DE102004012242A1

DE102004012242A1 - Electrode system for a high-pressure gas discharge lamp has a pin-type shank with a spiral helix as an electrode head interconnected to an encasing coil winding

Info

Publication number: DE102004012242A1
Application number: DE102004012242A
Authority: DE
Inventors: Anton Dambacher; Klaus Meyer; Helmut Davideit
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-01
Also published as: CN1922713B; CN1922713A

Abstract

Linked to a connection part, a pin-type shank (4) has a spiral helix (5) as an electrode head attached near an open end on a discharge side. The spiral helix and an encasing coil winding (11) interconnect by means of a distance piece. The coil winding is attached on the connection piece. The spiral helix has six windings of wire. An independent claim is also included for a high-pressure gas discharge lamp with an electrode system.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung geht aus von einem Elektrodensystem für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Elektroden für Hochdruckentladungslampen, die Quecksilber und/oder Natrium enthalten. Ein Anwendungsgebiet sind beispielsweise Metallhalogenidlampen, ein weiteres insbesondere Natriumhochdrucklampen.The The invention is based on an electrode system for a high-pressure discharge lamp according to the generic term of claim 1. These are in particular electrodes for high pressure discharge lamps, containing mercury and / or sodium. An application area For example, metal halide lamps are another, in particular High pressure sodium lamps.

Aus der EP 587 238 und WO 95/28732 ist bereits ein Elektrodensystem für eine Hochdruckentladungslampe bekannt, bei dem eine Elektrode und eine Durchführung verwendet werden, wobei auf dem Elektrodenschaft eine Wendel angebracht ist. Gleichzeitig ist auf der Durchführung eine umhüllende Wicklung angebracht. Sie dient teils der Verbesserung der Abdichtung und dem Schutz vor Korrosion, insbesondere aber bei keramischen Entladungsgefäßen füllt die Wendel das Totvolumen in der Kapillare; außerdem passt der thermischen Ausdehnungskoeffizient des üblicherweise verwendeten Molybdäns besser zu Al₂O₃. Häufig besteht die Wendel aus Wolfram, um die hohen Temperaturen in Entladungsnähe auszuhalten. Bei der Wicklung kommt es eher auf Verträglichkeit mit dem Glaslot an, so dass hier meist ein Molybdändraht verwendet wir. Im allgemeinen ist die Durchführung massiver als der Schaft und entsprechend ist die Wicklung aus deutlich dickerem Draht als die Wendel. Übliche Elektrodensysteme für niedrige Wattagen bis etwa 100 W sind häufig dreiteilig, wobei die Durchführung zweiteilig mit einem Anschlussteil zum Elektrodenschaft aus Molybdänstift und einem Niobstift als Endstück gestaltet ist. Höherwattige Lampen sind häufig drei- oder vierteilig, sie verwenden als Anschlussteil meist ein stiftförmiges Cermetteil.From the EP 587,238 and WO 95/28732 an electrode system for a high pressure discharge lamp is already known, in which an electrode and a leadthrough are used, wherein a coil is mounted on the electrode shaft. At the same time an enveloping winding is mounted on the implementation. It serves partly to improve the sealing and the protection against corrosion, but especially in the case of ceramic discharge vessels, the helix fills the dead volume in the capillary; In addition, the coefficient of thermal expansion of the commonly used molybdenum fits better to Al ₂ O ₃ . Often, the helix is made of tungsten to withstand the high temperatures near the discharge. When winding it is more likely to be compatible with the glass solder, so that here is usually a molybdenum wire we used. In general, the implementation is more massive than the shaft and accordingly, the winding of significantly thicker wire than the helix. Common electrode systems for low wattages to about 100 W are often in three parts, the implementation is designed in two parts with a connector to the electrode shaft of molybdenum pin and a niobium pin as the tail. Higher Watt lamps are often three or four parts, they use as a connector usually a pin-shaped cermet.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrodensystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit dem die Betriebseigenschaften von Hochdruckentladungslampen verbessert werden und insbesondere auch bessere Lichtstrom- und Maintenance-Eigenschaften erzielt werden.It Object of the present invention, an electrode system according to the preamble of claim 1, with which the operating characteristics be improved by high pressure discharge lamps and in particular better luminous flux and maintenance properties are achieved.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Lampe mit einem derartigen Elektrodensystem.A Another object is to provide a lamp with such Electrode system.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.These The object is achieved by the characterizing features of claim 18 solved.

Erfindungsgemäß wird eine starre Verbindung zwischen Wendel und Wicklung hergestellt, die die Qualität verbessert und zu besser reproduzierbaren Ergebnissen im Verhalten der Lampe führt. Es besteht dadurch eine feste Abstandsbeziehung zwischen Wendel und Wicklung, so dass die ohnehin erforderliche exakte Justierung der Wicklung automatisch eine exakte Justierung der Wendel nach sich zieht. Eine derartige Verknüpfung wurde aufgrund der an sich völlig unterschiedlichen Anforderungsprofile für Wendel und Wicklung bisher nicht in Betracht gezogen.According to the invention is a rigid connection between helical coil and winding produced by the quality improved and more reproducible results in behavior the lamp leads. There is thus a fixed spacing relationship between helices and winding, so that the required anyway exact adjustment the coil automatically retunes the coil exactly pulls. Such a link was completely due to the in itself different requirement profiles for filament and winding so far not considered.

Für das Grundprinzip der Erfindung spielt es dabei keine Rolle, wie das Elektrodensystem genau aufgebaut ist. Im allgemeinen besteht es zumindest aus einem Elektrodenschaft mit einem Kopf, der als Wendel gestaltet ist, und einem Anschlussteil. Zumindest auf einem Teil des Anschlussteils ist eine umhüllende Wicklung aufgebracht.For the basic principle The invention does not matter, as the electrode system is exactly built. In general, it consists of at least one Electrode shaft with a head that is designed as a helix, and a connection part. At least on a part of the connection part is an enveloping Winding applied.

Das Anschlussteil kann einerseits integral mit dem Elektrodenschaft verbunden sein. Dabei besteht das integrale Teil meist aus einem Stift, der aus Wolfram gefertigt ist.The Connector can on the one hand integral with the electrode shaft be connected. The integral part usually consists of one Pen made of tungsten.

Das Anschlussteil kann jedoch auch ein separates Teil sein. In diesem Fall ist es häufig baulich vereinigt mit einem Teil der Durchführung, die an das Anschlussteil angesetzt ist. Üblich sind Anschlussteile aus Molybdän, Wolfram oder Cermet. In diesem Fall ist der Durchmesser des Anschlussteils häufig merklich (bis 150 %) oder sogar erheblich (bis 400%) größer als der Durchmesser des Elektrodenschafts. Das erfindungsgemäße Konzept kann dem dadurch Rechnung tragen, dass bei sehr großem Unterschied im Durchmesser der Wendel und der Wicklung diese beiden Teile aus separaten Werkstücken gefertigt sind, die miteinander verbunden sind. Eine typische starre Verbindung lässt sich beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Verwickeln erzielen.The However, connecting part can also be a separate part. In this Case it is common structurally associated with a part of the passage leading to the connecting part is scheduled. Common are connecting parts made of molybdenum, Tungsten or cermet. In this case, the diameter of the connection part often noticeable (up to 150%) or even significantly (up to 400%) larger than the diameter of the Electrode shaft. The inventive concept can thereby take into account wear that at very large Difference in the diameter of the helix and the winding these two Parts from separate workpieces are made, which are interconnected. A typical rigid one Leave connection For example, achieve by welding, soldering or entangling.

Besondere Vorteile entfaltet die Erfindung aber dann, wenn der Durchmesser von Elektrodenschaft und Anschlussteil nicht allzu verschieden gewählt werden und sich nicht mehr als 50 % voneinander unterscheiden, insbesondere sogar bis auf 20 % gleich sind. In diesem Fall kann Wendel und Wicklung einstückig aus einem Draht gefertigt werden. Dabei sind Wendel und Wicklung über eine sog. Wicklungsunterbrechung miteinander verbunden. Diese Technik hat den Vorteil, dass Wendel und Wicklung in einem Arbeitsvorgang direkt auf das Elektrodensystem aufgebracht werden, und nicht wie bisher üblich separat gefertigt und dann noch mühsam separat aufgebracht werden müssen. Somit stellt diese neue Technik einen Quantensprung in der Kostenreduzierung und Qualitätsverbesserung für Elektrodensysteme und damit hergestellte Hochdruckentladungslampen dar.However, the invention develops particular advantages if the diameter of the electrode shaft and connecting part are not chosen too different and do not differ from each other by more than 50%, in particular even to 20%. In this case, coil and winding can be made in one piece from a wire. In this case, coil and winding are connected to one another via a so-called winding interruption. This technique has the advantage that coil and winding are applied directly to the electrode system in one operation, rather than how previously custom made separately and then still laborious to be applied separately. Thus, this new technique represents a quantum leap in cost reduction and quality improvement for electrode systems and high intensity discharge lamps made therewith.

Die Erfindung versetzt die Fachwelt insbesondere in die Lage, die Herstellung von mit Elektroden bestückten keramischen Entladungsgefäßen zu vereinfachen und zu verbilligen. Dabei steht insbesondere auch die Entwicklung von Lampen mit kleiner Leistung im Blickpunkt. Denn das einfache und zuverlässige Fertigungsverfahren ermöglicht erstmals geringe Toleranzen in der Fertigung, insbesondere von kleinen Wattagen im Bereich von 20 bis 75 W.The Invention puts the professional world in particular in the position of manufacturing of electrodes equipped with electrodes To simplify ceramic discharge vessels and to cheapen. In particular, there is also the development of low power lamps in focus. Because the simple one and reliable Manufacturing process allows For the first time, small tolerances in production, especially of small ones Wattages in the range of 20 to 75 W.

Übliche Elektrodensysteme sind dreiteilig und bestehen aus einem Elektrodenschaft aus Wolfram und einer zweiteiligen Durchführung mit einem Anschlussteil aus Molybdän, auf das die Wicklung aufgebracht ist und einem Endstück aus Niob. Das Anschlussteil besteht häufig auch aus einem elektrisch leitenden Cermet, bestehend aus Molybdän und Al₂O₃ mit in etwa gleichen Anteilen, wie an sich bekannt. Diese Ausführungsform ist eher für kleinere Wattagen bis 150 W üblich. Die Wicklung auf dem Anschlussteil kann durch eine weitere Wicklung modifiziert sein. Diese weitere Wicklung kann in etwa gleiche Eigenschaften wie die erste Wicklung haben und eine ergänzende zweite Lage aus dem gleichen Material auf der ersten Wicklung bilden, oder auch aus anderem Material bestehen, oder zur besseren Stabilisierung als Umspinnungsdraht auf der eigentlichen Wicklung ausgeführt sein.Conventional electrode systems are in three parts and consist of an electrode shaft made of tungsten and a two-part bushing with a molybdenum connector, to which the winding is applied, and a niobium end piece. The connection part often also consists of an electrically conductive cermet consisting of molybdenum and Al ₂ O ₃ with approximately equal proportions, as is known per se. This embodiment is more common for smaller wattages up to 150W. The winding on the connecting part can be modified by a further winding. This further winding may have approximately the same properties as the first winding and form a complementary second layer of the same material on the first winding, or may be made of other material, or be designed for better stabilization as Umspinnungsdraht on the actual winding.

Eine weitere Ausführungsform für höhere Wattagen (150 bis 400W) verwendet ein vierteiliges Elektrodensystem, wobei zwischen Anschlussteil, häufig aus Molybdän, und Endstück, häufig aus Niob, ein Zwischenstück, meist ein Cermet, eingebracht ist.A another embodiment for higher wattages (150 to 400W) uses a four-part electrode system, wherein between connection part, often made of molybdenum, and tail, often made of niobium, an intermediate piece, usually a cermet, is introduced.

Im allgemeinen werden die verschiedenen Bestandteile des Elektrodensystems, das üblicherweise zwei- bis vierteilig ist, verschweißt oder verlötet oder mechanisch verbunden, beispielsweise durch Crimpen oder Stecken.in the general, the various components of the electrode system, that usually is two to four parts, welded or soldered or mechanically connected, for example by crimping or plugging.

Das erfindungsgemäße Elektrodensystem kann sowohl in keramischen als auch in glasgefertigten Entladungsgefäßen für Hochdruckentladungslampen verwendet werden. Dabei spielt es keine Rolle, ob das Entladungsgefäß einseitig oder zweiseitig verschlossen ist. Im Falle einer einseitigen Quetschung ist die Elektrode abgebogen. Die Elektrode wird im Entladungsgefäß über ihren Schaft gehaltert, beispielsweise durch eine Durchführung, die Teil des Schaftes ist oder daran angesetzt ist, wobei diese Durchführung in einer keramischen Kapillare abgedichtet ist, wie an sich bekannt, oder in einer Quetschung oder Einschmelzung.The Electrode system according to the invention can both in ceramic and in glass-made discharge vessels for high pressure discharge lamps be used. It does not matter if the discharge vessel is one-sided or is closed on two sides. In the case of a one-sided contusion the electrode is bent. The electrode is placed in the discharge vessel via its Stem held, for example, by a bushing, the Is part of the shaft or is attached thereto, said implementation in a ceramic capillary is sealed, as is known, or in a bruise or meltdown.

Die Wendel auf dem Elektrodenschaft kann bündig mit dem Schaft abschließen, oder auch vorstehen oder zurückgesetzt sein.The Spiral on the electrode shaft can be flush with the shaft, or also project or reset be.

Damit ist eine besonders einfache Fertigung der Elektrode möglich. Ausgangsmaterial ist beispielsweise ein Endlosgewickel, das Wickelabschnitte und Unterbrechungen der Wicklung enthält. Ein erster Wickelabschnitt kann die Wendel (W) bilden, ein benachbarter, über eine sog. Unterbrechung (U) beabstandeter zweiter Wickelabschnitt die Wicklung (W) bilden. Im Prinzip ist ein derartiges sog. WUW-Gewickel mit beliebiger Länge, insbesondere mit beliebiger Länge der gewickelten Segmente und der Unterbrechungen, herstellbar und verwendbar.In order to a particularly simple production of the electrode is possible. starting material For example, is an endless wrapping, the winding sections and Interruptions of the winding contains. A first winding section can form the helix (W), an adjacent one, via a so-called interruption (U) spaced second winding section form the winding (W). In principle, such a so-called. WUW-Gewickel with any length, especially with of any length the wound segments and breaks, manufacturable and usable.

Eine typische Lampe mit mindestens einem Elektrodensystem weist zumindest ein Entladungsgefäß auf, das Metalldampf enthält, insbesondere Quecksilber und/oder Natrium, wobei das Entladungsgefäß aus Glas oder Keramik gefertigt ist. Bevorzugt handelt es sich um relativ niederwattige Lampen mit einer Leistung von 20 bis 400 W. Jedoch sind höherwattige Lampen, beispielsweise bis 2000 W, nicht ausgeschlossen.A typical lamp with at least one electrode system has at least a discharge vessel, the Contains metal vapor, in particular mercury and / or sodium, the discharge vessel being made of glass or ceramic is made. It is preferably relative low-wattage lamps with a power of 20 to 400 W. However are higher-wattled Lamps, for example up to 2000 W, not excluded.

Das bevorzugte Herstellverfahren zur Herstellung eines Elektrodensystems kann auch dahingehend modifiziert sein, dass statt eines durchgehenden Kernstifts, der die Aufgabe des Schafts und des Anschlussteils in einem löst, ein Kernstift verwendet wird, der aus zwei Teilen mit unterschiedlichem Durchmesser zusammengesetzt ist.The preferred manufacturing method for producing an electrode system can also be modified so that instead of a continuous Kernstifts, the task of the shaft and the connection part in one, a core pin is used, which consists of two parts with different Diameter is composed.

Das Schneiden des Endlosgewickels in Abschnitte erfolgt bevorzugt mittels Drahterodieren oder durch Anwendung von Laserpulsen. Ein derartiges Gewickel besitzt gute Maßhaltigkeit. Die Wendel kann nicht mehr verrutschen. Ein bündiger Abschluss der Wendel am Kernstift bleibt erhalten. Ein Abfallen der Wendel bei starker Belastung ist jetzt ausgeschlossen.The Cutting the endless wrapping into sections is preferably carried out by means of Wire EDM or by using laser pulses. Such a thing has good dimensional stability. The helix can not slip anymore. A flush finish of the helix at the core pin is preserved. A drop of the spiral in strong Burden is now excluded.

Zudem wird ein definierter Wärmeübergang erzeugt. Die Elektrodenparameter bleiben innerhalb eines Fertigungsloses jetzt gleich, so dass auch der Kontakt und somit anfängliche Wärmeübergang nach dem Lampenstart zwischen Wendel und Schaft bei allen Lampen praktisch identisch ist. Separate Mittel zur Befestigung der Wendel, wie beispielsweise Überstände wie in DE-A 198 08 981 beschrieben, werden jetzt nicht mehr benötigt. Ein weiterer Vorteil der neuen Herstellungsmethode ist, dass sich die Elektrode durch den Verzicht auf das Aufschieben nicht mehr verbiegen kann. Die extrem schonende Fertigung bewirkt, dass keine Spleiße mehr im Elektrodenbereich abstehen, so daß das Schwärzungsverhalten und die Bogenruhe verbessert werden.In addition, a defined heat transfer is generated. The electrode parameters remain the same within a production lot, so that the contact and thus initial heat transfer after the lamp start between coil and shaft is virtually identical for all lamps. Separate means for attaching the coil, such as supernatants as described in DE-A 198 08 981, are now no longer needed. Another advantage of the new manufacturing method is that the electrode can no longer bend by omitting the postponement. The extremely gentle production ensures that no more splices stick out in the electrode area, so that the blackening Behavior and the bow rest are improved.

Mit dem neuen Herstellverfahren können extrem einfache, nämlich nur aus zwei Teilen bestehende Elektrodensysteme gefertigt werden, die auch für sehr geringe Wattagen maßhaltig sind. Für eine 20 W-Lampe mit Wendel gab es bisher noch kein großtechnisch sinnvolles Herstellverfahren.With the new manufacturing process can extremely simple, namely only two-part electrode systems are manufactured, which also for very low wattages dimensionally stable are. For a 20 W lamp with helix was not yet a large-scale reasonable manufacturing process.

Damit lassen sich auch spezielle Bauteile, die als Frontstücke des Elektrodensystemsfungieren, erstellen und insbesondere eine hochgradige Symmetrie aufweisen. Der Vorteil symmetrischer Elektrodensysteme bzw. von Bauteilen, die Frontstücke bilden, ist, dass dadurch die erste oder einzige Schweißung, die Bestandteile des Elektrodensystems miteinander verbindet, weiter weg vom Entladungsbogen ange ordnet ist, wodurch das Problem überhitzter Schweißpunkte und abknickender Elektrodenköpfe minimiert wird.In order to Also special components can be used as front pieces of the Electrode systems work, create and in particular a high grade Have symmetry. The advantage of symmetrical electrode systems or of components, the front pieces is that this makes the first or only weld, the Components of the electrode system connects, continue away from the discharge arc, which eliminates the problem of overheated spot welds and kinking electrode heads minimized becomes.

Bei hoher Leistung, beispielsweise 150 bis 600 W, ist jetzt ein kostengünstiges Dreiteil-Design möglich statt eines aufwendigen Vierteil-Designs, da ein Frontstück in seiner Länge maßgeschneidert werden kann, wodurch auch hier der Schweißknoten aus der heißen Zone verlagert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass in kühleren Regionen das besser angepasste Cermet verwendet werden kann. Bisher war bei großen Wattagen ein Dreiteil-Design nicht möglich, weil zum einen ein Cermetmaterial nicht ausreichend wärmestabil ist und umgekehrt eine Verlängerung des Kernstifts bis in die Durchführung hinein sich wegen des aufgrund dieser Maßnahme entstehenden großen Totvolumens in der Kapillare verbietet. Zum andern kann auch kein Molybdänstift verwendet werden, weil dann die Abdichtung nicht ausreichend funktioniert. Ein großer Stift aus Molybdän ist zu wenig im thermischen Ausdehnungskoeffizienten an die Keramik der Kapillare angepasst.at high power, for example, 150 to 600 W, is now a cost-effective Three-part design possible instead of a lavish four-piece design, as a front piece in his Length tailor made which, in this case too, causes the sweat knot from the hot zone can be relocated. Another advantage is that in cooler regions the better adapted cermet can be used. So far was at huge Wattage a three-piece design not possible, because on the one hand a cermet material not sufficiently heat-stable and, conversely, an extension of the core pin into the implementation into it because of the large dead volume resulting from this measure forbidden in the capillary. On the other hand, no molybdenum pin can be used because then the seal will not work properly. A large Pin is made of molybdenum too little in the thermal expansion coefficient of the ceramic adapted to the capillary.

Das neue Herstellverfahren für ein Elektrodensystem mit Wendel und Wicklung macht die Herstellung erheblich einfacher und kostengünstiger und erleichtert die Automatisierung.The new manufacturing process for an electrode system with helix and winding makes the production much easier and cheaper and facilitates automation.

Insbesondere kann eine zusätzliche Umwicklung des Anschlussteils vorgesehen sein. Diese kann separat hergestellt sein und evtl. nachträglich aufgeschoben sein. Sie kann aber auch direkt aus dem Draht des Gewickels integral hergestellt sein. Sie kann einlagig oder zweilagig sein und als Einfach- oder Doppelgewickel realisiert sein. Eine weitere Möglichkeit ist ein einlagiges Umspinnungsgewickel.Especially can be an extra Wrap the connection part be provided. This can be separately be prepared and may be deferred later. she but can also be made directly from the wire of the integral be. It can be single-layered or double-layered and single or Doppelgewickel be realized. Another option is a single-ply Umspinnungsgewickel.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:in the The following is the invention based on several embodiments be explained in more detail. It demonstrate:

1 eine Hochdruckentladungslampe, im Schnitt; 1 a high pressure discharge lamp, in section;

2 eine weitere Hochdruckentladungslampe, im Schnitt; 2 another high-pressure discharge lamp, in section;

3 ein Elektrodensystem für die Lampe der 2, im Schnitt; 3 an electrode system for the lamp of 2 , on average;

4 bis 13 weitere Ausführungsbeispiele von Elektrodensystemen. 4 to 13 further embodiments of electrode systems.

Bevorzugte Ausführung der Erfindungpreferred execution the invention

1 zeigt schematisch als Ausschnitt eine Metallhalogenidlampe 1 mit zweiseitig verschlossenem keramischem Entladungsgefäß 2 mit einer Leistung von 150 W. Die Elektroden 3 bestehen aus Stiften 4, die als Elektrodenschaft durchgängig konstanten Durchmesser besitzen. Er beträgt etwa 500 μm. In einem Abstand von 0,3 mm von der Entladungsseitigen Spitze des Stifts ist eine Wendel 5 von 180 μm Durchmesser auf dem Schaft 4 angebracht. Im Entladungsgefäß 2 ist eine Metallhalogenidfüllung eingefüllt. Die Enden 6 des Entladungsgefäßes sind mittels Kapillaren 7 verschlossen, die eine zweigeteilte Durchführung 8, 9 eng umschließen, bestehend aus einem inneren Anschlussteil 8 und einem äußeren Endstück 9. Das Endstück 9 ist ein Niobstift. 1 schematically shows a section of a metal halide lamp 1 with two-sided closed ceramic discharge vessel 2 with a power of 150 W. The electrodes 3 consist of pins 4 , which have constant diameter as the electrode shaft. It is about 500 microns. At a distance of 0.3 mm from the discharge-side tip of the pen is a coil 5 of 180 μm diameter on the shaft 4 appropriate. In the discharge vessel 2 a metal halide filling is filled. The ends 6 of the discharge vessel are by means of capillaries 7 closed, the a two-part implementation 8th . 9 tightly enclose, consisting of an inner connector 8th and an outer tail 9 , The tail 9 is a niobium pin.

2 zeigt im Detail ein Ende des Entladungsgefäßes 2. Das Endstück 9 ist mittels Glaslot 10 in der Kapillare 7 abgedichtet ist. Das Anschlussteil 8 besteht aus Molybdän. Es ist ein Stift (verdeckt), der von einer Wicklung 11 aus Molybdän umhüllt ist. Der Durchmesser des Anschlussteils 8 ist erheblich größer als der des als Schaft fungierenden Kernstifts 4 der Elektrode. Die auf dem Schaft befindliche als Elektrodenkopf dienende Wendel 5 ist über eine Unterbrechung 12, die eine oder mehrere Windungen umfasst, mit der Wicklung 11 verbunden. Die Anzahl der Windungen beträgt bevorzugt ein bis drei. 2 shows in detail one end of the discharge vessel 2 , The tail 9 is by means of glass solder 10 in the capillary 7 is sealed. The connection part 8th consists of molybdenum. It is a pin (hidden), that of a winding 11 is wrapped in molybdenum. The diameter of the connection part 8th is considerably larger than that of the acting as a shaft core pin 4 the electrode. The on the shaft located serving as the electrode head coil 5 is over an interruption 12 that includes one or more turns, with the winding 11 connected. The number of turns is preferably one to three.

3 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Elektrodensystems 13 für die Lampe der 2 im Detail. Es besteht aus einem durchgehenden Stift 4, der gleichzeitig die Aufgabe des Schafts und des Anschlussteils wahrnimmt. Am entladungsseitigen Ende ist eine Wendel 5 aufgebracht, die etwa 6 Windungen eines Drahtes umfasst und bündig abgeschnitten ist. Am durchführungsseitigen Ende ist eine Wicklung 11 desselben Drahtes, der aus Wolfram besteht, aufgebracht. Sie umfasst etwa 30 Windungen. Wendel 5 und Wicklung 11 sind integral gefertigt und über eine Unterbrechung 15, die eine Windung umfasst, verbunden. Der Abstand zwischen Wendel und Wicklung entspricht etwa dem Dreifachen der Länge der Wendel 5. 3 schematically shows another embodiment of an electrode system 13 for the lamp the 2 in detail. It consists of a continuous pen 4 who at the same time performs the task of the shaft and the connection part. At the discharge end is a helix 5 applied, which comprises about 6 turns of a wire and is cut flush. At the feedthrough end is a winding 11 the same wire, made of tungsten, applied. It comprises about 30 turns. spiral 5 and winding 11 are manufactured integrally and over an interruption 15 which includes a turn connected. The distance between helix and winding is about three times the length of the helix 5 ,

Allgemein gilt, dass der Abstand zwischen Wendel und Wicklung bevorzugt mit der Wattage steigt.Generally applies that the distance between helix and winding preferably with the wattage is rising.

In 4 ist das Elektrodensystem 13 ähnlich wie in 3 aufgebaut. Jedoch sind Wendel 5 und Wicklung 11 nicht integral, sondern separat. Die Wicklung 11 ist aus Molybdän, da dieses sich am besten zur Anpassung an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Keramik der Kapillare 7 eignet. Derartige Elektrodensysteme dürfen allerdings wegen des relativ niedrigen Schmelzpunkts von Molybdän nicht allzu stark belastet werden. Anders ausgedrückt sind diese Systeme für Leistungen bis 100 W gut geeignet, darüber aber nur bedingt. Andere geeignete Materialien für das Elektrodensystem sind Wolfram, Tantal und Rhenium, allein oder in Kombination. Ggf. dient ein Material als Beschichtung auf dem andern. Der Drahtdurchmesser der Wicklung 11 ist deutlich kleiner als der der Wendel 5, um das Totvolumen möglichst klein zu halten. Wendel und Wicklung sind über einen Schweißpunkt S am Ende der Unterbrechung miteinander verbunden.In 4 is the electrode system 13 similar to in 3 built up. However, spirals are 5 and winding 11 not integral but separate. The winding 11 is made of molybdenum, as this is best suited for adaptation to the thermal expansion coefficient of the ceramic of the capillary 7 suitable. However, such electrode systems must not be overly stressed because of the relatively low melting point of molybdenum. In other words, these systems are well suited for powers up to 100 W, but only to a limited extent. Other suitable materials for the electrode system are tungsten, tantalum and rhenium, alone or in combination. Possibly. one material serves as a coating on the other. The wire diameter of the winding 11 is significantly smaller than that of the helix 5 to keep the dead volume as small as possible. The coil and the winding are connected to each other via a welding point S at the end of the interruption.

Das Elektrodensystem 13 ist dadurch vervollständigt, dass an das Anschlussteil 8 noch das Endstück 9 der Durchführung aus Niob mit deutlich größerem Durchmesser angeschweißt ist. Der Außendurchmesser der Wicklung und der Durchmesser des Niobstifts sind etwa gleich groß.The electrode system 13 is completed by that to the connection part 8th still the tail 9 the implementation of niobium welded with a significantly larger diameter. The outer diameter of the winding and the diameter of the Niobstifts are about the same size.

In einer bevorzugt Ausführungsform besteht die Lösung des Problems der thermischen Anpassung besteht darin, die Wicklung aus einer geeigneten Kombination von Materialien zu fertigen. Dies gilt insbesondere für hochbelastete Lampen. In 5 ist ein Elektrodensystem 13 im Ausschnitt gezeigt, bei dem das Problem der Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten gegenüber dem Material der Kapillare gelöst wird, indem auf die eigentliche Wicklung 11, die aus Wolfram besteht und die wie in 3 integral mit der Wendel ist, ein zweites Gewickel 14 aufgetragen wird, das aus Molybdän besteht. Das Gewickel 14 ist in aller Regel wegen der Minimierung des Totvolumens aus dünnerem Draht, in der Regel 20 bis 50 % dünner, gefertigt.In a preferred embodiment, the solution to the thermal matching problem is to fabricate the winding from a suitable combination of materials. This is especially true for heavily loaded lamps. In 5 is an electrode system 13 shown in the cutout, in which the problem of adjusting the coefficient of thermal expansion compared to the material of the capillary is solved, adding to the actual winding 11 , which consists of tungsten and which as in 3 integral with the helix is a second convolute 14 is applied, which consists of molybdenum. The thread 14 As a rule, because of the minimization of the dead volume of thinner wire, usually 20 to 50% thinner manufactured.

In 6 ist ein Teil eines Elektrodensystems gezeigt, das ein Standard-Bauteil als Frontstück 20 am der Entladung ausgesetzten Ende des Elektrodensystems verwendet. Es besteht aus einem Kerndraht 21, der den Schaft und den daran anschließenden ersten Abschnitt des Anschlussteils bildet. Die Wendel 22 ist am ersten Ende des Schafts montiert, und zwar insbesondere so, dass die Wendel 22 bündig mit dem Schaft abschließt. Die Wicklung 23, die die gleiche Länge wie die Wendel 22 besitzt, ist am zweiten Ende des Schafts ebenfalls bündig montiert, wobei eine Unterbrechung 24 dazwischen angeordnet ist. Aufgrund der gleichen Länge von Wendel 22 und Wicklung 23 ist das Bauteil symmetrisch, was die Verwendung in der Fertigung enorm vereinfacht, weil aufgrund der Symmetrie nicht auf die Ausrichtung des Bauteils beim Einbau geachtet werden muss. In anderen Worten sind Wendel und Wicklung hier als gleichartige Teile konzipiert, die gegeneinander ausgetauscht werden können.In 6 is shown a part of an electrode system, which is a standard component as a front piece 20 used at the discharge exposed end of the electrode system. It consists of a core wire 21 which forms the shaft and the adjoining first portion of the connecting part. The helix 22 is mounted on the first end of the shaft, in particular so that the helix 22 flush with the shaft. The winding 23 that are the same length as the helix 22 is also mounted flush with the second end of the shaft, with an interruption 24 is arranged in between. Due to the same length of helix 22 and winding 23 the component is symmetrical, which greatly simplifies the use in the production, because due to the symmetry does not have to pay attention to the orientation of the component during installation. In other words, coil and winding are here designed as similar parts that can be interchanged.

In 7 ist gezeigt, wie das Frontstück 20 an weitere Komponenten der Durchführung angesetzt wird. Dabei wird das Frontstück 20 mit einem Mittelteil oder Zwischenstück 25 aus Cermet, das mit einer separaten Wicklung 26 umhüllt ist, verschweißt. Daran angesetzt ist das Endstück 27 aus Niob, ebenfalls über Schweißung. Die klassischen Grenzen zwischen Elektrode und Durchführung sind also zugunsten konstruktiver Vorteile aufgehoben.In 7 is shown as the front piece 20 is applied to other components of the implementation. This is the front piece 20 with a middle part or intermediate piece 25 made of cermet, with a separate winding 26 is wrapped, welded. Attached to it is the tail 27 made of niobium, also via welding. The classical boundaries between electrode and bushing are thus removed in favor of constructive advantages.

Der besondere Vorteil dieser Anordnung ist, dass hier der Außendurchmesser der Wicklung 23 und des separaten Gewickels 26 des Mittelteils 25 nicht gleich groß sein müssen, da das Frontstück 20 bezüglich Geometrie und Material auf die Bedürfnisse der Wendel 22 optimiert werden kann, während das Mittelteil 25 auf eine Hüll- und Abdichtwirkung in der Kapillare hin optimiert werden kann.The particular advantage of this arrangement is that here the outer diameter of the winding 23 and the separate thread 26 of the middle section 25 do not have to be the same size, because the front piece 20 regarding geometry and material to the needs of the helix 22 can be optimized while the middle part 25 can be optimized for an enveloping and sealing effect in the capillary.

In 8a und 8b ist ein Elektrodensystem 30 gezeigt, bei dem die Vorteile eines fixierten Abstands zwischen Wendel 35 und Wicklung 39 demonstriert sind. Das Frontstück 31 ist neuartig gemäß 8a gestaltet. Dagegen können Anschlussteil 32 und Endstück 33 konventionell ausgebildet sein, also beispielsweise, indem ein Molybdän-Gewickel 39 auf einem Molybdän-Stift 34a (gestrichelt) aufgebracht ist und mit einem Endstück 33, einem Stift aus Niob, verschweißt ist. Hier ist ein Frontstück 31 verwendet, das gemäß 8a aus einem Schaft 34 aus Wolfram besteht, auf dem eine Wendel 35 aus Wolfram aufgebracht ist. Zusätzlich ist jedoch noch eine Unterbrechung 36 auf den Schaft 34 gewickelt, die sich bis zum rückwärtigen Ende 37 des Schafts erstreckt.In 8a and 8b is an electrode system 30 shown in which the benefits of a fixed distance between helix 35 and winding 39 are demonstrated. The front piece 31 is novel according to 8a designed. In contrast, connector part 32 and tail 33 be formed conventionally, so for example, by a molybdenum-wound 39 on a molybdenum pin 34a (dashed) is applied and with an end piece 33 , a pin made of niobium, is welded. Here is a front piece 31 used according to 8a from a shaft 34 made of tungsten, on which a helix 35 made of tungsten is applied. In addition, however, there is still a break 36 on the shaft 34 wrapped, stretching to the back end 37 of the shaft.

Gemäß 8b kann dieses Frontstück 31 mit dem konventionellen Anschlussteil 32 verschweißt werden. Der stark schematisiert dargestellte Schweiß-Verbindungspunkt 38 verbindet nicht nur die Kernstifte 34 und 34a, sondern auch die Unterbrechung 36 mit der Wicklung 39. Auch hier können Geometrie und Materialien aufgrund der Entkopplung zwischen Frontstück und Mittelteil auf die jeweiligen spezifischen Anforderungen hin optimiert werden.According to 8b can this front piece 31 with the conventional connection part 32 be welded. The highly schematized weld connection point 38 not only connects the core pins 34 and 34a but also the interruption 36 with the winding 39 , Here, too, geometry and materials can be optimized to the specific requirements due to the decoupling between the front piece and the center piece.

In 9 ist ein Elektrodensystem 13 gezeigt, bei dem die Baueinheit einen Kernstift 4 als Schaft und integrales Anschlussteil besitzt. Während die Wendel 5 wie üblich am entladungsseitigen Ende des Schafts 4 sitzt, ist die Wicklung 11 länger als das darin verborgene Anschlussteil 4', so dass in den Hohlraum 15 am rückseitigen Ende des Anschlussteils das Endstück eingeschoben und dann gecrimpt werden kann. Damit kann auf einen Schweißvorgang verzichtet werden.In 9 is an electrode system 13 shown in which the unit has a core pin 4 as a shaft and integral connector has. While the helix 5 as usual at the discharge end of the shaft 4 is sitting, is the winding 11 longer than the connector part hidden inside 4 ' so that in the cavity 15 at the rear end of the connecting part, the tail can be inserted and then crimped. This can be dispensed with a welding process.

In 10 ist eine Alternative zu 9 gezeigt, bei der als einziger Unterschied am rückwärtigen Ende des Anschlussteils 4' eine zusätzliche Unterbrechung 16 angesetzt ist, und zwar ohne Kernstift. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Endstück in den Hohlraum 15 eingesetzt und von Unterbrechung 16 gecrimpt.In 10 is an alternative to 9 shown as the only difference at the rear end of the connector 4 ' an additional interruption 16 is scheduled, without a core pin. In this embodiment, the tail is in the cavity 15 used and interrupted 16 crimped.

In 11 ist ein Elektrodensystem 13 gezeigt mit einem dreiteiligen Design: ein unsymmetrisches Frontstück 17 mit durchgehendem Kernstift 4, der den Schaft und den ersten Teil des Anschlussteils bildet. Darauf sitzt eine kurze Wendel 18 und eine lange Wicklung 19. Daran ist ein Cermetstift 28 mit umgebenden Molybdängewickel angeschweißt, an dieses wiederum ist ein Endstück 29 angeschweißt. Der Schweißpunkt ist jeweils mit 38 bezeichnet.In 11 is an electrode system 13 shown with a three-piece design: an unbalanced front piece 17 with continuous core pin 4 , which forms the shaft and the first part of the connecting part. On it sits a short spiral 18 and a long winding 19 , There is a cermet pin on it 28 welded with surrounding Molybdängewickel, this in turn is an end piece 29 welded. The welding point is always with 38 designated.

In 12 ist ein Frontstück 35 gezeigt, bei dem die Unterbrechung 40 zwei Windungen lang ist. Das Verhältnis zwischen Außendurchmesser der Wendel 14 und Außendurchmesser der Wicklung 29 ist hier 1:3 in die Wicklung kann ein geeignet dimensioniertes Mittelstück eingepasst werden.In 12 is a front piece 35 shown at the interruption 40 two turns long. The ratio between outer diameter of the helix 14 and outer diameter of the winding 29 Here is 1: 3 in the winding, a suitably sized centerpiece can be fitted.

Ein konkretes Beispiel einer Bemaßung ist eine 70 W-Lampe, bei der der Schaft 21 einen Durchmesser von 250 μm hat und der darauf gewickelte Draht für Wendel und Wicklung einen Durchmesser von 150 μm besitzt. Ein daraus gefertigtes symmetrisches Frontstück (siehe 6 und 7) hat eine Länge der Wendel 22 von 1,1 mm, eine Länge der Unterbrechung 24 (1 Windung) von 1,8 mm und eine Länge der Wicklung 23 von wieder 1,1 mm. Ein daran angesetztes Mittelteil 25, das mit Molybdändraht 26 umwickelt ist, hat eine Länge von 8,5 mm mit einem Kernstift von 400 μm Durchmesser und einem Wickeldraht von 140 μm Durchmesser. Ein daran angesetztes Endstück 27 aus Niob hat eine Länge von 16,8 mm und besteht aus einem Niobstift mit 730 μm Durchmesser.A concrete example of a dimension is a 70 W lamp, in which the shaft 21 has a diameter of 250 microns and the wound wire for filament and winding has a diameter of 150 microns. A symmetrical front piece made of it (see 6 and 7 ) has a length of the helix 22 of 1.1 mm, a length of the interruption 24 (1 turn) of 1.8 mm and a length of winding 23 of again 1.1 mm. An attached middle section 25 that with molybdenum wire 26 has a length of 8.5 mm with a core pin of 400 microns diameter and a winding wire of 140 microns in diameter. An attached end piece 27 made of niobium has a length of 16.8 mm and consists of a niobium pin with 730 μm diameter.

Die Bemaßung einer 35 W-Lampe sieht vor: der Niobstift 27 hat einen Durchmesser von 610 μm; der Molybdän-Kernstift 25 des Mittelteils hat einen Durchmesser von 300 μm und ist umwickelt von einem Molybdändraht 26 mit 130 μm Durchmesser; der Kernstift 21, der als durchgängiges Teil für Elektrodenschaft und Anschlussteil wirkt, hat einen Durchmesser von 154 μm; auf ihn ist eine Wendel 22, Unterbrechung 24 und Wicklung 23 aus einem Draht von 122 μm Durchmesser gewickelt.The dimensioning of a 35 W lamp provides: the niobium pin 27 has a diameter of 610 μm; the molybdenum core pin 25 of the middle part has a diameter of 300 microns and is wrapped by a molybdenum wire 26 with 130 μm diameter; the core pin 21 , which acts as a continuous part for electrode shaft and connector, has a diameter of 154 microns; there is a helix on it 22 , Interruption 24 and winding 23 wound from a wire of 122 μm diameter.

Die Bemaßung einer 150 W-Lampe sieht vor: der Niobstift 27 hat einen Durchmesser von 880 μm; der Molybdän-Kernstift 25 des Mittelteils hat einen Durchmesser von 540 μm und ist umwickelt von einem Molybdändraht 26 mit 150 μm Durchmesser; der Kernstift 21, der als durchgängiges Teil für Elektrodenschaft und Anschlussteil wirkt, hat einen Durchmesser von 500 μm; auf ihn ist eine Wendel 22, Unterbrechung 24 und Wicklung 23 aus einem Draht von 180 μm Durchmesser gewickelt.The dimensioning of a 150 W lamp provides: the niobium pin 27 has a diameter of 880 μm; the molybdenum core pin 25 of the middle part has a diameter of 540 microns and is wrapped by a molybdenum wire 26 with 150 μm diameter; the core pin 21 , which acts as a continuous part for electrode shaft and connecting part, has a diameter of 500 microns; there is a helix on it 22 , Interruption 24 and winding 23 wound from a wire of 180 μm diameter.

Der Durchmesser DA des Anschlussteils kann zwischen 50 und 400 % des Durchmesser DS des Schafts betragen.Of the Diameter DA of the connection part can be between 50 and 400% of the Diameter DS of the shaft amount.

Generell können separate Wendel und Wicklung miteinander starr verbunden sein, indem entweder das Ende der Unterbrechung mit dem Beginn der Wicklung oder der Wendel verschweißt ist. dabei ist die Unterbrechung entweder an die Wicklung oder Wendel integral angesetzt. Alternativ kann die Unterbrechung auch separat von Wendel und Wicklung sein und benötigt dann zwei Schweißpunkte. Statt einer Schweißung oder Lötung etc. ist auch eine rein mechanisch starre Verbindung möglich, beispielsweise durch Einfädeln der Unterbrechung in das u.U. aufgebogene Ende der Wendel oder Wicklung ähnlich den für Halogenglühlampen bekannten Techniken.As a general rule can separate coil and winding are rigidly connected to each other by either the end of the break with the beginning of the winding or the helix welded is. The interruption is either to the winding or helix integral. Alternatively, the interruption can also be done separately by Wendel and winding and then needs two welds. Instead of a weld or soldering etc. is also a purely mechanically rigid connection possible, for example by threading the interruption in the u.U. bent end of the coil or winding similar to the for halogen bulbs known techniques.

Statt einer Wicklungsunterbrechung, die schraubenförmig gewunden ist, kann die Unterbrechung auch als gerades Distanzstück 41 ausgebildet sein, das beispielsweise über Schweißpunkte 42 zwischen Wendel 5 und Wicklung 11 eingesetzt ist, siehe 13.Instead of a winding interruption, which is helically wound, the interruption can also be used as a straight spacer 41 be formed, for example, via welding points 42 between spiral 5 and winding 11 is used, see 13 ,

Claims

Electrode system ( 13 ) for a high-pressure discharge lamp, comprising at least one electrode which has a pin-shaped shaft ( 4 ) has a coil applied in the vicinity of the discharge-side free end ( 5 ) and one with the shaft ( 4 ) connected connection part ( 8th ), and wherein on the connector part an enveloping winding ( 11 ), characterized in that helix ( 5 ) and winding ( 11 ) with each other via a spacer ( 41 ) are connected.

Electrode system according to claim 1, characterized that the diameter DA of the connection part 50% to 400% of the diameter DS of the shaft is.

Electrode system according to claim 1, characterized characterized in that Wendel ( 5 ) and winding ( 11 ) are separate parts which are rigidly connected together.

Electrode system according to claim 1, characterized in that helix ( 5 ) and winding ( 11 ) constitute an integral structural unit.

Electrode system according to claim 3 and 4, characterized in that coil and winding via a winding interruption ( 24 ) are connected together as a spacer.

Electrode system according to claim 1, characterized that the connection part is a separate part.

Electrode system according to claim 1, characterized that the connecting part is an integral extension of the shaft

Electrode system according to Claim 7, characterized that at least the shaft of refractory, electrically conductive Material, preferably of tungsten, tantalum alone or predominantly consists of tungsten or tantalum.

Electrode system according to Claim 6, characterized that the connecting part of molybdenum, niobium, electrically conductive Cermet or predominantly consists of these materials.

Electrode system according to claim 1, characterized in that helix ( 5 ) and winding ( 11 ) consist of the same material.

Electrode system according to claim 1, characterized that coil and winding made of molybdenum and / or tungsten.

Electrode system according to claim 1, characterized that helix and winding have the same slope.

Electrode system according to claim 1, characterized that the electrode system comprises a front piece, wherein the helix and winding are symmetrical to each other.

Electrode system according to claim 1, characterized in that on the winding ( 11 ) or a part thereof at least one further winding or wrapping is applied.

Electrode system according to claim 1, characterized that the connection part represents a first part of a passage.

Electrode system according to claim 15, characterized in that that the second, terminal part the implementation a niobium pen is.

Electrode system according to claim 1, characterized that the connecting part substantially the same diameter the shaft has deviated, in particular less than 30% thereof.

High-pressure discharge lamp with at least one electrode system according to claim 1, wherein the lamp is a discharge vessel ( 2 ) having two ends, wherein the electrode system is inserted into one or both of these ends of the discharge vessel, wherein the discharge vessel ( 2 ) is made in particular of ceramic.