Verfahren zum Ausbilden einer Länge einer Elektrode einer Entladungslampe sowie Entladungslampe

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer Länge einer Elektrode einer Entladungslampe sowie eine Entladungslampe .

Stand der Technik

Im Laufe der Lebensdauer einer Hochdruckgasentladungslampe brennen die Elektroden langsam zurück. Dadurch erhöht sich die Zündspannung und die Betriebsspannung und die Leuchtdichte verringern sich. übersteigt die Zündspannung der Lampe die Zündspannung des Betriebsgeräts der Lampe, kann die Lampe nicht mehr zünden. Wenn die Betriebsspannung die elektrische Spannung übersteigt, die vom Be ^¬ triebsgerät bereitgestellt wird, erlischt die Lampe wäh ^¬ rend des Betriebs. Die reduzierte Leuchtdichte führt zu einem erhöhten Lichtleitwert (Etendue) der Lichtquelle und damit zu einer geringeren Lichtmenge, die von einer gegebenen Optik verwertet werden kann. Die Dauer der Verwertbarkeit der Lampe in einer bestimmten Anwendung wird hierdurch reduziert.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Entladungslampe zu schaffen, bei dem ein uner ^¬ wünschtes Erlöschen einer Entladungslampe aufgrund eines

derartigen Elektrodenrückbrands verhindert werden kann und die Lebensdauer verlängert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merk ^¬ male nach Anspruch 1 aufweist, und eine Entladungslampe, welche die Merkmale nach Anspruch 18 aufweist, gelöst.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ausbilden einer Länge einer Elektrode einer Entladungslampe sind Füllma ^¬ terialien in einen Entladungsraum eines Lampenkolbens der Entladungslampe eingebracht. Zumindest ein erstes Füllma- terial verbindet sich im Betrieb der Entladungslampe mit im Betrieb verdampfendem Elektrodenmaterial und durch die Verbindung zwischen dem verdampften Elektrodenmaterial und dem ersten Füllmaterial wird ein Speichermaterial für das Elektrodenmaterial im Lampenkolben gebildet. Abhängig von einer Temperatureinwirkung auf das erzeugte Speichermaterial wird das im Speichermaterial enthaltene Elektro ^¬ denmaterial dann wieder frei gesetzt und an die Spitze der Elektrode transportiert, wo es ich zur Verlängerung der Elektrode im laufenden Betrieb der Entladungslampe anlegt. Mit dem Verfahren wird somit die Möglichkeit ge ^¬ geben, dass im laufenden Betrieb der Entladungslampe die Länge der Elektrode bedarfsabhängig eingestellt werden kann und somit ein unerwünschter zu großer Elektroden- rückbrand verhindert werden kann. Eine Elektrode kann so- mit individuell reversibel selbständig im Betrieb der Lampe wieder vergrößert werden, so dass zu große Elektro ^¬ denabstände zwischen zwei Elektroden einer Entladungslampe verhindert werden können. Dadurch kann auch verhindert werden, dass die Lampe im Betrieb aufgrund eines zu gro- ßen Elektrodenrückbrands und eines daraus resultierenden zu großen Abstands zwischen beiden Elektroden erlischt.

Vorzugsweise wird die Längenveränderung der Elektrode im Betrieb der Entladungslampe automatisch gesteuert durch ^¬ geführt. Durch diese Vorgehensweise kann somit ein sich selbst regulierendes System geschaffen werden, welches selbständig einen zu großen Elektrodenrückbrand erkennt und insbesondere die wiederum erforderliche Verlängerung der Elektrode automatisch startet und durchführt.

Besonders bevorzugt erweist es sich, wenn das Freisetzen des im gebildeten Speichermaterial enthaltenen Elektro- denmaterials im Betrieb der Entladungslampe bedarfsabhän ^¬ gig durchgeführt wird. In diesem Falle kann eine bedarfs ^¬ abhängige Steuerung durch einen Lampennutzer und somit eine Person gestartet werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine derartige überwachung und eigen- ständige Durchführung durch eine automatische Steuerung abhängig von einem Erkennen einer erforderlichen Längenvergrößerung der Elektrode durchgeführt wird. Insbesonde ^¬ re kann in diesem Zusammenhang als Parameter die elektrische Spannung herangezogen werden. Beispielsweise steigt diese Spannung mit größer werdendem Abstand zwischen E- lektroden und somit bei einem unerwünschten Elektrodenrückbrand an, wobei dann bei einem übersteigen eines vorgebbaren oder vordefinierbaren Spannungsschwellwert durch die aktuelle Spannung erkannt werden kann, dass der E- lektrodenrückbrand in einem kritischen Bereich angelangt ist, welcher für den Betrieb der Entladungslampe nachtei ^¬ lig ist, wodurch dann automatisch gesteuert das Erzeugen des Speichermaterials und/oder insbesondere das Freiset ^¬ zen des in dem Speichermaterial gespeicherten Elektroden- materials durchgeführt werden kann und auch dann das au ^¬ tomatische Transportieren dieses freigesetzten Elektro-

denmaterials zur Spitze der Elektrode und dem dann nach ^¬ folgenden Anlegen dieses Elektrodenmaterials an der Spit ^¬ ze erfolgen kann. Das erforderliche Längenwachstum der Elektrode im laufenden Betrieb der Entladungslampe kann vorzugsweise dosiert erfolgen, so dass sowohl die Dauer des Zuwachses als auch die mengenmäßige Freisetzung des Speichermaterials individuell eingestellt werden können. Sowohl die zeitliche Dauer einer Verlängerung der Elektrode und/oder als auch die Zugabe des freigesetzten E- lektrodenmaterials aus dem Speichermaterial kann dadurch situationsspezifisch variiert werden.

Vorzugsweise werden als Füllmaterialien zumindest ein E- delgas und ein Metallhalogenid und/oder Quecksilber eingebracht und als erstes Füllmaterial ein zusätzliches Ha- logen oder Halogenid eingebracht. .

Als bevorzugt erweist es sich, wenn zusätzlich als Halo ^¬ gen Brom oder Jod in den Entladungsraum eingebracht wird

Besonders bevorzugt erweist es sich, wenn das Speicherma ^¬ terial eine Dissoziationstemperatur aufweist, welche auf die Temperatur der Elektrodenspitze im Betrieb der Entla ^¬ dungslampe abgestimmt wird. Durch eine derartige Spezifi ^¬ kation des Halogens kann gewährleistet werden, dass die entsprechende Verbindung des Halogens mit dem Elektroden ^¬ material nicht bei einer zu niedrigen Temperatur dissozi- iert und damit unerwünschter Weise eine Freisetzung des gespeicherten Elektrodenmaterials erzeugt. Insbesondere kann durch eine derartige Temperaturabstimmung besonders vorteilhaft erreicht werden, dass dann das freigesetzte Elektrodenmaterial auch besonders bevorzugt zur Elektro-

denspitze transportiert wird, um sich dort zur Verlänge ^¬ rung der Elektrode anzulagern.

Vorzugsweise wird das erste Füllmaterial mit einer um zu ^¬ mindest 100 % höheren Konzentration als im Betrieb ohne eine zusätzliche automatische Längenveränderung der E- lektrode eingebracht. Besonders bevorzugt erweist es sich, wenn in diesem Zusammenhang eine erhebliche Menge zusätzliches Halogen der Lampe zugeführt ist. Das Halogen verbindet sich mit dem verdampfenden Elektrodenmaterial, insbesondere Wolfram und Sauerstoff, während des Lampen ^¬ betriebs. Die Wolframhalogenide und Wolframoxyhalogenide zerfallen an besonders heißen Stellen innerhalb des Ent ^¬ ladungsgefäßes, so dass Wolfram letztendlich zurück zur Elektrode transportiert wird und sich nicht an der Wand der Entladungsgefäße absetzt. Durch diesen Prozess kann vorteilhaft erreicht werden, dass keine Schwärzung des Entladungsgefäßes auftritt.

Wolframhalogenide können beispielsweise WBr ₄ oder WI ₄ sein. Wolframoxyhalogenide können beispielsweise WC^Br ₂ oder WO ₂ I ₂ sein.

Bei einer im Vergleich dazu noch höheren Dosierung des Halogens kommt es zu einem zusätzlichen vorteilhaften Effekt. Es wird dann das Wachstum von Kristalliten in der Umgebung der Spitze der Elektrode bewirkt, die nach und nach aufschmelzen. Somit findet ein Transport von dem E- lektrodenmaterial, insbesondere Wolfram, zur Elektroden ^¬ spitze statt, so dass sich der Elektrodenabstand zwischen den beiden Elektroden verringert. Der Elektrodenrückbrand kann dadurch selbstregelnd ausgeglichen werden.

Um den beschriebenen Effekt in besonders vorteilhafter Weise auch noch individuell und situationsabhängig steuern zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Lampenkolben bzw. das Entladungsgefäß mit Kältefallen ausgebildet wird.

Ist die Temperatur an diesen „kalten" Stellen gering genug, kondensiert hier eine gewisse Menge des Speicherma ^¬ terials, insbesondere Wolframhalogenide und Wolframoxyha- logenide, aus und wird somit dem Kreisprozess entzogen. Der Transport von Elektrodenmaterial, insbesondere Wolf ^¬ ram, an die Spitze der Elektroden wird somit verlangsamt und vom Rückbrand der Elektroden kompensiert bzw. überkompensiert .

Soll eine Verringerung des Elektrodenabstands bewirkt werden, so kann dann situationsabhängig die Temperatur an lokalen Stellen, an denen Speichermaterial auskondensiert und gespeichert wird, erhöht werden, so dass dieses wie ^¬ der verdampft wird. Dadurch wird das in dem Speichermate ^¬ rial gespeicherte Elektrodenmaterial wieder freigesetzt und zur Elektrodenspitze transportiert. Das zusätzliche erste Füllmaterial, insbesondere ein Halogen oder ein Ha- logenid, in der Atmosphäre des Entladungsgefäßes sorgt dann für den gewünschten Materialtransport an die Spitze der Elektroden.

Bevorzugt erweist es sich, wenn die Füllmaterialien so zusammengesetzt sind, dass unter den gegebenen Tempera ^¬ tur- und Druckverhältnissen in dem Lampenkolben und somit auch in dem Entladungsraum keine anderen Bestandteile der Füllmaterialien als das erste Füllmaterial mit dem Elekt- rodenmaterial in Form des Speichermaterials auskondensie-

ren. In diesem Zusammenhang ist eine Edelgasfüllung besonders vorteilhaft.

Bevorzugt erweist es sich, wenn zur gesteuerten Erzeugung des Speichermaterials lokal eine Kühlung des Lampenkol- bens durchgeführt wird, um dadurch die Auskondensation des Speichermaterials gezielt und örtlich spezifisch ge ^¬ währleisten zu können.

Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Kühlung abhängig von dem bedarfsabhängigen Erzeugen von Speichermaterial und/oder dem bedarfsabhängigen Verlängern einer Elektrode automatisch eingestellt wird. Auch dadurch kann die Kühlung sowohl zeitlich als auch im Hinblick auf ihre Stärke individuell eingestellt und va ^¬ riiert werden. Die dadurch erreichbaren Speichermaterial- mengen und deren örtliche Ablagerung sowie auch dann deren bedarfsgerechte Verdampfung zur Freisetzung des gespeicherten Elektrodenmaterials kann dadurch sehr präzise und exakt erfolgen.

Vorzugsweise wird durch die lokale Kühlung des Lampenkol- bens Speichermaterial auskondensiert und lagert sich als Festkörpermaterial im Lampenkolben ortsspezifisch an. Insbesondere wird die Kühlung lokal so durchgeführt, dass die Anlagerung des auskondensierten Speichermaterials im Lampenkolben örtlich genau vorgegeben wird.

Insbesondere wird die Anlagerung des auskondensierten Speichermaterials in einem Schattenbereich der Elektrode durchgeführt. Als Schattenbereich einer Elektrode werden in diesem Zusammenhang diejenigen Bereiche bezeichnet, welche auf die Lichtemissionen der Lampe nicht dahinge-

hend störend einwirken, dass an den auskondensierten Speichermaterial Lichtstreuung und Lichtabsorption stört.

Die Steuerung des Elektrodenabstands erfolgt somit bevor ^¬ zugter Weise durch eine regelbare Kühlfalle. Das zusätz- liehe dem Entladungsraum zugefügte erste Füllmaterial, insbesondere ein Halogen oder ein Halogenid, ist daher vorzugsweise so auszuwählen, dass es als Wolfram- bzw. Wolframoxyhalogenid nur in der Nähe der besonders heißen Elektrodenspitzen zerfällt. Das Entladungsgefäß wird in einem Bereich bevorzugt gekühlt, an dem sich die Haloge ^¬ nide absetzen können.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kühlung durch einen den Lampenkolben von außen anströmenden Luftstrom und/oder einen Flüssigkeitsstrom durchgeführt wird. Da- durch kann eine einfache örtliche Kühlung ermöglicht wer ^¬ den, welche aufwandsarm bereitgestellt und bedient werden kann. Darüber hinaus ist dadurch auch eine ausreichende Effektivität der Kühlung und eine entsprechende örtliche Präzisierung der Kühlstellen möglich.

Der Lampenkolben bzw. das Entladungsgefäß kann auch von seiner grundsätzlichen Bauform quasi eine integrierte Kühlfalle aufweisen. Die Kühlfalle kann dann beispiels ^¬ weise aktiv beheizt werden oder es kann eine Vorrichtung zum Wärmestau angebracht werden. Insbesondere kann bei einer derartigen Wärmestauvorrichtung wiederum eine selbstregulierende Heizung ermöglicht werden. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise als Wärmestauvorrichtung ein Wärmekolben vorgesehen sein, welcher sich über einen Speicherbereich, in dem das auskondensierte Speichermate- rial enthalten ist, zumindest teilweise überstülpt oder

diesen zumindest teilweise umgibt. In diesem Speicherbe ^¬ reich, welcher vorzugsweise als Fortsatz an dem Entladungsgefäß und dort insbesondere an einem bauchigen Mit ^¬ telteil des Entladungsgefäßes angeordnet ist, kann dann diese Wärmestauvorrichtung übergestülpt sein. Die Wärme ^¬ stauvorrichtung kann an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite beschichtet sein, und insbesondere mit ei ^¬ nem Wärmestrahlung reflektierenden Material beschichtet sein. Insbesondere kann dadurch beispielsweise eine Ver- Spiegelung vorgesehen sein, so dass die Wärmestauvorrichtung quasi als Wärmebehälter dient. Dadurch kann eine bedarfsabhängige Erwärmung des in dem insbesondere als Fortsatz ausgebildeten Speicherbereichs erreicht werden und dadurch auch die Erwärmung des darin gespeicherten Speichermaterials präzise und bedarfsgerecht ermöglicht werden .

Bevorzugt wird zur Freisetzung des Elektrodenmaterials aus dem Speichermaterial der Lampenkolben über die Verdampfungstemperatur des Speichermaterials lokal erwärmt. Dadurch verdampft das Speichermaterial und kann zum Mate ^¬ rialtransport des Elektrodenmaterials vorzugsweise zur Spitze der Elektroden beitragen, da dort eine Temperatur im Betrieb der Entladungslampe herrscht, die im Wesentli ^¬ chen größer oder zumindest ähnlich der Dissoziationstem- peratur im Betrieb der Lampe ist.

Vorzugsweise wird das Speichermaterial in einem an das bauchige Mittelteil des Lampenkolbens angeordneten und als Kühlfalle ausgebildeten rohrartigen Fortsatz auskondensiert. Insbesondere wird dann zur Freisetzung des E- lektrodenmaterials aus dem Speichermaterial dieser Fort ^¬ satz von außen geheizt. In diesem Zusammenhang kann eine

einfache Heizvorrichtung vorgesehen sein oder beispielsweise die bereits oben genannte Wärmestauvorrichtung eingesetzt sein.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Temperatur der Kühlfalle durch die Lage des Lampenkolbens geregelt wird. In diesem Zusammenhang kann als Ausgangsstellung diejenige vorgesehen werden, bei der der Fortsatz zunächst nach unten gerichtet ist. Durch Drehen des Lampenkolbens dahingehend, dass der Fortsatz nach oben orien- tiert wird und sich gegenüber der Ausgangsstellung auf einem höheren Niveau befindet, kann auch hier der physikalische Effekt der Erwärmung ausgenützt werden, da es an der oberen Stelle wärmer ist als an der unteren Stelle.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Elektroden- rückbrand kompensiert und insbesondere situations- und bedarfsabhängig individuell kompensiert werden. Insbesondere nach einem Rückbrand kann somit wiederum eine ge ^¬ wünschte Länge hergestellt werden. Die Brennspannung wird somit reduziert und die Fokussierbarkeit der Lichtquelle verbessert. Die Lebensdauer der Lampe kann somit erhöht werden .

Eine erfindungsgemäße Entladungslampe umfasst einen Lam ^¬ penkolben, welcher ein bauchiges Mittelteil aufweist, in dem eine Entladungslampe ausgebildet ist. In den Entla- dungsraum erstrecken sich zumindest eine längliche Elekt ^¬ rode, insbesondere zwei Elektroden, wobei in den Entla ^¬ dungsraum Füllmaterialien eingebracht sind. Das Füllmate ^¬ rial weist zumindest ein erstes Füllmaterial auf, welches im Betrieb der Entladungslampe mit verdampftem Elektro- denmaterial chemisch verbindbar ist und durch die Verbin-

düng ein Speichermaterial für das Elektrodenmaterial im Lampenkolben erzeugbar ist. Abhängig von einer Temperatureinwirkung auf das Speichermaterial ist das im Spei ^¬ chermaterial enthaltene Elektrodenmaterial wieder frei- setzbar und das freigesetzte Elektrodenmaterial ist zur Verlängerung der und Anlagerung an der Elektrode an der Spitze der Elektrode transportierbar. Ein unerwünschter Elektrodenrückbrand und eine damit verbundene unerwünsch ^¬ te Beeinträchtigung der Entladungslampe im Betrieb kann dadurch verhindert werden. Nicht zuletzt kann dadurch auch die Lampenlebensdauer erhöht werden.

Vorzugsweise umfasst die Entladungslampe eine Kühlfalle zum Auskondensieren von Speichermaterial aus dem gasförmigen Material im Entladungsraum im Betrieb der Entla- dungslampe. Die Kühlfalle weist vorzugsweise ein den Lam ^¬ penkolben von außen lokal anströmendes Kühlgebläse auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kühlfalle eine den Lampenkolben von außen mit flüssigem Medium kühlende Einrichtung aufweist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Kühlfalle einen am Mittelteil des Entladungsgefäßes ange ^¬ ordneten insbesondere rohrartigen Fortsatz aufweist, in den das Speichermaterial aufgrund der niedrigen Tempera ^¬ tur im Vergleich zum benachbarten Entladungsraum situationsabhängig auskondensierbar ist. Das auskondensierte Speichermaterial ist vorzugsweise zur bedarfsabhängigen Wiederfreisetzung des darin enthaltenen Elektrodenmaterials spezifisch erwärmbar.

Insbesondere ist das erste Füllmaterial ein Halogen oder ein Halogenid. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Menge von erstem Füllmaterial, ins ^¬ besondere ein Halogen oder ein Halogenid, größer ist,

insbesondere wesentlich größer ist, insbesondere um zu ^¬ mindest 100 % größer ist, als die Menge von erstem Füll ^¬ material, die bei einem Betrieb ohne eine zusätzliche au ^¬ tomatische Längenveränderung der Elektrode eingebracht ist. Gerade durch eine derartige besonders große Erhöhung dieser Menge dieses spezifischen ersten Füllmaterials kann der Effekt der Speichermaterialbildung und der anschließenden Freisetzung durch Erwärmung des Speichermaterials besonders effektiv und im Hinblick auf die Elekt- rodenverlängerung eingesetzt werden.

Insbesondere weist das Speichermaterial eine Dissoziati ^¬ onstemperatur auf, welche nahe oder kleiner der Temperatur einer Elektrodenspitze im Betrieb der Entladungslampe ist. Durch diese Spezifizierung kann in besonders vor- teilhafter Weise erreicht werden, dass nach dem Freiset ^¬ zen des Füllmaterials aus dem Speichermaterial dieses be ^¬ sonders bevorzugt automatisch in Richtung der Elektrodenspitze transportiert wird, um sich dort anlagern zu kön ^¬ nen .

Nachfolgend wird nochmals im Zusammenhang der Ablauf des steuerbaren Elektrodenwachstums dargelegt. Während des Lampenbetriebs kommt es zur Verdampfung von Elektrodenma ^¬ terial. Das erste Füllmaterial verbindet sich mit dem E- lektrodenmaterial und wird zum Speichermaterial. Nun hat das Speichermaterial zwei Möglichkeiten:

Zum einen kommt es in die Nähe der heißen Elektrodenspit ^¬ zen und zerfällt dort zum Elektrodenmaterial, das sich an die Spitzen anlagert und dem ersten Füllmaterial. Dies bewirkt einen Materialtransport zu den Spitzen der Elekt- roden.

Des Weiteren kann das Speichermaterial im Entladungsgefäß eine Stelle finden, die kalt genug ist, um dort auszukon- densieren. Damit ist das Speichermaterial fest. Das ge ^¬ bundene erste Füllmaterial ist der Atmosphäre des Entla- dungsgefäßes entzogen und kann nicht am Materialtransport partizipieren .

Die Menge, die auskondensiert ist über regelbare Kühlfal ^¬ len steuerbar. Damit ist auch der Materialtransport steu ^¬ erbar .

Es können Halogene (Br, I) oder Halogenide (= Halogenverbindungen) WBr ₄ , WO ₂ Br ₂ , HBr, ... als erstes Füllmaterial eingesetzt werden.

Es kann auch sein, dass das erste Füllmaterial beim Lam ^¬ penbetrieb zerfällt (z. B. HBr, oder andere Halogenide) und nur ein Bestandteil, z. B. das Halogen Br, sich mit dem Elektrodenmaterial zum Speichermaterial verbindet. In diesem Fall kehrt das erste Füllmaterial (HBr) möglicher ^¬ weise nicht wieder in diese Verbindung zurück (H kann aus dem Entladungsgefäß durch das Glas diffundieren) .

Das erste Füllmaterial kann muss aber nicht gasförmig bei Raumtemperatur sein (WBr ₄ ) .

Den Elektrodenabstand möglichst konstant zu halten ist besonders Vorteilhaft bei Reflektorlampen. Der Grund ist, dass sich die Fokussierbarkeit des Lichts verschlechtert, wenn sich die Bogenlänge vergrößert. Die Möglichkeit den Elektrodenabstand im Betrieb, z. B. nach mehreren 100 Stunden Brenndauer, wieder auf den Ausgangswert zu bringen bedeutet, dass diese Lampe dann in der Anwendung wie ^¬ der mehr Licht bringt.

Außerdem kann durch einen Regelkreislauf der genaue E- lektrodenabstand definiert eingestellt werden. Eine kurz ^¬ fristige Erhöhung des Stroms oder eine Auslassung von Kommutation bei AC-betriebenen Lampen lässt den Elektro- denabstand wachsen. Die Regelung der Kühlfalle kann nun die Elektroden wieder ein Stück zusammenwachsen lassen.

Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an- hand von schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsge ^¬ mäßen Entladungslampe;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Entladungslampe;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungs ^¬ gemäßen Entladungslampe;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungs ^¬ gemäßen Entladungslampe;

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungs ^¬ gemäßen Entladungslampe; und

Fig. 6a, 6b je eine Darstellung von zwei verschiedenen Stellungen einer erfindungsgemäßen Entladungslampe im Hinblick auf eine Kühlfallenregelung.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Ele ^¬ mente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Entladungslampe 1 gezeigt, welche ein Entladungsgefäß in Form eines Lampenkolbens 2 aufweist. Der Lampenkolben 2 weist zwei Kolbenhälse 3 und 4 auf, welche sich diametral von einem bauchigen Mittelteil 5 des Entladungsgefäßes 2 erstrecken. Im Inneren des bauchigen Mittelteils 5 ist ein Entladungsraum 6 ausgebildet. In dem Entladungsraum 6 sind Füllmaterialien 7 eingebracht. Diese können bei ^¬ spielsweise Edelgase, Metallhalogenide und/oder Quecksil ^¬ ber umfassen. Darüber hinaus umfassen die Füllmaterialien 7 ein erstes Füllmaterial 8, welches im Ausführungsbei ^¬ spiel ein zusätzliches Halogen oder ein Halogenid ist.

Im Ausführungsbeispiel ist die Entladungslampe 1 als Xe- non-Kurzbogen-Hochdruckentladungslampe (XBO) ausgebildet. Sie kann jedoch auch als anderweitiger Entladungslampentyp ausgebildet sein. Als erstes Füllmaterial 8 wird im Ausführungsbeispiel das Halogen Brom verwendet, welches in Form von HBr in den Entladungsraum 6 mit einer beispielhaften Konzentration von 4000 ppm eingebracht werden kann. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass auch andere Halogene als erstes Füllmaterial 8 ein ^¬ gebracht werden können und auch darüber hinaus unter- schiedliche Konzentrationen vorgesehen sein können.

Darüber hinaus umfasst die Entladungslampe 1 zwei stab- förmige Elektroden 9 und 10, welche sich jeweils über die Kolbenhälse 3 bzw. 4 in den Entladungsraum 6 hineinerstrecken. Die Elektroden 9 und 10 sind mit ihren Spit-

zen 11 und 12 einander zugewandt, aber beabstandet zueinander angeordnet .

Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Elektroden 9 und 10 aus hochreinem Wolfram als Elektrodenmaterial ausge- bildet.

Darüber hinaus umfasst die Entladungslampe 1 eine Kühl ^¬ falle, welche in Fig. 1 als separates Kühlgebläse 13 aus ^¬ gebildet ist. Mit dem Kühlgebläse 13 kann ein Kühlluft ^¬ strom 14 erzeugt werden, welcher lokal und spezifisch an bestimmten Stellen von außen an das Entladungsgefäß 2 angeströmt werden kann.

Zum Ausbilden einer spezifischen Länge einer Elektrode 9 bzw. 10 wird im Betrieb der Entladungslampe 1 ein Spei ^¬ chermaterial 15 erzeugt, welches durch das erste Füllma- terial 8 und dem sich damit verbindenden verdampften E- lektrodenmaterial, nämlich Wolfram, zusammensetzt. Das Halogen Brom verbindet sich mit dem verdampfenden Wolfram und Sauerstoff während des Lampenbetriebs. Die daraus entstehenden Wolframhalogenide bzw. Wolframoxyhalogenide werden dann durch die Kühlfalle 13 und durch den Kühlluftstrom 14 abgekühlt und kondensieren dadurch aus. Durch die ganz spezifische örtliche Anströmung des Kühl ^¬ luftstroms 14 wird im Ausführungsbeispiel gewährleistet, dass das Auskondensieren und Ablagern der Speichermateri- alien 15 als Festkörpermaterial in einem Schattenbereich 16 der Elektrode 10 erfolgt. Der Schattenbereich 16 defi ^¬ niert sich somit im Ausführungsbeispiel in einem Bereich, welcher sich quasi hinter der Elektrodenspitze 12 befindet und möglichst nahe am Bereich der Innenwand des Mit- telteils 5 im Bereich der Einmündung der Elektrode 12 in

den Kolbenhals 4 ausgebildet ist. Dadurch wird die Lichtemission der gesamten Entladungslampe 1 durch die dort örtlich spezifisch gelagerten Speichermaterialien 15 nicht beeinträchtigt, da das Streuen oder Absorbieren von Licht durch diese Speichermaterialien 15 nicht störend wirkt .

Das erste Füllmaterial 8 ist in der gezeigten Ausführung höher, insbesondere wesentlich höher, dosiert, als dies dann der Fall wäre, wenn der Betrieb der Entladungslampe 1 ohne eine sich derartig selbständig regelnde und steu ^¬ ernde Längeneinstellung der Elektrode vorgesehen ist.

Durch diese höhere Dosierung des Halogens kommt es zu dem zusätzlichen Effekt, dass das Wachstum von Kristalliten in der Umgebung der Spitze 11 bzw. 12 der Elektroden 9 und 10 bewirkt wird, die nach und nach aufschmelzen. So ^¬ mit findet ein Transport von Wolfram zur Elektrodenspitze 9 bzw. 10 statt, so dass sich der Elektrodenabstand ver ^¬ ringert .

Um in diesem Zusammenhang die Verlängerung der Elektrode in ungewünschter Weise verhindern zu können, wird durch die Ausgestaltung der Kältefallen, im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch die spezifische örtliche Anströmung des Lampenkolbens 2 mit dem Kühlluftstrom 14, eine steu ^¬ erbare Einstellung der Elektrodenlänge bewirkt. Indem so- mit eine entsprechende Abkühlung an diesen speziellen Stellen, im Ausführungsbeispiel in dem Schattenbereich 16, erreicht wird, kann an diesen dann ausreichend kalten Stellen eine Auskondensierung des Speichermaterials, ins ^¬ besondere der Wolframhalogenide bzw. Wolframoxyhalogeni- de, bewirkt werden und dieses Speichermaterial wird somit

dem Kreisprozess entzogen. Der Transport von Wolfram an die Spitzen 11 und 12 der Elektroden 9 und 10 wird somit verlangsamt und zeitweise gewollt vom Rückbrand der E- lektroden 9 und 10 kompensiert bzw. überkompensiert.

Soll dann eine Verringerung des Elektrodenabstands be ^¬ wirkt werden und der Elektrodenrückbrand nicht weiter fortschreiten, so wird die Temperatur an den Stellen, an denen die Wolframhalogenide bzw. Wolframoxyhalogenide 15 auskondensiert sind, erhöht, so dass dieses Speichermate- rial 15 in dem Schattenbereich 16 verdampft. Das Spei ^¬ chermaterial zerfällt an den Spitzen 11 ,12 der Elektro ^¬ den 9, 10 in seine Bestandsteile, nämlich Wolfram, ein Halogen und gegebenenfalls Sauerstoff. Das Wolfram lagert sich an der Elektrode 9, 10 an. Es findet also ein WoIf- gangmaterialtransport in Richtung der Elektrodenspitzen 11, 12 statt.

Besonders begünstigt wird dies dann, wenn unter den gege ^¬ benen Temperatur- und Druckverhältnissen in der Lampe keine anderen Bestandteile der Füllmaterialien auskonden- sieren. In diesem Zusammenhang ist eine Edelgasfüllung besonders vorteilhaft. Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn das erste Füllmaterial, nämlich das Ha ^¬ logen, an die Temperaturen in der Entladungslampe abgestimmt ist, so dass das Wolfram bevorzugt an die Elektro- denspitzen 11 und 12 transportiert wird. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Dissozia ^¬ tionstemperatur des Speichermaterials 15 bestehend aus dem Halogenid, das sich aus dem Halogen des ersten Füll ^¬ materials 8 und dem Material der Elektroden 9 und 10 bil- det, auf die Temperatur der Elektroden spitzen 11 und 12 im Betrieb der Entladungslampe abgestimmt wird und diese

zumindest sehr ähnlich sind. Denn genau dann kann der automatische und vorzugsweise Transport der freigesetzten Elektrodenmaterialien aus dem Speichermaterial 15 zielge ^¬ richtet zu den Spitzen 11 und 12 erfolgen und die Anlage- rung daran begünstigt werden.

Es kann somit automatisch gesteuert die Längenveränderung der Elektrode situations- und bedarfsabhängig eingestellt werden. In diesem Zusammenhang kann die Aktivierung des Gebläses 13 zur Erzeugung des Kühlluftstroms 14 im Be- trieb der Entladungslampe durch einen Nutzer aktiviert und deaktiviert werden. Bevorzugt ist in diesem Zusammen ^¬ hang vorgesehen, dass dies automatisch durch eine elektronische Steuerung erfolgt. In diesem Zusammenhang kann abhängig von einem oder mehreren physikalischen Betriebs- parametern diese Steuerung des Gebläses 13 erfolgen. Besonders bevorzugt erweist es sich in diesem Zusammenhang, dass die elektrische Spannung zwischen den Elektroden 9 und 10 als ein derartiger Bemessungsparameter herangezogen wird. Durch diesen kann sehr genau festgestellt wer- den, ob ein erwünschter oder unerwünschter Bereich des Elektrodenabstands erreicht oder verlassen wird. In die ^¬ sem Zusammenhang kann dann die bedarfsgerechte Kühlung einerseits und/oder die erwünschte Erwärmung des Spei ^¬ chermaterials 15 andererseits erzeugt werden.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung gezeigt. Bei dieser Ausführung ist eine Kühlfalle 17 realisiert, welche zur Kühlung ein gasförmiges oder flüssiges Medium führt, welches von au ^¬ ßen den Lampenkolben 2 ortsspezifisch umströmt. Auch hier ist die örtlich lokalisierte Kühlung so angebracht, dass das Speichermaterial im Schattenbereich 16 auskonden-

siert. In diesem Zusammenhang kann die Kühlfalle 17 einen Schlauch oder ein Rohr aufweisen, durch welches der Flüssigkeitsstrom oder aber auch ein Gasstrom geführt werden kann .

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung gezeigt. In diesem Zusammenhang ist eine Kühlfalle 18 realisiert, wobei dort Wärme von einer wärmeleitenden Schicht vom Lampenkolben bzw. Entladungsgefäß 2 weggeführt und weiter hinten durch einen Gas oder Flüssigkeitsstrom gekühlt wird. Die wärmeleitende Schicht 19 ist in diesem Zusammenhang an dem Kolbenhals 4 angebracht. Wie zu erkennen ist, erstreckt sie sich an einer Seite des Lampenkolbens 2 bis in den bauchigen Mit ^¬ telteil 5, so dass auch hier wiederum eine Auskondensie- rung des Speichermaterials 15 im Schattenbereich 16 er ^¬ folgt .

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem eine Kühlfalle 20 realisiert ist. Die Kühlfalle 20 ist in diesem Zusammenhang als Fortsatz 21 an dem bau- chigen Mittelteil 5 ausgebildet. Der Fortsatz 21 ist rohrartig ausgebildet und erstreckt sich seitlich geneigt nach unten vom Mittelteil 5 weg. Auch hier kann aufgrund der niedrigeren Temperatur im Vergleich zum restlichen Bereich im Entladungsraum 6 ein Auskondensieren des Spei- chermaterials ermöglicht werden, welches sich dann als Speichermaterial 15 in dem Fortsatz 21 ablegt. Zum Frei ^¬ setzen des in dem Speichermaterial 15 gespeicherten E- lektrodenmaterials ist eine aktive Heizvorrichtung 22 vorgesehen, welche beispielsweise an der Außenseite des Fortsatzes 21 angebracht sein kann. Das Aktivieren und Deaktivieren der Heizung 22 kann elektronisch gesteuert

erfolgen. Mit dieser Heizvorrichtung 22 kann die Temperatur der Kühlfalle 20 geregelt werden und somit das Kon ^¬ densat in seine Gasphase überführt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in einer schemati- sehen Darstellung gemäß Fig. 5 gezeigt. Bei dieser Ausführung ist wiederum der Fortsatz 21 ausgebildet, welcher eine Kühlfalle darstellt. Darüber hinaus ist eine Wärme ^¬ stauvorrichtung 23 vorgesehen, welche den Fortsatz 21 zumindest teilweise umgibt. Die Wärmestauvorrichtung 23 kann in diesem Zusammenhang eine aufsetzbare Hülle sein, welche an ihrer Innenseite und/oder an ihrer Außenseite beschichtet ist. Die Beschichtung ist insbesondere als Verspiegelung ausgebildet, so dass durch Wärmereflexion die Wärme darin erhalten werden kann und zur Erwärmung des Speichermaterials 15 führt. Auch dadurch kann die Temperatur der Kühlfalle 21 eingestellt werden und somit das Kondensat zum Verdampfen gebracht werden.

Eine weitere Realisierungsform ist in den Fig. 6a, 6b gezeigt. Bei dieser Vorgehensweise wird in einer Ausgangs- Stellung des Entladungsgefäßes 2, welche durch das linke Bild (Fig. 6a) gezeigt ist, der Fortsatz 21 nach unten orientiert positioniert. Dadurch kann aufgrund der Tempe ^¬ raturbedingungen ein Auskondensieren und Ablagern des Speichermaterials als Festkörpermaterial in dem Fortsatz 21 erreicht werden. Soll dann das Speichermaterial 15 wieder verdampft werden, um den Transport des Elektrodenmaterials über die Gasphase zu ermöglichen und das Elekt ^¬ rodenmaterial zur Anlagerung an die Spitzen 11 und 12 der Elektroden 9 und 10 durch Dissoziation freizugeben, wird das Entladungsgefäß 2 nach oben gedreht, insbesondere um 180°, so dass der Fortsatz 21 nach oben orientiert ange-

ordnet ist und somit aufgrund der thermodynamischen Be ^¬ dingungen an dieser im rechten Bild gemäß Fig. 6b gezeigten Endstellung eine Erwärmung auftritt. Auch dadurch kann die Verdampfung des Speichermaterials 15 erreicht werden.

Einzelne oder mehrere Merkmale eines Ausführungsbeispiels können mit anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden .