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DE19530821A1 - Metal halide arc discharge lamp for projection purposes - Google Patents

Metal halide arc discharge lamp for projection purposes

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Publication number
DE19530821A1
DE19530821A1 DE19530821A DE19530821A DE19530821A1 DE 19530821 A1 DE19530821 A1 DE 19530821A1 DE 19530821 A DE19530821 A DE 19530821A DE 19530821 A DE19530821 A DE 19530821A DE 19530821 A1 DE19530821 A1 DE 19530821A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
discharge lamp
metal halide
metal
filling
vessel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19530821A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Dr Genz
Joachim Dr Dirks
Hans-Werner Goelling
Clemens Barthelmes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Priority to DE19548518A priority patent/DE19548518A1/en
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Priority to CA002182423A priority patent/CA2182423C/en
Priority to DE59603549T priority patent/DE59603549D1/en
Priority to EP96112969A priority patent/EP0762475B1/en
Priority to JP23251496A priority patent/JP3993656B2/en
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/86Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J61/02Details
    • H01J61/12Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/125Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having an halogenide as principal component
    • HELECTRICITY
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    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • H01J61/827Metal halide arc lamps

Landscapes

  • Discharge Lamp (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

A metal halide discharge lamp, for projection purposes, has a translucent discharge vessel which contains two opposed electrodes connected to externally extending leads and which contains an ionisable filling of mercury, one or more noble gases, one or more halogens, caesium, a rare earth metal and a further metal for forming metal halides. The novelty is that the further metal is niobium pref. present in amount 0.3-3 (esp. 1.0-1.5) micro-moles per cm<3> of vessel vol.

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallhalogenid-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a metal halide discharge lamp according to the Preamble of claim 1.

Metallhalogenid-Entladungslampen dieser Art werden vorwiegend in opti­ sche Reflektoren oder sonstige optisch abbildende Systeme eingebaut. Ihr Einsatzgebiet ist beispielsweise die Projektions- oder Lichtleitertechnik u. a. für die Overhead-, Dia- und Kinoprojektion sowie besonders für die Video­ projektion bzw. für die Endoskopie und Boroskopie. Für gute Abbildungs­ ergebnisse sind dementsprechend sehr kurze Lichtbögen und höchste Leuchtdichten (im Mittel mehr als ca. 30 kcd/cm²) bei Farbtemperaturen von mehr als 4500 K und guter Farbwiedergabe erforderlich. Typische Lei­ stungswerte liegen im Bereich zwischen ca. 100 W und 600 W. Außerdem kommt der zeitlichen Konstanz des Ortes des Entladungsbogens innerhalb des Lampengefäßes eine besondere Bedeutung zu. Bei Bogenunruhe wan­ dert der Entladungsbogen nämlich stochastisch aus dem Fokus des Lampen­ reflektors und beeinträchtigt so die Qualität der optischen Abbildung.Metal halide discharge lamps of this type are mainly used in opti cal reflectors or other optical imaging systems installed. your Field of application is, for example, the projection or light guide technology u. a. for overhead, slide and cinema projection and especially for video projection or for endoscopy and boroscopy. For good imaging Accordingly, the results are very short arcs and the highest Luminance (more than approx. 30 kcd / cm² on average) at color temperatures of more than 4500 K and good color rendering required. Typical lei Power values are in the range between approx. 100 W and 600 W. In addition comes the temporal constancy of the location of the discharge arc within of the lamp vessel to a special meaning. If the bow is unsteady the discharge arc stochastically out of focus of the lamp reflector and thus affects the quality of the optical image.

In der WO 94/23441 ist eine derartige Lampe für spezifische Bogenleistun­ gen zwischen 60 und 140 W pro mm Bogenlänge mit einer Füllung offenbart, die neben Quecksilber und einem Inertgas noch zusätzlich Halogenverbin­ dungen der Elemente Cäsium, Dysprosium und Tantal enthält. Nachteilig ist, daß bei höheren als den angegebenen Bogenleistungen zunehmend Bo­ genunruhen auftreten.WO 94/23441 describes such a lamp for specific arc powers disclosed between 60 and 140 W per mm arc length with one filling, which, in addition to mercury and an inert gas, also contains a halogen compound contains elements of cesium, dysprosium and tantalum. Disadvantageous is that at higher than the specified arc powers Bo occur unrest.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den genannten Nachteil zu be­ seitigen und eine Metallhalogenid-Entladungslampe zu schaffen, die eine Farbtemperatur von mehr als 4500 K - bei guter Farbwiedergabe - sowie eine auch bei sehr hohen spezifischen Bogenleistungen geringe Bogenunruhe aufweist. The invention has for its object to be the disadvantage mentioned sided and to create a metal halide discharge lamp which a Color temperature of more than 4500 K - with good color rendering - as well a slight unsteady bow even with very high specific bow outputs having.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert.This object is achieved by the characterizing note male of claim 1 solved. Further advantageous features of the invention are explained in the subclaims.

Das Entladungsgefäß der erfindungsgemäßen Metallhalogenid- Entladungslampe enthält pro cm³ Gefäßvolumen - außer typisch minde­ stens 0,5 µmol Cäsium (Cs) und einem Seltenen Erdmetall (SE), bevorzugt Dysprosium (Dy) mit einer typischen Füllmengen im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol - zusätzlich das Element Niob (Nb) als weiteres Me­ tall zur Bildung von Metallhalogeniden. Die Füllmenge pro cm³ Gefäßvolu­ men des Elements Nb liegt typisch im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol, bevorzugt liegt sie im Bereich zwischen 1 µmol und 1,5 µmol. In Vorversuchen hatte es sich überraschenderweise gezeigt, daß durch Zusatz von Nb die Bogenunruhe selbst bei spezifischen Bogenleistungen von bis zu 200 W pro mm Bogenlänge noch gering ist. Die Füllung enthält noch folgen­ de weitere Bestandteile: mindestens ein Inertgas, beispielsweise Argon (Ar) oder Xenon (Xe) als Zündgas mit einem typischen Fülldruck im Bereich zwi­ schen ca. 20 kPa und 60 kPa, Quecksilber zur Einstellung der gewünschten Brennspannung, typisch im Bereich zwischen ca. 5 mg und 15 mg pro mm Bogenlänge für Brennspannungen zwischen 30 V und 50 V sowie ein oder mehrere Halogene, vorzugsweise Jod (I) und/oder Brom (Br) zur Bildung von Metallhalogeniden.The discharge vessel of the metal halide Discharge lamp contains per cm³ of vessel volume - except typically at least least 0.5 µmol cesium (Cs) and a rare earth metal (SE), preferred Dysprosium (Dy) with a typical fill in the range between 0.3 µmol and 3 µmol - additionally the element niobium (Nb) as another measurement tall to form metal halides. The filling quantity per cm³ vessel volume The element Nb is typically in the range between 0.3 µmol and 3 µmol, preferably in the range between 1 µmol and 1.5 µmol. In Preliminary experiments had surprisingly shown that by adding from Nb the unsteadiness of the bow even with specific bow performances of up to 200 W per mm arc length is still low. The filling still contains follow de further components: at least one inert gas, for example argon (Ar) or xenon (Xe) as ignition gas with a typical filling pressure in the range between approx. 20 kPa and 60 kPa, mercury to set the desired Burning voltage, typically in the range between approx. 5 mg and 15 mg per mm Arc length for burning voltages between 30 V and 50 V as well as one or several halogens, preferably iodine (I) and / or bromine (Br) for formation of metal halides.

Vorteilhaft wird die Lampe mit einem Reflektor zu einer Baueinheit zusam­ mengefügt, wie in der DE-PS 28 40 031 beschrieben. Dabei ist die Lampe nä­ herungsweise axial im Reflektor montiert. Der Reflektor ist z. B. dichroitisch beschichtet.The lamp is advantageously combined with a reflector to form a structural unit quantity added, as described in DE-PS 28 40 031. The lamp is nä approximately axially mounted in the reflector. The reflector is e.g. B. dichroic coated.

Als Material für den Lampenkolben eignet sich Quarzglas oder auch ein transparentes Keramikmaterial, beispielsweise Al₂O₃. Für die Lampe eignet sich insbesondere ein zweiseitig verschlossenes Entladungsgefäß.Quartz glass or a is suitable as the material for the lamp bulb transparent ceramic material, for example Al₂O₃. Suitable for the lamp in particular a discharge vessel closed on both sides.

Innerhalb des Entladungsgefäßes stehen sich zwei Elektroden gegenüber. Die Elektroden sind jeweils mit einer Stromzuführung verbunden, die gas­ dicht nach außen geführt sind. Two electrodes face each other inside the discharge vessel. The electrodes are each connected to a power supply, the gas are led close to the outside.  

Typische Werte für die spezifische Bogenleistung liegen im Bereich zwi­ schen ca. 100 W und 200 W pro mm Bogenlänge, insbesondere im Bereich zwischen ca. 150 W und 200 W pro mm Bogenlänge. Dabei werden mittlere Leuchtdichten von typisch mehr als 45 kcd/cm² erzielt.Typical values for the specific sheet power are in the range between approx. 100 W and 200 W per mm arc length, especially in the area between approx. 150 W and 200 W per mm arc length. Doing so will mean Luminance of typically more than 45 kcd / cm² achieved.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt dieThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment explained. It shows the

Figur eine schematische geschnittene Darstellung der Lampe mit Reflektor.Figure is a schematic sectional view of the lamp with reflector.

In der Figur ist der Längsschnitt einer mit einem Reflektor fest verbundenen Metallhalogenid-Entladungslampe 1 mit einer Leistung von 270 W schema­ tisch dargestellt. Das Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas besitzt eine im we­ sentlichen kugelförmige Gestalt und weist an zwei diametral gegenüberlie­ genden Stellen je einen Hals auf, in den stiftförmige Wolfram-Elektroden 3 mittels Dichtungsfolien 4 aus Molybdän eingeschmolzen sind. Die dem Ent­ ladungsraum abgewandten Enden der Dichtungsfolien 4 sind mit Stromzu­ führungen 5 verschweißt, die ihrerseits mit elektrischen Anschlüssen 6, 7 des Reflektor-Sockelsystems verbunden sind. Das Reflektor-Sockelsystems be­ steht - außer aus den elektrischen Anschlüssen 6, 7 - im wesentlichen aus dem Reflektor 8 und einem zweiteiligen Keramiksockel 9, 10. Für eine de­ tailliertere Erläuterung des Reflektor-Sockelsystem sei auf die DE-PS 28 40 031 verwiesen.In the figure, the longitudinal section of a metal halide discharge lamp 1 fixedly connected to a reflector with a power of 270 W is shown schematically. The discharge vessel 2 made of quartz glass has a substantially spherical shape and has a neck at two diametrically opposite positions, in which pin-shaped tungsten electrodes 3 are melted by means of sealing foils 4 made of molybdenum. The Ent the cargo space opposite ends of the sealing foils 4 are guides with current-to 5 welded to the reflector base system are in turn connected to electrical terminals 6, 7th The reflector base system be - except for the electrical connections 6 , 7 - essentially from the reflector 8 and a two-part ceramic base 9 , 10th For a more detailed explanation of the reflector base system, reference is made to DE-PS 28 40 031.

Das innere Volumen des eine ionisierbare Füllung umschließenden Entla­ dungsgefäßes 2 beträgt ca. 0,33 cm³. Die axial einander gegenüberstehenden Elektroden 3 haben einen Abstand von 1,6 mm.The internal volume of the discharge vessel 2 enclosing an ionizable filling is approximately 0.33 cm 3. The axially opposed electrodes 3 are 1.6 mm apart.

Die Füllung besteht neben 12 mg Hg und 45 kPa Ar als Grundgas aus den in der folgenden Tabelle 1 aufgeführten weiteren Füllungsbestandteilen in den dort angegebenen Mengen. Die daraus errechneten volumenbezogenen mo­ laren Mengen einiger Füllungskomponenten sind in der nachfolgenden Ta­ belle 2 aufgelistet. Die spezifische Bogenleistung und die Brennspannung be­ tragen ca. 167 W pro mm Bogenlänge bzw. ca. 35 V. Tabelle 3 zeigt die mit der Lampe erzielten lichttechnischen Werte. In addition to 12 mg Hg and 45 kPa Ar as the base gas, the filling consists of the other filling components listed in Table 1 below in the amounts specified there. The volume-related molar amounts of some filling components calculated from this are listed in Table 2 below. The specific arc power and the operating voltage are approx. 167 W per mm arc length or approx. 35 V. Table 3 shows the lighting values achieved with the lamp.

Tabelle 1 Table 1

Menge der Füllungskomponenten der Lampe Amount of the filling components of the lamp

Tabelle 2 Table 2

Volumenbezogene molare Mengen einiger Füllungs­ komponenten Volume-related molar amounts of some filling components

Tabelle 3 Table 3

Mit der Füllung aus Tabelle 1 erzielte lichttechnische Werte Light technical values achieved with the filling from Table 1

Claims (6)

1. Metallhalogenid-Entladungslampe für Projektionszwecke mit einem lichtdurchlässigen Entladungsgefäß in dem sich zwei Elektroden ge­ genüberstehen, die mit nach außen geführten Stromzuführungen ver­ bunden sind, wobei das Entladungsgefäß eine ionisierbare Füllung enthält, bestehend aus Quecksilber, mindestens einem Edelgas, min­ destens einem Halogen, Cäsium (Cs) und einem Seltenerdmetall (SE) sowie einem weiteren Metall zur Bildung von Metallhalogeniden, da­ durch gekennzeichnet, daß die Füllung als weiteres Metall Niob (Nb) enthält.1. Metal halide discharge lamp for projection purposes with a translucent discharge vessel in which two electrodes face each other, which are connected to external leads, the discharge vessel contains an ionizable filling, consisting of mercury, at least one noble gas, at least one halogen, Cesium (Cs) and a rare earth metal (SE) and another metal to form metal halides, characterized in that the filling contains niobium (Nb) as a further metal. 2. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Füllmenge des Nb im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol pro cm³ des Gefäßvolumens liegt.2. Metal halide discharge lamp according to claim 1, characterized records that the filling amount of Nb in the range between 0.3 µmol and 3 µmol per cm³ of the vessel volume. 3. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Füllmenge des Nb vorzugsweise im Bereich zwischen 1,0 µmol und 1,5 µmol pro cm³ des Gefäßvolumens liegt.3. Metal halide discharge lamp according to claim 2, characterized records that the filling amount of Nb preferably in the range between 1.0 µmol and 1.5 µmol per cm³ of the vessel volume. 4. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Füllmenge des Cs mindestens 0,5 µmol pro cm- des Gefäßvolumens beträgt.4. Metal halide discharge lamp according to claim 1, characterized records that the filling amount of the Cs at least 0.5 µmol per cm- Vessel volume is. 5. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Füllung als Seltenerdmetall Dysprosium enthält, wo­ bei die Füllmenge des Dy im Bereich zwischen 0,3 µmol und 3 µmol pro cm³ des Gefäßvolumens liegt.5. Metal halide discharge lamp according to claim 1, characterized records that the filling contains dysprosium as rare earth, where with the filling quantity of the Dy in the range between 0.3 µmol and 3 µmol per cm³ of the vessel volume. 6. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Entladungsgefäß als Halogene für die Haloge­ nidverbindungen Jod und Brom in einem Molverhältnis Jod zu Brom im Bereich zwischen 0,2 und 2 enthält.6. Metal halide discharge lamp according to claim 1, characterized records that the discharge vessel as halogens for the halogen nid compounds iodine and bromine in a molar ratio of iodine to bromine contains in the range between 0.2 and 2.
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DE102004019185A1 (en) * 2004-04-16 2005-11-10 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH High pressure discharge lamp
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