben in einander gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, umfassend folgende Schritte:

    Bestimmen von Art und Gehalt eines Primär-Halogengases, dessen Gehalt der größte in dem gemischten Halogengas ist, auf der Basis der Kolbenwandungsbelastung; und

    Einkapseln des Primär-Halogengases zusammen mit anderen Halogengasen in dem Lampenkolben derart, daß das Primär-Halogengas des bestimmten Typs in dem gemischten Halogengas den bestimmten Gehalt hat.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Hochdruck-Entladungslampe mit einem Lampenkolben aus Quarzglas, der Quecksilber, ein Inaktivgas und ein gemischtes Halogengas, enthaltend wenigstens eines eines Halogengases auf Jod-Basis, eines Halogengases auf Brom-Basis und eines Halogengases auf Chlor-Basis, einkapselt, sowie mindestens einem Paar Elektroden, die in dem Lampenkolben in einander gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, umfassend folgende Schritte:

    Auswählen eines Primär-Halogengases, dessen Gehalt in dem gemischten Halogengas der größte von dem Halogengas auf Jod-Basis, dem Halogengas auf Brom-Basis und dem Halogengas auf Chlor-Basis ist, basierend auf der Kolbenwandbelastung;

    Bestimmen des Gehaltes des ausgewählten Primär-Halogengases in dem gemischten Halogengas basierend auf der Kolbenwandbelastung; und

    Einkapseln des Primär-Halogengases separat von anderen Halogengasen in dem Lampenkolben derart, daß das Primär-Halogengas in dem gemischten Halogengas den bestimmten Gehalt hat.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Hochdruck-Entladungslampe mit einem Lampenkolben aus Quarzglas, der Quecksilber, ein Inaktivgas und ein gemischtes Halogengas, enthaltend wenigstens eines eines Halogengases auf Jod-Basis, eines Halogengases auf Brom-Basis und eines Halogengases auf Chlor-Basis, einkapselt, sowie mindestens einem Paar Elektroden, die in dem Lampenkolben in in einander gegenüberliegender Beziehung angeordnet sind, umfassend folgende Schritte:

    Auswählen eines Primär-Halogengases, dessen Gehalt in dem gemischten Halogengas der größte von dem Halogengas auf Jod-Basis, dem Halogengas auf Brom-Basis und dem Halogengas auf Chlor-Basis ist, basierend auf der Kolbenwandbelastung;

    Bestimmen des Gehaltes des ausgewählten Primär-Halogengases in dem gemischten Halogengas basierend auf der Kolbenwandbelastung; und

    Einkapseln des Primär-Halogengases zusammen mit anderen Halogengasen in dem Lampenkolben derart, daß das Primär-Halogengas in dem gemischten Halogengas den bestimmten Gehalt hat.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem wenn die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 0,8 ≤ L < 1,0 liegt, der Lampenkolben dann als das Primär-Halogengas das Jod-Basis-Halogengas so einkapselt, daß der Gehalt des Jod-Basis-Halogengases in dem gemischten Halogengas in einem Bereich von 10-8 &mgr;mol/mm3 bis 10-6 &mgr;mol/mm3 liegt.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem wenn die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,0 ≤ L < 1,2 liegt, der Lampenkolben dann als das Primär-Halogengas das Brom-Basis-Halogengas so einkapselt, daß der Gehalt des Brom-Basis-Halogengases in dem gemischten Halogengas in einem Bereich von 10-7 &mgr;mol/mm3 bis 10-5 &mgr;mol/mm3 liegt.
  13. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem wenn die Kolbenwandbelastung L (W/mm2) im Bereich von 1,2 ≤ L ≤ 1,4 liegt, der Lampenkolben dann als das Primär-Halogengas das Chlor-Basis-Halogengas so einkapselt, daß der Gehalt des Chlor-Basis-Halogengases in dem gemischten Halogengas in einem Bereich von 10-6 &mgr;mol/mm3 bis 10-4 &mgr;mol/mm3 liegt.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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