EP0869537A1 - Gleichstrombogenlampe - Google Patents

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EP0869537A1
EP0869537A1 EP98104179A EP98104179A EP0869537A1 EP 0869537 A1 EP0869537 A1 EP 0869537A1 EP 98104179 A EP98104179 A EP 98104179A EP 98104179 A EP98104179 A EP 98104179A EP 0869537 A1 EP0869537 A1 EP 0869537A1
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EP
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lamp
lamp according
anode
curvature
side longitudinal
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EP98104179A
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Andreas Dr. Genz
Frank Werner
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Osram GmbH
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Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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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
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/32—Special longitudinal shape, e.g. for advertising purposes
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84—Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection

Definitions

  • the present invention relates to a DC arc lamp according to the preamble of claim 1.
  • the color separation effect is during the lamp operation by the between Anode and cathode of the direct current arc lamp electrical DC field caused.
  • the DC electrical field influences the concentration distribution of the light-generating metal ions between the anode and Cathode.
  • the spatial distribution of the metal ions between Anode and cathode usually inhomogeneous.
  • different types Metal ions different concentration distributions. Since different types of metal ions have different spectral contributions to If the total luminous flux of the lamp is achieved, the undesirable result Color separation effect.
  • the invention relates to a DC arc lamp with a halogen-containing filling.
  • metal halides within the discharge vessel.
  • Metal halides have a higher vapor pressure than the corresponding elementary ones Metals.
  • the high specific bow outputs generate of typically approx. 80 W per mm arc length and more also high Vapor pressures of the light-generating metal halides. This is one hand a high luminous flux of the lamp is ensured.
  • the high vapor pressures in general also the color separation effect.
  • Another essential quality criterion - not only in the area of projection - are sufficient proportions of the primary colors blue, green and red for good color rendering and the desired color temperature.
  • the invention is based on the technical problem of a DC arc lamp with improved operating properties, especially with regard to on projection applications, and an improved projection device specify.
  • a DC arc lamp with a filling of at least the following components: one Ignition gas, mercury and a halogen, characterized by the additional Ingredient: Cadmium and / or zinc or a projection device with such a projection lamp.
  • the proportion of red in the light generated can be due to lithium in the filling of the invention DC arc lamp are amplified.
  • lithium mainly shows a very long-wave emission, so leads to a very deep red portion.
  • V ( ⁇ ) - or brightness sensitivity curve is shown.
  • the spectral sensitivity of the human eye takes on the long-wave edge significantly. Therefore, as far as the red component relates to the lithium emission supports, a correspondingly increased spectral power to be generated to generate the desired - and ultimately interesting - luminous flux.
  • a metal halide direct current arc lamp is necessary in addition to an ignition gas, e.g. Argon, and a halogen, e.g. bromine or iodine, must also contain mercury to the necessary burning voltage the green color of mercury has to be taken into account.
  • a halogen e.g. bromine or iodine
  • the green component specified by the mercury content must when adjusting the color temperature with red, what the The problems outlined above are exacerbated.
  • cadmium or zinc is used in the lamp filling is surprisingly not only the red component amplified, but also reduces the color separation effect.
  • the addition of cadmium or zinc allows compared to (Sole) addition of lithium for the red portion a significant improvement the color separation problem and, with the same performance, an improved one Luminous flux.
  • Mercury is an alternative to that in the context of this invention other two 2B elements cadmium and zinc are therefore unsuitable, because, to some extent, it also reduces color separation, however, excessively amplifies the green portion of the light.
  • Zinc also has the advantage of the better over cadmium and mercury Environmental compatibility.
  • Cadmium on the other hand, can be used for certain Applications can be advantageous because the red rendering is even better. According to the invention So in individual cases the possibility of making a decision remains between optimal lamp data and environmental aspects.
  • Cd and Zn Concentrations into consideration: 0.05 to 3.0 ⁇ mol per ml vessel volume.
  • concentration information refer to the sum of the individual concentrations of Cd or Zn, the concentration of one of the two individual components also Can be zero.
  • the component also shows Yttrium together with the basic composition according to the invention explained special advantages.
  • the first is an improvement of the luminous flux.
  • Yttrium is therefore essential to achieve the above Effects of the invention are not necessary, but have been found to be related to Luminous flux, service life and maintenance are surprisingly more effective optional addition highlighted.
  • Blue element is indium.
  • rare earth metals especially dysprosium, and thallium.
  • metal halide compounds are preferably iodine and / or bromine into consideration.
  • the anode With DC arc lamps, the anode is in principle one exposed to much greater thermal stress than the cathode accordingly hotter. So that they can withstand this thermal load can, the anode is generally very large in DC arc lamps more massive than the cathode. In particular, it has in general a larger diameter.
  • the temperature homogeneity of the lamp is thereby improved that the inner wall of the piston around the anode is wider than around the cathode.
  • This can, depending on the shape of the electrodes selected and depending on manufacturing aspects, with different concrete geometric shapes can be achieved, being geometric simple and therefore easy to manufacture piston shapes are preferred.
  • Short-arc lamps with an arc length reference are particularly preferred specific performances of more than 80, 100, 120 or best 150 W / mm.
  • a reference to the piston size makes little sense, because the Piston size determined by the thermal load capacity of the piston material and consequently in future material improvements (ceramics instead of quartz glass) can decrease significantly.
  • Shapes in lamp bulb molding machines are often simplified Mold production for the sake of internal surfaces corresponding to the piston shape provided, which are described in longitudinal section by radii of curvature to let.
  • the anode-side and the cathode-side can often be End of the piston through a longitudinal section radius of curvature (as illustrated in the embodiment in the figure), where It is preferred according to the invention that the anode-side longitudinal section radius of curvature is smaller than the cathode side, preferably 50% to 80% of the latter. This means that the piston is stronger on the anode side curved or less flat. So another becomes on the anode side Piston shape reached.
  • temperature gradients in the lamp can alternatively be degraded by a suitable reflective and / or absorbent heat build-up on the cathode-side piston end can be achieved.
  • this measure also applies the piston asymmetry according to the invention in question.
  • the lamp can be manufactured by at least one step is simplified.
  • the piston asymmetry leaves namely by appropriate shaping of the corresponding molds in a lamp bulb molding machine without this the conventional functional sequence would be changed otherwise.
  • Another The advantage is that shadowing is avoided.
  • the figure shows a DC short-arc lamp with a longitudinal section Longitudinal axis 2, along which an anode 4 and a cathode 5 lie.
  • a longitudinal section Longitudinal axis 2 along which an anode 4 and a cathode 5 lie.
  • Piston interior thus bisecting a piston inner length 7, is also a center plane 1 perpendicular to the lamp longitudinal axis 2 is drawn.
  • the piston is 1st with respect to this central plane is asymmetrically shaped.
  • the anode side differ Longitudinal section half surface and the cathode side longitudinal section half surface, each of which is to the left or right of the central plane in the figure Corresponds to the longitudinal sectional area within the piston inner wall 3.
  • the figure also shows that the anode-side curvature of the piston in the Longitudinal section describing radius of curvature 8 significantly smaller than that is the corresponding radius of curvature 9 on the cathode side.
  • the radius of curvature 8 50% - 80% of the radius of curvature 9.
  • the corresponding asymmetrical piston design has the consequence that the Pistons around the anode 4, which is much thicker than the cathode 5 maintains a sufficient distance and thus a uniform overall Temperature distribution in the longitudinal direction results.
  • the figure shows that the distance between the anode 4 and the cathode 5, that is to say the arc length 6, is selected to be very short, in the present case 1.5 mm in comparison to radii of curvature of 4 mm (8) and 6 mm (9) and a lamp power of 270 W (specific power 180 W / mm).
  • the inside length of the piston 7 is almost 10 times the length of the arc 6.
  • An operating voltage of 35 V with a luminous flux of 18 klm results from a filling volume of 0.7 ml with a wall load of 65 W / cm 2 .
  • a color temperature of 6,800 K was set with the following filling: 200 mbar argon, 20 mg mercury, 0.11 mg cadmium iodide (CdJ 2 ) - corresponding to approx.0.43 ⁇ mol Cd per ml flask volume, 0.42 mg mercury bromide (HgBr 2 ), 0.12 mg mercury iodide (HgJ 2 ), 0.05 mg indium iodide (InJ 2 ), 0.05 mg lithium iodide (LiJ 2 ), 0.11 mg dysprosium and 0.05 mg yttrium.
  • Cadmium can be replaced by zinc in a molar equivalent.
  • Thallium iodide can be added up to a value of 0.2 mg / ml.

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  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

Eine neue Metallhalogenid-Gleichstrom-Bogenlampe enthält ein neues Füllungssystem insbesondere mit Cadmium und/oder Zink und weist eine verbesserte Kolbengeometrie auf. Ferner wird Schutz für eine entsprechende Projektionsvorrichtung beansprucht. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstrombogenlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In jüngster Zeit besteht ein zunehmendes Interesse an der Verbesserung solcher Bogenlampen, insbesondere für Projektionsanwendungen. Bei Projektionsanwendungen sind vor allem die örtlich möglichst konzentrierte Lichterzeugung einerseits und andererseits die Homogenität der Lichterzeugung in diesem örtlichen Bereich von Interesse. Dabei spielt der sogenannte Farbtrennungseffekt eine wesentliche Rolle. Mit diesem Begriff wird eine örtliche Trennung des Schwerpunkts der Lichterzeugung für verschiedene Spektralbereiche bzw. Farben des erzeugten Lichts bezeichnet, was zu einer Verschlechterung der Lichtqualität für Projektionsanwendungen führt, die sich in Farbsäumen an Grenz- oder Randbereichen projizierter Bilder äußert.
Der Farbtrennungseffekt wird während des Lampenbetriebs durch das zwischen Anode und Kathode der Gleichstrombogenlampe wirkende elektrische Gleichfeld verursacht. Das elektrische Gleichfeld beeinflußt die Konzentrationsverteilung der lichterzeugenden Metallionen zwischen Anode und Kathode. Dadurch wird die räumliche Verteilung der Metallionen zwischen Anode und Kathode in der Regel inhomogen. Zudem stellen sich für verschiedenartige Metallionen unterschiedliche Konzentrationsverteilungen ein. Da verschiedenartige Metallionen unterschiedliche spektrale Beiträge zum Gesamtlichtstrom der Lampe leisten, resultiert schließlich der unerwünschte Farbtrenneffekt.
Desweiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Gleichstrombogenlampe mit einer halogenhaltigen Füllung. Dadurch befinden sich während des Lampenbetriebs Metallhalogenide innerhalb des Entladungsgefäßes. Metallhalogenide haben einen höheren Dampfdruck als die entsprechenden elementaren Metalle. Außerdem erzeugen die hohen spezifischen Bogenleistungen von typisch ca. 80 W pro mm Bogenlänge und mehr ebenfalls hohe Dampfdrücke der lichterzeugenden Metallhalogenide. Dadurch ist einerseits ein hoher Lichtstrom der Lampe sichergestellt. Andererseits verstärken die hohen Dampfdrücke im allgemeinen auch den Farbtrenneffekt.
Ein wesentliches weiteres Qualitätskriterium - nicht nur im Bereich der Projektion - sind ausreichende Anteile der Grundfarben blau, grün und rot für eine gute Farbwiedergabe und die angestrebte Farbtemperatur.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Gleichstrombogenlampe mit verbesserten Betriebseigenschaften, insbesondere im Hinblick auf Projektionsanwendungen, und eine verbesserte Projektionsvorrichtung anzugeben.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst durch eine Gleichstrombogenlampe mit einer Füllung aus zumindest folgenden Bestandteilen: einem Zündgas, Quecksilber und einem Halogen, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Bestandteil: Cadmium und/oder Zink bzw. eine Projektionsvorrichtung mit einer solchen Projektionslampe.
Es hat sich als kritisch herausgestellt, für einen ausreichenden Rotanteil im Licht zu sorgen, einerseits zugunsten einer guten roten Farbwiedergabe und ferner, um eine gewünschte Farbtemperatur, etwa zwischen 5.000 und 8.000 Kelvin, vorzugsweise 6.000 und 7.000 Kelvin, einstellen zu können.
Der Rotanteil im erzeugten Licht kann durch Lithium in der Füllung der erfindungsgemäßen Gleichstrombogenlampe verstärkt werden. Man findet jedoch, daß Lithium vorwiegend eine sehr langwellige Emission zeigt, also zu einem sehr tiefroten Anteil führt. Bei allen Anwendungen, die zu einem irgendwie gearteten visuellen Effekt führen, etwa bei der Projektion oder der Beleuchtung, sind jedoch nicht nur die rein physikalischen spektralen Leistungsanteile zu berücksichtigen, sondern darüber hinaus die physiologische Empfindlichkeit des menschlichen Auges, die mit der sogenannten V(λ)- oder Hellempfindlichkeitskurve dargestellt wird. Die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges nimmt dabei am langwelligen Rand deutlich ab. Daher muß, soweit sich der Rotanteil auf die Lithiumemission stützt, eine entsprechend erhöhte spektrale Leistung erzeugt werden, um den erwünschten - und letztlich interessierenden - Lichtstrom zu erzeugen.
Ferner hat sich herausgestellt, daß die Zugabe von Lithium zu der Lampenfüllung den oben erwähnten Farbtrennungseffekt verstärkt.
Da die Füllung einer Metallhalogenid-Gleichstrom-Bogenlampe notwendigerweise neben einem Zündgas, z.B. Argon, und einem Halogen, z.B. Brom oder Jod, auch Quecksilber enthalten muß, um die notwendige Brennspannung aufzubauen, ist der grüne Farbanteil des Quecksilbers zu berücksichtigen. Die durch den Quecksilberanteil vorgegebene Grünkomponente muß bei der Farbtemperatureinstellung mit Rot kompensiert werden, was die oben skizzierte Problematik verschärft.
Wenn erfindungsgemäß Cadmium oder Zink in der Lampenfüllung verwendet wird, wird dadurch überraschenderweise nicht nur der Rotanteil verstärkt, sondern darüber hinaus gleichzeitig der Farbtrennungseffekt verringert. Die Zugabe von Cadmium oder Zink erlaubt also im Vergleich zur (alleinigen) Lithiumzugabe für den Rotanteil eine wesentliche Verbesserung des Farbtrennungsproblems und, bei gleicher Leistung, einen verbesserten Lichtstrom.
Quecksilber ist im Zusammenhang dieser Erfindung als Alternative zu den anderen beiden 2B-Elementen Cadmium und Zink deswegen nicht geeignet, weil es zwar in gewissem Umfang ebenfalls die Farbtrennung verringert, dabei jedoch übermäßig den Grünanteil des Lichts verstärkt.
Zink bietet gegenüber Cadmium und Quecksilber ferner den Vorteil der besseren Umweltverträglichkeit. Cadmium andererseits kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein, weil die Rotwiedergabe noch besser ist. Erfindungsgemäß bleibt also im Einzelfall die Entscheidungsmöglichkeit zwischen optimalen Lampendaten und Umweltgesichtspunkten.
Erfindungsgemäß kommen für Cd bzw. Zn insbesondere folgende bevorzugte Konzentrationen in Betracht: 0,05 bis 3,0 µmol pro ml Gefäßvolumen.
Für verschiedene elektrische Lampenleistungen in Projektoren haben sich insbesondere folgende Konzentrationsbereiche für Cd bzw. Zn bewährt:
Leistungsaufnahme der Lampe Konzentration in µmol/ml Einsatzfeld
bis 170 W 0,3 bis 3,0 Heim- bzw. Konsummarkt
170 bis 300 W 0,2 bis 2,0 Geschäftsbereich
300 bis 3000 W 0,05 bis 1,0 Professionelle Großbildprojektion
Alle angegebenen Werte sind als Circa-Werte zu verstehen. Die Konzentrationsangaben beziehen sich auf die Summe der Einzelkonzentrationen von Cd bzw. Zn, wobei auch die Konzentration eines der beiden Einzelkomponenten Null sein kann.
Als weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt zusätzlich der Bestandteil Yttrium gerade zusammen mit der erläuterten erfindungsgemäßen Grundzusammensetzung besondere Vorteile. Diese liegen zum ersten in einer Verbesserung des Lichtstroms. Darüber hinaus ergibt sich zweitens eine längere Lebensdauer der Lampen und drittens eine geringere Abnahme des Lampenlichtstroms mit dem Betriebsalter der Lampe (sogenannte Maintenance). Yttrium ist also zur Erzielung der vorstehend erläuterten grundlegenden Wirkungen der Erfindung nicht notwendig, hat sich jedoch als in bezug auf Lichtstrom, Lebensdauer und Maintenance überraschend wirkungsvoller optionaler Zusatz herausgestellt.
Als weitere optionale Zusätze sind verschiedene chemische Elemente denkbar, insbesondere zur Einstellung der Farbtemperatur und Verstärkung der Grundfarben. Vor allem darf die obige Erläuterung der Nachteile von Lithium nicht dahingehend verstanden werden, daß Lithium erfindungsgemäß ausgeschlossen wäre. Lithium kann in gewissen Mengen durchaus als
Figure 00050001
Rotelement" vorhanden sein, durch die erfindungsgemäße Verwendung von Cadmium bzw. Zink sind die erforderlichen Mengen jedoch geringer.
Die bevorzugt betrachtete Anwendung verlangt in den meisten Fällen einen hohen Blauanteil im Spektrum. Ein erfindungsgemäß bevorzugtes Blauelement" ist Indium.
Weitere optionale Zusätze vor allem zur Verstärkung des Lichtstroms sind die Seltenerdmetalle, vor allem Dysprosium, sowie Thallium.
Als Halogen für die Einstellung gewünschter Dampfdrücke durch Bildung von Metallhalogenid-Verbindungen kommen bevorzugt Jod und /oder Brom in Betracht.
Über das Füllungssystem hinausgehende Aspekte der Erfindung betreffen die geometrische Gestaltung der Lampe.
In vielen Anwendungsbereichen, insbesondere bei Projektionsvorrichtungen, spielt eine möglichst gute Lokalisierung der Lichterzeugung eine wichtige Rolle, weswegen die Erfindung von Kurzbogenlampen ausgeht. Nur mit einer möglichst geringen Bogenlänge läßt sich eine punktförmige Lichtquelle hinreichend gut annähern und damit eine gute optische Qualität bei der Projektion oder anderen Anwendungen, bei denen das von der Lampe emittierte Licht durch ein optisches System geschickt wird, erreichen.
Zusätzlich dazu hat es sich hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Lichterzeugung in ihrer örtlichen Ausdehnung, und zwar auch bei guter Lokalisierung wie bei Kurzbogenlampen, erfindungsgemäß weiterhin als entscheidend herausgestellt, für eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung in der Lampe, insbesondere an der Kolbeninnenwand, zu sorgen. Dies betrifft vor allem Temperaturgradienten entlang der Strecke zwischen Kathode und Anode in der Lampe. Diese Temperaturgradienten können deutlich verringert werden, wenn die geometrische Form des die Füllung enthaltenden Lampenkolbens geeignet gewählt wird. Dazu ist sie erfindungsgemäß asymmetrisch, um auf die Asymmetrie der Temperaturverteilung der Elektroden einer Gleichstrombogenlampe angepaßt zu sein.
Bei Gleichstrombogenlampen ist nämlich die Anode prinzipiell einer sehr viel stärkeren thermischen Belastung ausgesetzt als die Kathode und wird dementsprechend heißer. Damit sie dieser thermischen Belastung standhalten kann, ist die Anode bei Gleichstrombogenlampen generell sehr viel massiver ausgeführt als die Kathode. Insbesondere hat sie im allgemeinen einen größeren Durchmesser.
Es hat sich als nachteilig erwiesen, daß die höhere Anodentemperatur einerseits und der größere Anodendurchmesser wegen der geringeren Entfernung zur Kolbeninnenwand und der größeren wärmeleitenden und wärmeabstrahlenden Oberfläche andererseits bei symmetrischer Ausführung des Lampenkolbens zu wesentlich höheren Temperaturen der Lampe an der Anodenseite, insbesondere auch an der Kolbeninnenwand führen. Daraus ergibt sich eine Beeinflussung der physikalischen Parameter der Entladung und Lichterzeugung. Ziel ist, eine möglichst geringe Temperaturdifferenz zwischen der heißesten und kältesten Stelle im Kolben zu erreichen. Bei gleichmäßiger Temperaturverteilung ist einerseits die Lichtemission homogen, andererseits kann die Temperatur auf einen optimalen Wert eingestellt werden, der sowohl den Anforderungen an die Lichtausbeute als auch denen an die Lebensdauer und Maintenance genügt.
Erfindungsgemäß wird die Temperaturhomogenität der Lampe dadurch verbessert, daß die Kolbeninnenwand um die Anode herum weiter ist als um die Kathode herum. Dies kann, je nach gewählter Form der Elektroden und abhängig von herstellungstechnischen Gesichtspunkten, mit verschiedenen konkreten geometrischen Formen erreicht werden, wobei geometrisch einfache und damit leicht herstellbare Kolbenformen bevorzugt sind.
Vor allem im Hinblick auf die genannten Projektionsanwendungen sind, wie bereits erwähnt, möglichst kurze Bogenlängen anzustreben. Dabei steht die Bogenlänge im Zusammenhang mit der Lampenleistung. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind Kurzbogenlampen mit auf die Bogenlänge bezogenen spezifischen Leistungen von mehr als 80, 100, 120 oder am besten 150 W/mm. Eine Bezugnahme auf die Kolbengröße ist wenig sinnvoll, weil die Kolbengröße durch die thermische Belastbarkeit des Kolbenmaterials bestimmt ist und folglich bei zukünftigen Materialverbesserungen (Keramik anstatt Quarzglas) deutlich abnehmen kann.
Quantitativ bevorzugte Bereiche für die Asymmetrie der Kolbenformen lassen sich beschreiben durch das Verhältnis von anodenseifiger zur kathodenseitiger Längsschnitt-Halbfläche. Damit sind, wie im Ausführungsbeispiel veranschaulicht, Flächen gemeint, die im Längsschnitt beiderseits einer die Kolbeninnenlänge mittig teilenden und auf der Lampenlängsachse senkrechten Ebene liegen, die Lampenlängsachse jeweils zu einer Hälfte der Kolbeninnenlänge enthalten und im übrigen von der Kolbeninnenwand begrenzt sind. Dieses Verhältnis liegt bevorzugt über 1,1 und weiter bevorzugt unter 1,5.
Häufig werden Formen in Lampenkolbenformmaschinen der vereinfachten Formherstellung halber mit der Kolbenform entsprechenden Innenflächen versehen, die sich im Längsschnitt durch Krümmungsradien beschreiben lassen. Insbesondere lassen sich häufig das anodenseitige und das kathodenseitige Ende des Kolbens durch einen Längsschnitt-Krümmungsradius (wie im Ausführungsbeispiel in der Figur veranschaulicht) beschreiben, wobei erfindungsgemäß bevorzugt ist, daß der anodenseitige Längsschnitt-Krümmungsradius kleiner als der kathodenseitige ist, vorzugsweise 50% bis 80% des letzteren beträgt. Das heißt, daß sich der Kolben anodenseitig stärker krümmt bzw. weniger flach verläuft. So wird anodenseitig eine weitere Kolbenform erreicht. Zu beachten ist, daß dabei die Längsschnitt-Krümmungszentren der Krümmung oberhalb und unterhalb der Lampenlängsachse nicht zusammenfallen müssen und anoden- und kathodenseitig verschieden liegen können, weil sich sonst durch den kleineren Krümmungsradius eine engere Kolbenform ergäbe.
Die erfindungsgemäß verfolgte Absicht, Temperaturgradienten in der Lampe abzubauen, kann alternativ auch durch einen geeigneten reflektierenden und/oder absorbierenden Wärmestaubelag am kathodenseitigen Kolbenende erreicht werden. Diese Maßnahme kommt im Prinzip auch zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Kolbenasymmetrie in Frage.
Bei der Asymmetrie kann man aber auf einen solchen Wärmestaubelag ganz verzichten. Der Vorteil ist, daß damit die Herstellung der Lampe um mindestens einen Arbeitsschritt vereinfacht wird. Die Kolbenasymmetrie läßt sich nämlich durch geeignete Formgebung der entsprechenden Formwerkzeuge in einer Lampenkolbenformmaschine erreichen, ohne daß dadurch der konventionelle Funktionsablauf anderweitig verändert würde. Ein weiterer Vorteil ist, daß Abschattungen vermieden werden.
Beschreibung der Zeichnungen
In der Figur ist ein konkretes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Lampe gezeigt. Die bei der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels offenbarten Merkmale können auch einzeln oder in anderer Kombination erfindungswesentlich sein.
Die Figur zeigt im Längsschnitt eine Gleichstrom-Kurzbogenlampe mit einer Längsachse 2, entlang der eine Anode 4 und eine Kathode 5 liegen. In Längsrichtung in der Mitte des durch eine Kolbeninnenwand 3 eingeschlossenen Kolbeninnenraums, also eine Kolbeninnenlänge 7 halbierend, ist ferner eine auf der Lampenlängsachse 2 senkrecht stehende Mittelebene 1 eingezeichnet.
Die Figur zeigt deutlich, daß der Kolben bezüglich dieser Mittelebene 1 asymmetrisch geformt ist. Konkret unterscheiden sich die anodenseitige Längsschnitt-Halbfläche und die kathodenseitige Längsschnitt-Halbfläche, denen jeweils der in der Figur links bzw. rechts von der Mittelebene liegende Längsschnittflächenbereich innerhalb der Kolbeninnenwand 3 entspricht.
Ferner zeigt die Figur, daß der die anodenseitige Krümmung des Kolbens im Längsschnitt beschreibende Krümmungsradius 8 deutlich kleiner als der entsprechende kathodenseitige Krümmungsradius 9 ist. Vorzugsweise beträgt der Krümmungsradius 8 50% - 80% des Krümmungsradius 9. Man erkennt ferner, daß die entsprechenden Längsschnittkrümmungsmittelpunkte oberhalb und unterhalb der Lampenlängsachse 2 nicht zusammenfallen und anodenseitig und kathodenseitig unterschiedlich liegen. Allerdings ist die Lampe rotationssymmetrisch um die Lampenlängsachse 2.
Die entsprechende asymmetrische Kolbengestaltung hat zur Folge, daß der Kolben um die im Vergleich zur Kathode 5 sehr viel dickere Anode 4 herum einen ausreichenden Abstand hält und sich somit insgesamt eine gleichmäßige Temperaturverteilung in Längsrichtung ergibt.
Schließlich zeigt die Figur, daß der Abstand zwischen der Anode 4 und der Kathode 5, also die Bogenlänge 6, sehr kurz gewählt ist, im vorliegenden Fall 1,5 mm im Vergleich zu Krümmungsradien von 4 mm (8) und 6 mm (9) und einer Lampenleistung von 270 W (spezifische Leistung 180 W/mm). Die Kolbeninnenlänge 7 beträgt vorliegend knapp das 10-fache der Bogenlänge 6. Es ergibt sich eine Brennspannung von 35 V bei einem Lichtstrom von 18 klm aus einem Füllungsvolumen von 0,7 ml bei einer Wandbelastung von 65 W/cm2.
Mit folgender Füllung wurde eine Farbtemperatur von 6.800 K eingestellt: 200 mbar Argon, 20 mg Quecksilber, 0,11 mg Cadmiumjodid (CdJ2) - entsprechend ca. 0,43 µmol Cd pro ml Kolbenvolumen-, 0,42 mg Quecksilberbromid (HgBr2), 0,12 mg Quecksilberjodid (HgJ2), 0,05 mg Indiumjodid (InJ2), 0,05 mg Lithiumjodid (LiJ2), 0,11 mg Dysprosium sowie 0,05 mg Yttrium. Cadmium kann dabei moläquivalent durch Zink ersetzt sein. Thalliumjodid kann zugegeben werden bis zu einem Wert von 0,2 mg/ml.

Claims (19)

  1. Gleichstrombogenlampe mit einer Füllung aus zumindest folgenden Bestandteilen:
    einem Zündgas,
    Quecksilber und
    einem Halogen, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Bestandteil:
    Cadmium und/oder Zink.
  2. Lampe nach Anspruch 1 mit dem Füllungsbestandteil Yttrium.
  3. Lampe nach Anspruch 1 oder 2 mit dem Füllungsbestandteil Lithium.
  4. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem Füllungsbestandteil Indium.
  5. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Seltenerdmetall, insbesondere Dysprosium, als Füllungsbestandteil.
  6. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit dem Füllungsbestandteil Thallium.
  7. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Halogen in Form von Jod und/oder Brom vorliegt.
  8. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gesamtkonzentration für Cd bzw. Zn in folgendem Bereich liegt: 0,05 bis 3,0 µmol pro ml Volumen des Lampengefäßes.
  9. Lampe nach Anspruch 8, wobei in Abhängigkeit von der elektrischen Leistungsaufnahme folgende Konzentrationsbereiche gelten: Leistungsaufnahme der Lampe Konzentration in µmol/ml bis 170 W 0,3 bis 3,0 170 bis 300 W 0,2 bis 2,0 300 bis 3000 W 0,05 bis 1,0
  10. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem einseitigen Wärmestaubelag.
  11. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem bezüglich Ebenen (1) senkrecht zu einer Lampenlängsachse (2) dergestalt asymmetrisch geformten Kolben, daß die Kolbeninnenwand (3) um die Anode (4) herum weiter ist als um die Kathode (5).
  12. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche als Kurzbogenlampe.
  13. Lampe nach Anspruch 12, bei der eine auf die Bogenlänge (6) bezogene spezifische Leistung größer als 80 W/mm ist.
  14. Lampe nach einem der Ansprüche 11 - 13, bei der das Verhältnis zwischen einer anodenseitigen Längsschnitt-Halbfläche und einer kathodenseitigen Längsschnitt-Halbfläche größer als 1,1 ist.
  15. Lampe nach Anspruch 14, bei der das Verhältnis kleiner als 1,5 ist.
  16. Lampe nach einem der Ansprüche 11 - 15, bei der ein anodenseitiger Längsschnitt-Krümmungsradius (8) kleiner als ein kathodenseitiger Längsschnitt-Krümmungsradius (9) ist.
  17. Lampe nach Anspruch 16, bei der der anodenseitige Längsschnitt-Krümmungsradius (8) 50% bis 80% des kathodenseitigen Längsschnitt-Krümmungsradius (9) beträgt.
  18. Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit horizontal verlaufender Lampenlängsachse (2).
  19. Projektionsvorrichtung mit einer Projektionslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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