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WO2013056929A1 - Mercury vapor short arc lamp for dc operation with circular process - Google Patents

Mercury vapor short arc lamp for dc operation with circular process Download PDF

Info

Publication number
WO2013056929A1
WO2013056929A1 PCT/EP2012/068164 EP2012068164W WO2013056929A1 WO 2013056929 A1 WO2013056929 A1 WO 2013056929A1 EP 2012068164 W EP2012068164 W EP 2012068164W WO 2013056929 A1 WO2013056929 A1 WO 2013056929A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mercury
arc lamp
lamp according
vapor short
mercury vapor
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/068164
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Morkel
Original Assignee
Osram Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
Priority to US14/352,060 priority Critical patent/US20140252945A1/en
Publication of WO2013056929A1 publication Critical patent/WO2013056929A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84—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
    • 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
    • H01J61/18—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent
    • H01J61/20—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent mercury vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/24—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J61/26—Means for absorbing or adsorbing gas, e.g. by gettering; Means for preventing blackening of the envelope

Definitions

  • the invention relates to a mercury vapor short arc lamp according to the preamble of patent claim 1.
  • Mercury-vapor short-arc lamps (such as OSRAM HBO) are mainly used in the semiconductor industry, as a so-called i-line lamps preferably emit useful ⁇ radiation in the wavelength range around 365 nm (microchip lithography) or as so-called LCD-lamps preferably emit useful radiation in the wavelength range 350 to 450 nm (LCD lithography).
  • DE 102 09 426 A1 discloses a DC-operated mercury vapor short arc lamp for applications in i-line (365 nm) microlithography.
  • This lamp has an ellipsoidal discharge vessel (lamp vessel) which encloses an anode and a cathode made of tungsten and which contains a filling of noble gas and mercury.
  • a problem in the operation of mercury vapor arc lamps is the evaporation (sputtering effect) of electrode material (eg tungsten) and the consequent blackening of the inner wall of the lamp bulb, which leads to reduced radiation power and increased bulb temperature.
  • electrode material eg tungsten
  • halogens reduce the blackening of the lamps ⁇ piston during the operating time by the so-called halogen cycle.
  • the sequence of the halogen ⁇ cyclic process can be represented as follows. Due to the high operating temperature in the bulb, the tungsten atoms evaporate from the cathode and anode. Most of these are trapped by the halogens to form halogen compounds rather than settling on the bulb wall. The darkness of the lamp bulb is thereby significantly reduced.
  • the object of the present invention is to provide for mercury vapor short arc lamps with mercury concentrations of up to about 60 mg / cm 3 in DC operation a circular process available, which also at lower temperatures (cold spot temperature) inside the lamp works effectively, so that a blackening of the inner wall of the lamp envelope can be effectively prevented.
  • the present invention relates to a mercury vapor short arc lamp, with a arranged in an interior of a Entla ⁇ tion vessel cathode and anode, which is characterized in that the atmosphere in the interior contains at least one halogen or a halogen compound and the mercury density in the interior in so-called i - Line (narrowband ultraviolet emission at 365 nm) mercury vapor short arc lamps (eg OSRAM HBO lamps for i-line lithography) is between 1 and 3 mg / cm 3 or in so-called broadband ultraviolet mercury short arc lamps (eg OSRAM HBO lamps for LCD Lithography) between 20 and 60 mg / cm 3 .
  • i - Line narrowband ultraviolet emission at 365 nm
  • This solution has the advantage that a halogen circuit process, in particular in HBO i-Line and LCD lamps, can be realized despite low operating temperatures (temperature inside the discharge vessel).
  • concentration ranges of halo ⁇ gene or a halogen compound are given, with Quecksilberkonzent- configurations even with mercury vapor short-arc lamps to about 60 mg / cm 3 enables effective halogen cycle, and in which there are no unwanted over-reaction of the cycle.
  • halogens or halogen compounds are characterized in particular by the fact that they are very can dose well.
  • the oxygen if necessary inherently contained in these halides as impurities ACCEL ⁇ nigt the desired reaction in the cyclic process.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an HBO discharge lamp according to an embodiment and FIG. 2 shows the life behavior of a HBO 3500W lamp with tungsten oxyhalide addition in the discharge vessel in comparison to two corresponding lamps without tungsten oxyhalide addition.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a two ⁇ -ended high-pressure discharge lamp 1 in Kurzbo- genetic engineering. This has a discharge vessel 4 made of quartz glass with a discharge space 6 and two diametrically arranged on the discharge vessel 4, sealed piston Shafts 8, 10, the free end portions are each provided with ei ⁇ ner base sleeve 11, 12.
  • the electrode rods 14, 16 are electrically conductively connected to the base sleeves 11, 12 via a gas-tight power supply system, not shown in more detail, in each of the two piston shafts 8, 10.
  • the electrode rods 14, 16 are connected to an anode 22 or cathode 24.
  • the bottom cathode 24 is formed with a conical tip to produce high temperatures to ensure a defined arc attachment and sufficient electrode flux due to thermal emission and field emission.
  • the top, thermally highly loaded anode 22 in the figure, for example made of tungsten, is carried out in the we ⁇ sentlichen barrel-shaped, the thermal radiation performance (heat dissipation) is improved by a sufficient dimensioning of the electrode size.
  • the mercury density in the interior 6 of the discharge vessel 4 is preferably between 1-3 mg / cm 3 (i-line lamps) and 20-60 mg / cm 3 (LCD lamps), which corresponds to a low mercury density. In operation, the mercury vapor pressure in the discharge lamp according to the invention is less than 100 bar.
  • the introduced into the atmosphere in the interior 6 of the Entladungsgefä ⁇ SLI 4 halogen and / or halogen compound is preferably a metal oxyhalide, wherein Metalloxyhaloge- halides of rare earths and metals with emission lines in the visible and UV range are excluded.
  • the metal oxyhalide is a tungsten oxyhalide selected from the group consisting of tungsten oxychloride, tungsten oxybromide, tungsten oxyiodide and mixtures thereof. Very particular preference is given to tungsten oxychloride and tungsten oxybromide. Metal oxyhalides are solid and easy to dose.
  • oxygen can be added to the interior space in stoichiometric amounts, which accelerates the cycle process.
  • the concentration of chlorine from the halogen compounds in the atmosphere in the interior should be in a preferred embodiment of the invention in a range of 0.1 - 25 g / cm 3 .
  • the Konzentra ⁇ tion is preferably 0.3 to 100 g / cm 3.
  • the temperature in the interior of the discharge vessel 4 is preferably at most 750 ° C., preferably between 700 ° C. and 600 ° C. (LCD lamps) or 700 ° C. and 500 ° C. (i-line lamps).
  • an inert gas or a mixture of inert gases is furthermore contained in the discharge vessel 4.
  • the inert gas is argon.
  • the vapor pressure of the inert gas (s) in the discharge vessel 4 is preferably between 1 mbar and approximately 5 bar. Due to the high pressure, the tungsten evaporation can be slowed down
  • FIG. 2 shows the time profile 100 of the radiation power of the i-line (365 nm) of an HBO 3500W / PI lamp (about 3500 W / 160 A current intensity), which according to the invention with about 1.2 mg tungsten oxychloride (WO 2 CI 2 ) what was filled corresponds to an effective amount of 0.3 mg of chlorine.
  • tungsten oxychloride WO 2 CI 2
  • 111 that do not contain tungsten ramoxyhalogenid that significantly lower From ⁇ acceptance of the i-line is getting to the ER over time radiation emission. There was no getter used.
  • the mercury filling was 540 mg, the argon filling pressure was 850 mbar. No anode loading was made.
  • a HBO 8000 W / C lamp operated with direct current was filled with 6 mg of WO 2 Cl 2 - which corresponds to an effective amount of 1.5 mg of chlorine - and 600 mbar of argon and 40 g of mercury , This lamp was kept in operation for 960 hours. It showed no discernible blackening, especially not in the lower piston area.

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Abstract

The invention relates to a mercury vapor short arc lamp (1) for DC operation, comprising a cathode (24) and anode (22) arranged in an inner space of a discharge vessel, wherein the atmosphere in the inner space (6) of the discharge vessel (4) comprises at least one halogen or a halogen compound and the mercury density in the inner space is between 1 and 60 mg/cm3.

Description

Beschreibung  description
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe für Gleichstrombetrieb mit Kreisprozess Mercury vapor short arc lamp for DC operation with cyclic process
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf- Kurzbogenlampe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The invention relates to a mercury vapor short arc lamp according to the preamble of patent claim 1.
Stand der Technik State of the art
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampen (z.B. OSRAM HBO®) werden hauptsächlich in der Halbleiterindustrie eingesetzt, und zwar als sogenannte i-Line Lampen, die bevorzugt Nutz¬ strahlung im Wellenlängenbereich um 365 nm emittieren (Mikrochip-Lithografie) bzw. als sogenannte LCD-Lampen, die bevorzugt Nutzstrahlung im Wellenlängenbereich 350 bis 450 nm emittieren (LCD-Lithografie) . Mercury-vapor short-arc lamps (such as OSRAM HBO) are mainly used in the semiconductor industry, as a so-called i-line lamps preferably emit useful ¬ radiation in the wavelength range around 365 nm (microchip lithography) or as so-called LCD-lamps preferably emit useful radiation in the wavelength range 350 to 450 nm (LCD lithography).
Aus der DE 102 09 426 AI ist eine gleichstrombetriebene Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe für Anwendungen in der i- Line (365 nm) Mikrolithografie bekannt. Diese Lampe weist ein ellipsoidförmiges Entladungsgefäß (Lampenkolben) auf, das eine Anode und eine Kathode aus Wolfram umschließt und das eine Füllung aus Edelgas und Quecksilber enthält. DE 102 09 426 A1 discloses a DC-operated mercury vapor short arc lamp for applications in i-line (365 nm) microlithography. This lamp has an ellipsoidal discharge vessel (lamp vessel) which encloses an anode and a cathode made of tungsten and which contains a filling of noble gas and mercury.
Ein Problem beim Betrieb von Quecksilberdampf- Kurbogenlampen ist die Abdampfung (Sputtereffekt) von Elektrodenmaterial (z.B. Wolfram) und die dadurch bedingte, mit zunehmender Betriebsdauer stärker werdende Schwärzung der Innenwand des Lampenkolbens, was zu einer verminderten Strahlungsleistung sowie zu einer erhöhten Kolbentemperatur führt. Es ist bekannt, dass Halogene die Schwärzung des Lampen¬ kolbens während der Betriebszeit durch den sogenannten Halogenkreisprozess verringern. Der Ablauf des Halogen¬ kreisprozesses kann wie folgt dargestellt werden. Auf- grund der hohen Betriebstemperatur im Kolben dampfen die Wolframatome von der Kathode und Anode ab. Die meisten davon werden von den Halogenen unter Bildung von Halogenverbindungen eingefangen, anstatt sich an der Kolbenwand abzusetzen. Die Schwärzung des Lampenkolbens wird dadurch deutlich verringert. A problem in the operation of mercury vapor arc lamps is the evaporation (sputtering effect) of electrode material (eg tungsten) and the consequent blackening of the inner wall of the lamp bulb, which leads to reduced radiation power and increased bulb temperature. It is known that halogens reduce the blackening of the lamps ¬ piston during the operating time by the so-called halogen cycle. The sequence of the halogen ¬ cyclic process can be represented as follows. Due to the high operating temperature in the bulb, the tungsten atoms evaporate from the cathode and anode. Most of these are trapped by the halogens to form halogen compounds rather than settling on the bulb wall. The darkness of the lamp bulb is thereby significantly reduced.
Die Anwendung eines Halogenkreisprozess bei Entladungs¬ lampen mit Quecksilberchemie und Quecksilber- Konzentrationen von über 150 bis 200 mg/cm3 ist bekannt, allerdings müssen dabei im Innern der Lampe Mindesttempe- raturen (Cold Spot Temperatur) von über 800 °C gewährleistet sein, da sonst der Halogenkreisprozess nicht mehr funktioniert . The use of a halogen cycle at discharge ¬ lamps with mercury chemistry and mercury concentrations of about 150 to 200 mg / cm 3 is known, however, having to inside the lamp Mindesttempe- temperatures (cold spot temperature) of about 800 ° C to be guaranteed, since otherwise the halogen cycle process stops working.
Bei Entladungslampen mit Quecksilberchemie und Quecksil¬ ber-Konzentrationen von bis zu 60 mg/cm3 sowie Temperatu- ren im Inneren der Lampe (Cold Spot Temperatur) im Bereich von 500 bis 750 °C ist kein wirkungsvolles Kreis- prozess-Verfahren bekannt, das die Kolbenschwärzung minimieren oder sogar unterbinden könnte. In discharge lamps with mercury chemistry and Quecksil ¬ ber-concentrations up to 60 mg / cm 3, and temperatures of the lamp ren inside (cold spot temperature) ranging from 500 to 750 ° C is not effective circular process-method is known which minimize or even prevent bulb blackening.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu se- hen, für Quecksilberdampf-Kurzbogenlampen mit Quecksilber-Konzentrationen von bis ca. 60 mg/cm3 im Gleichstrombetrieb einen Kreisprozess zur Verfügung zu stellen, der auch bei geringeren Temperaturen (Cold Spot Temperatur) im Inneren der Lampe wirkungsvoll funktioniert, so dass eine Schwärzung der Innenwand des Lampenkolbens effektiv verhindert werden kann. The object of the present invention is to provide for mercury vapor short arc lamps with mercury concentrations of up to about 60 mg / cm 3 in DC operation a circular process available, which also at lower temperatures (cold spot temperature) inside the lamp works effectively, so that a blackening of the inner wall of the lamp envelope can be effectively prevented.
Diese Aufgabe wird durch eine Entladungslampe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a discharge lamp having the features of patent claim 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Quecksilberdampf- Kurzbogenlampe, mit einer in einem Innenraum eines Entla¬ dungsgefäßes angeordneten Kathode und Anode, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Atmosphäre im Innenraum min- destens ein Halogen oder eine Halogenverbindung enthält und die Quecksilberdichte im Innenraum bei sogenannten i- Line ( schmalbandige ultraviolette Emission bei 365 nm) Quecksilberdampf-Kurzbogenlampen (z.B. OSRAM HBO Lampen für i-Line Lithographie) zwischen 1 und 3 mg/cm3 liegt bzw. bei sogenannten Breitband-Ultraviolett Quecksilber- Kurzbogenlampen (z.B. OSRAM HBO Lampen für LCD Lithographie) zwischen 20 und 60 mg/cm3. The present invention relates to a mercury vapor short arc lamp, with a arranged in an interior of a Entla ¬ tion vessel cathode and anode, which is characterized in that the atmosphere in the interior contains at least one halogen or a halogen compound and the mercury density in the interior in so-called i - Line (narrowband ultraviolet emission at 365 nm) mercury vapor short arc lamps (eg OSRAM HBO lamps for i-line lithography) is between 1 and 3 mg / cm 3 or in so-called broadband ultraviolet mercury short arc lamps (eg OSRAM HBO lamps for LCD Lithography) between 20 and 60 mg / cm 3 .
Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein Halogenkreispro- zess insbesondere in HBO i-Line und LCD-Lampen trotz niedriger Betriebstemperaturen (Temperatur im Inneren des Entladungsgefäßes) realisiert werden kann. This solution has the advantage that a halogen circuit process, in particular in HBO i-Line and LCD lamps, can be realized despite low operating temperatures (temperature inside the discharge vessel).
Erfindungsgemäß werden Konzentrationsbereiche eines Halo¬ gens oder einer Halogenverbindung angegeben, die auch bei Quecksilberdampf-Kurzbogenlampen mit Quecksilberkonzent- rationen bis ca. 60 mg/cm3 einen effektiven Halogen- Kreisprozess ermöglicht und bei dem keine unerwünschten Überreaktionen des Kreisprozesses stattfinden. According to the invention concentration ranges of halo ¬ gene or a halogen compound are given, with Quecksilberkonzent- configurations even with mercury vapor short-arc lamps to about 60 mg / cm 3 enables effective halogen cycle, and in which there are no unwanted over-reaction of the cycle.
Die Zugabe von Halogenen bzw. von Halogenverbindungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass man sie sehr gut dosieren kann. Der in diesen Halogeniden ggf. inhärent als Verunreinigung enthaltene Sauerstoff beschleu¬ nigt die gewünschte Reaktion im Kreisprozess . The addition of halogens or halogen compounds are characterized in particular by the fact that they are very can dose well. The oxygen if necessary inherently contained in these halides as impurities ACCEL ¬ nigt the desired reaction in the cyclic process.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung fin- den sich in den abhängigen Ansprüchen. Particularly advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment ¬ example. The figures show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine HBO Entladungslampe gemäß einem Ausführungsbeispiel und Fig. 2 das Lebensdauerverhalten von einer HBO 3500W-Lampe mit Wolframoxyhalogenid-Zugabe im Entladungsgefäß im Vergleich zu zwei entsprechenden Lampen ohne Wolframoxyhalogenid-Zugabe . 1 shows a longitudinal section through an HBO discharge lamp according to an embodiment and FIG. 2 shows the life behavior of a HBO 3500W lamp with tungsten oxyhalide addition in the discharge vessel in comparison to two corresponding lamps without tungsten oxyhalide addition.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Gleichstrom betriebenen Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe (OSRAM HBO 3500W/PI) erläutert. Bei dieser Quecksilberdampf- Kurzbogenlampe umfasst die Atmosphäre Quecksilberdampf, eine Halogen oder Halogenverbindung und ein Edelgas als Startergas . Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer zwei¬ seitig gesockelten Hochdruckentladungslampe 1 in Kurzbo- gentechnik. Diese besitzt ein Entladungsgefäß 4 aus Quarzglas mit einem Entladungsraum 6 und zwei diametral am Entladungsgefäß 4 angeordneten, abgedichteten Kolben- Schäften 8, 10, deren freie Endabschnitte jeweils mit ei¬ ner Sockelhülse 11, 12 versehen sind. In den Entladungs¬ raum 6 ragen zwei in den Kolbenschäften 8, 10 verlaufende Elektrodenstäbe 14, 16, zwischen denen während des Lam- penbetriebs eine Gasentladung (Lichtbogen) auftritt. In dem Entladungsraum 6 des Entladungsgefäßes 4 ist eine Füllung aus Quecksilberdampf und Wolframoxyhalogenid und gegebenenfalls einem Inertgas eingeschlossen. The invention is explained below with reference to a DC-operated short-arc mercury vapor lamp (OSRAM HBO 3500W / PI). In this mercury vapor short arc lamp, the atmosphere includes mercury vapor, a halogen or halogen compound and a noble gas as the starting gas. 1 shows a schematic representation of a two ¬-ended high-pressure discharge lamp 1 in Kurzbo- genetic engineering. This has a discharge vessel 4 made of quartz glass with a discharge space 6 and two diametrically arranged on the discharge vessel 4, sealed piston Shafts 8, 10, the free end portions are each provided with ei ¬ ner base sleeve 11, 12. In the discharge ¬ space 6 protrude two in the piston stems 8, 10 extending electrode rods 14, 16, between which a gas discharge (arc) occurs during the lamp operation. In the discharge space 6 of the discharge vessel 4, a filling of mercury vapor and tungsten oxyhalide and optionally an inert gas is included.
Die Elektrodenstäbe 14, 16 sind jeweils über ein nicht näher dargestelltes gasdichtes Stromzuführungssystem in jedem der beiden Kolbenschäfte 8, 10 mit den Sockelhülsen 11, 12 elektrisch leitend verbunden. Entladungsseitig sind die Elektrodenstäbe 14, 16 mit einer Anode 22 bzw. Kathode 24 verbunden. Gemäß der Figur ist die unten angeordnete Kathode 24 zur Erzeugung hoher Temperaturen mit einer kegelförmigen Spitze ausgebildet, um einen definierten Bogenansatz und einen ausreichenden Elektroden- fluss aufgrund von thermischer Emission und Feldemission zu gewährleisten. Die in der Figur oben, thermisch hoch belastete Anode 22, zum Beispiel aus Wolfram, ist im we¬ sentlichen tonnenförmig ausgeführt, wobei die thermische Abstrahlleistung (Entwärmung) durch eine ausreichende Dimensionierung der Elektrodengröße verbessert ist. The electrode rods 14, 16 are electrically conductively connected to the base sleeves 11, 12 via a gas-tight power supply system, not shown in more detail, in each of the two piston shafts 8, 10. On the discharge side, the electrode rods 14, 16 are connected to an anode 22 or cathode 24. According to the figure, the bottom cathode 24 is formed with a conical tip to produce high temperatures to ensure a defined arc attachment and sufficient electrode flux due to thermal emission and field emission. The top, thermally highly loaded anode 22 in the figure, for example made of tungsten, is carried out in the we ¬ sentlichen barrel-shaped, the thermal radiation performance (heat dissipation) is improved by a sufficient dimensioning of the electrode size.
Die Quecksilberdichte im Innenraum 6 des Entladungsgefä- ßes 4 liegt vorzugsweise zwischen 1 - 3 mg/cm3 (i-Line Lampen) bzw. 20-60 mg/cm3 (LCD-Lampen), was einer niedrigen Quecksilberdichte entspricht. Im Betrieb beträgt der Quecksilberdampfdruck in der erfindungsgemäßen Entladungslampe weniger als 100 bar. Die in die Atmosphäre im Innenraum 6 des Entladungsgefä¬ ßes 4 eingebrachte Halogen und/oder Halogenverbindung ist bevorzugt ein Metalloxyhalogenid, wobei Metalloxyhaloge- nide seltener Erden und von Metallen mit Emissionslinien im sichtbaren Bereich und UV-Bereich ausgeschlossen sind. The mercury density in the interior 6 of the discharge vessel 4 is preferably between 1-3 mg / cm 3 (i-line lamps) and 20-60 mg / cm 3 (LCD lamps), which corresponds to a low mercury density. In operation, the mercury vapor pressure in the discharge lamp according to the invention is less than 100 bar. The introduced into the atmosphere in the interior 6 of the Entladungsgefä ¬ SLI 4 halogen and / or halogen compound is preferably a metal oxyhalide, wherein Metalloxyhaloge- halides of rare earths and metals with emission lines in the visible and UV range are excluded.
In einer besonderen Ausführungsforem der vorliegenden Erfindung ist das Metalloxyhalogenid ein Wolframoxyhaloge- nid, das aus der Gruppe Wolframoxychlorid, Wolframoxybro- mid, Wolframoxyiodid und Mischungen daraus gewählt ist. Ganz besonders bevorzugt sind das Wolframoxychlorid und das Wolframoxybromid . Metalloxyhalogenide sind Festkörper und einfach zu dosieren. In a particular embodiment of the present invention, the metal oxyhalide is a tungsten oxyhalide selected from the group consisting of tungsten oxychloride, tungsten oxybromide, tungsten oxyiodide and mixtures thereof. Very particular preference is given to tungsten oxychloride and tungsten oxybromide. Metal oxyhalides are solid and easy to dose.
Für den Fall, dass die Halogenverbindung keinen Sauerstoff enthält, kann in den Innenraum Sauerstoff in stö- chiometrischen Mengen zudosiert werden, was den Kreispro- zess beschleunigt. In the event that the halogen compound contains no oxygen, oxygen can be added to the interior space in stoichiometric amounts, which accelerates the cycle process.
Die Konzentration an Chlor aus den Halogenverbindungen in der Atmosphäre im Innenraum sollte in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem Bereich von 0,1 - 25 g/cm3 liegen. Im Fall von Brom beträgt die Konzentra¬ tion bevorzugt 0,3 - 100 g/cm3. The concentration of chlorine from the halogen compounds in the atmosphere in the interior should be in a preferred embodiment of the invention in a range of 0.1 - 25 g / cm 3 . In the case of bromine the Konzentra ¬ tion is preferably 0.3 to 100 g / cm 3.
So hat sich erfindungsgemäß herausgestellt, dass folgende Konzentrationsbereiche für die Halogenide in i-Line- Lampen und LCD-Lampen in Relation zur Quecksilberdichte einzusetzen sind. i-Line-Lampen (1 kW - 10 kW) Thus, it has been found according to the invention that the following concentration ranges for the halides are to be used in i-line lamps and LCD lamps in relation to the mercury density. i-Line lamps (1 kW - 10 kW)
Quecksilberdichte: 1 -3 mg/cm3 Mercury density: 1 -3 mg / cm 3
Cold Spot Temperatur: 500 °C - 700 °C Chlorkonzentration: 0,1 - 10 g/cm und/oder Bromkonzentration: 0,3 - 50 g/cm3 LCD-Lampen Cold Spot Temperature: 500 ° C - 700 ° C Chlorine concentration: 0.1 - 10 g / cm and / or bromine concentration: 0.3 - 50 g / cm 3 LCD lamps
Quecksilberdichte: 20 - 60 mg/cm3 Cold Spot Temperatur: 600 °C - 750 °C Chlorkonzentration: 0,2 - 25 g/cm3 und/oder Bromkonzentration: 1 - 100 μg/cm3 Mercury density: 20-60 mg / cm 3 Cold Spot Temperature: 600 ° C - 750 ° C Chlorine concentration: 0.2-25 g / cm 3 and / or Bromine concentration: 1-100 μg / cm 3
Durch die Zugabe mindestens eines Halogens oder einer Ha¬ logenverbindung in die Quecksilberatmosphäre im Innenraum 6 wird der Kreisprozess auch bei niedrigeren Temperaturen aufrecht erhalten. So beträgt die Temperatur im Inneren des Entladungsgefäßes 4 vorzugsweise höchstens 750 °C, bevorzugt zwischen 700 °C und 600 °C (LCD-Lampen) bzw. 700 °C und 500 °C (i-Line Lampen) . In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe ist im Entladungsgefäß 4 weiterhin ein Inertgas bzw. eine Mischung aus Inertgasen enthalten. In einer besonderen Ausführungsform ist das Inertgas Argon. By the addition of at least one halogen or Ha ¬ homologous compound in the mercury atmosphere in the interior 6 of the cycle process is maintained even at lower temperatures. Thus, the temperature in the interior of the discharge vessel 4 is preferably at most 750 ° C., preferably between 700 ° C. and 600 ° C. (LCD lamps) or 700 ° C. and 500 ° C. (i-line lamps). In a further embodiment of the discharge lamp according to the invention, an inert gas or a mixture of inert gases is furthermore contained in the discharge vessel 4. In a particular embodiment, the inert gas is argon.
Der Dampfdruck des/der Inertgase/s im Entladungsgefäß 4 beträgt bevorzugt zwischen 1 mbar und ca. 5 bar. Durch den hohen Druck kann die Wolframverdampfung verlangsamt werden The vapor pressure of the inert gas (s) in the discharge vessel 4 is preferably between 1 mbar and approximately 5 bar. Due to the high pressure, the tungsten evaporation can be slowed down
Die Figur 2 zeigt den zeitlichen Verlauf 100 der Strahlungsleistung der i-Line (365 nm) einer HBO 3500W/PI Lampe (ca. 3500 W / 160 A Stromstärke), die erfindungsgemäß mit ca. 1,2 mg Wolframoxychlorid (WO2CI2) befüllt wurde, was einer effektiven Menge von 0,3 mg Chlor entspricht. Im Vergleich zu Referenzlampen 110, 111, die kein Wolf- ramoxyhalogenid enthalten, ist die deutlich geringere Ab¬ nahme der i-Line Strahlungsemission über die Zeit zu er- kennen. Es wurde dabei kein Getter verwendet. Die Queck¬ silberfüllung betrug 540 mg, der Argon-Fülldruck war 850 mbar. Es wurde keine Anodenbepastung vorgenommen. FIG. 2 shows the time profile 100 of the radiation power of the i-line (365 nm) of an HBO 3500W / PI lamp (about 3500 W / 160 A current intensity), which according to the invention with about 1.2 mg tungsten oxychloride (WO 2 CI 2 ) what was filled corresponds to an effective amount of 0.3 mg of chlorine. Compared to reference lamps 110, 111 that do not contain tungsten ramoxyhalogenid that significantly lower From ¬ acceptance of the i-line is getting to the ER over time radiation emission. There was no getter used. The mercury filling was 540 mg, the argon filling pressure was 850 mbar. No anode loading was made.
Als Beispiel für eine LCD-Lampe wurde eine mit Gleich¬ strom betriebene HBO 8000 W/C-Lampe mit 6 mg WO2CI2 - was einer effektiven Menge von 1,5 mg Chlor entspricht - sowie 600 mbar Argon und 40 g Quecksilber gefüllt. Diese Lampe wurde 960 Stunden in Betrieb gehalten. Sie zeigte keine wahrnehmbare Schwärzung, insbesondere auch nicht im unteren Kolbenbereich. As an example of an LCD lamp, a HBO 8000 W / C lamp operated with direct current was filled with 6 mg of WO 2 Cl 2 - which corresponds to an effective amount of 1.5 mg of chlorine - and 600 mbar of argon and 40 g of mercury , This lamp was kept in operation for 960 hours. It showed no discernible blackening, especially not in the lower piston area.

Claims

Ansprüche claims
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe (1) für Gleichstrom¬ betrieb, mit einer in einem Innenraum (6) eines Ent¬ ladungsgefäßes (4) angeordneten Kathode (24) und Ano¬ de (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre im Innenraum (6) mindestens ein Halogen oder eine Halogenverbindung enthält und die Quecksilberdichte im Innenraum (6) zwischen 1 bis 60 mg/cm3 liegt. Mercury-vapor short-arc lamp (1) for direct current operation ¬, with a in an inner space (6) of Ent ¬ charge vessel arranged (4), cathode (24) and Ano ¬ de (22), characterized in that the atmosphere in the interior (6) contains at least one halogen or a halogen compound and the mercury density in the interior (6) is between 1 to 60 mg / cm 3 .
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Halogenverbindung ein Metallhalogenid ist, wobei Metallhalogenide seltener Erden und von Metallen mit Emissionslinien im sichtbaren Bereich und UV-Bereich im Entladungsgefäß nicht vorhanden sind. Mercury vapor short arc lamp according to claim 1, characterized in ¬ characterized in that the halogen compound is a metal halide, wherein metal halides rare earths and metals with emission lines in the visible range and UV range are not present in the discharge vessel.
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach Anspruch 2, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Metalloxyhalogenid aus der Gruppe Wolframoxychlorid, Wolframoxybromid, Wolframoxyiodid ist oder Mischungen davon. Mercury vapor short arc lamp according to claim 2, characterized in ¬ characterized in that the metal oxyhalide from the group tungsten oxychloride, tungsten oxybromide, tungsten oxyiodide or mixtures thereof.
4. Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach Anspruch 3, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Konzentration an Chlor in der Atmosphäre 0,1 bis 25 μg/cm3 beträgt. 4. mercury vapor short arc lamp according to claim 3, since ¬ characterized in that the concentration of chlorine in the atmosphere is 0.1 to 25 ug / cm 3 .
5. Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach Anspruch 3, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Konzentration an Brom in der Atmosphäre 0,3 bis 100 g/cm3 beträgt. 5. mercury vapor short arc lamp according to claim 3, ¬ characterized in that the concentration of bromine in the atmosphere is 0.3 to 100 g / cm 3 .
6. Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach einem der An¬ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Temperatur im Inneren des Entladungsgefäßes (4) während des Betriebs von höchstens 750 °C ausgelegt ist . 6. mercury vapor short-arc lamp according to one of claims 1 to 5 An ¬, characterized in that it for a temperature inside the discharge vessel (4) during operation of at most 750 ° C is designed.
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach Anspruch 6, da¬ durch gekennzeichnet, dass sie für eine Temperatur im Inneren des Entladungsgefäßes (4) während des Be¬ triebs in einem Bereich zwischen 700 °C und 600 °C (LCD-Lampe) bzw. 700 °C und 500 °C (i-Line Lampe) ausgelegt ist. Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach einem der An¬ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Ent¬ ladungsgefäß (4) weiterhin ein Inertgas bzw. eine Mi¬ schung aus Inertgasen enthalten sind. Mercury-vapor short-arc lamp according to claim 6, since ¬ characterized by that they are for a temperature inside the discharge vessel (4) during loading ¬ drive in a range between 700 ° C and 600 ° C (LCD lamp) or 700 ° C and 500 ° C (i-line lamp) is designed. Mercury-vapor short-arc lamp according to one of claims 1 to 7 An ¬, characterized in that in the Ent ¬ discharge vessel (4) further comprises an inert gas or a Mi ¬ research are contained in inert gases.
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach Anspruch 8, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Inertgas Argon ist. Mercury vapor short arc lamp according to claim 8, characterized in ¬ characterized in that the inert gas is argon.
Quecksilberdampf-Kurzbogenlampe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfdruck des/der Inertgase/s zwischen 1 mbar und 5 bar liegt. Mercury vapor short arc lamp according to claim 8 or 9, characterized in that the vapor pressure of the inert gas (s) is between 1 mbar and 5 bar.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104284500A (en) * 2014-04-10 2015-01-14 凤凰电机公司 High-pressure power discharge lamp and its lighting method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3920675A1 (en) * 1988-06-23 1990-01-04 Toshiba Lighting & Technology SHORT BOW DISCHARGE LAMP
DE10209426A1 (en) 2002-03-05 2003-09-18 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Short-arc high pressure discharge lamp
EP1465238A2 (en) * 2003-03-31 2004-10-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High-pressure mercury lamp, lamp unit, and image display device
EP1708231A2 (en) * 2005-03-31 2006-10-04 Ushiodenki Kabushiki Kaisha Discharge lamp

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH025357A (en) * 1988-06-23 1990-01-10 Toshiba Lighting & Technol Corp short arc discharge lamp
EP0909457B1 (en) * 1997-02-24 2003-08-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. A high-pressure metal halide lamp
JP3603723B2 (en) * 1999-03-26 2004-12-22 松下電工株式会社 Metal halide lamp and discharge lamp lighting device
JP3800166B2 (en) * 2002-11-01 2006-07-26 ウシオ電機株式会社 Discharge lamp
DE202006015430U1 (en) * 2006-10-09 2007-01-11 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH High-pressure discharge lamp for DC operation has filling comprising at least noble gas as the igniting gas with mercury, zinc and a blue emitter preferably indium along with scandium
US20090146571A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-11 Russell Timothy D Metal halide lamp with halogen-promoted wall cleaning cycle
JP2011517014A (en) * 2008-03-19 2011-05-26 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Method for designing electrode length of discharge lamp and discharge lamp
US20110031879A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-10 General Electric Company Street lighting lamp with long life, high efficiency, and high lumen maintenance
DE102010038537A1 (en) * 2010-07-28 2012-02-02 Osram Ag High pressure discharge lamp

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3920675A1 (en) * 1988-06-23 1990-01-04 Toshiba Lighting & Technology SHORT BOW DISCHARGE LAMP
DE10209426A1 (en) 2002-03-05 2003-09-18 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Short-arc high pressure discharge lamp
EP1465238A2 (en) * 2003-03-31 2004-10-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High-pressure mercury lamp, lamp unit, and image display device
EP1708231A2 (en) * 2005-03-31 2006-10-04 Ushiodenki Kabushiki Kaisha Discharge lamp

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104284500A (en) * 2014-04-10 2015-01-14 凤凰电机公司 High-pressure power discharge lamp and its lighting method
CN104284500B (en) * 2014-04-10 2016-08-24 凤凰电机公司 The lighting method of high-pressure discharge lamp

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