DE102009048432A1 - High-pressure gas discharge lamp, has product with electrical conductivity and cross-sectional surface larger than in electrode-sided region and contact element-sided region and provided in overlapping region and middle region - Google Patents
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Abstract
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung geht von einer Gasentladungslampe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 aus. Solche Gasentladungslampen sind dem Stand der Technik als allgemein bekannt zu entnehmen.The invention is based on a gas discharge lamp according to the preamble of patent claim 1. Such gas discharge lamps are known in the art as generally known.
Stand der TechnikState of the art
Die Elektroden einer solchen Lampe, zwischen denen eine Entladung stattfindet, sind üblicherweise in ein Entladungsgefäß aus Glas eingeschmolzen. Um einen elektrischen Kontakt zwischen einer Elektrode und einem äußeren Kontaktelement herzustellen, ist ein mit der Elektrode und dem Kontaktelement verbundenes elektrisches Verbindungsmittel in einen gasdichten Stromdurchführungsbereich des Entladungsgefäßes eingeschmolzen. Bei dem elektrischen Verbindungsmittel handelt es sich üblicherweise um eine dünne Molybdänfolie. Eine direkte Durchführung der Elektrode durch die Wandung des Entladungsgefäßes ist nicht möglich, da aufgrund des hohen Drucks im Entladungsgefäßes im Betrieb der Lampe die Gasdichtigkeit des Entladungsgefäßes nicht gewährleistet werden könnte.The electrodes of such a lamp, between which a discharge takes place, are usually fused into a glass discharge vessel. In order to produce an electrical contact between an electrode and an outer contact element, an electrical connection means connected to the electrode and the contact element is fused into a gas-tight current feedthrough region of the discharge vessel. The electrical connection means is usually a thin molybdenum foil. A direct implementation of the electrode through the wall of the discharge vessel is not possible because due to the high pressure in the discharge vessel during operation of the lamp, the gas-tightness of the discharge vessel could not be guaranteed.
Bei Verwendung einer Folie als Verbindungsmittel treten jedoch Materialspannungen im Glas auf, die sich insbesondere an den Schnittkanten des Verbindungsmittels konzentrieren. Aufgrund dieser Materialspannungen besteht die Gefahr eines Bruchs des Entladungsgefäßes. Daher wird die Folie auf Seite der Elektrode schmäler gestaltet, um die Materialspannungen in diesem Bereich möglichst gering zu halten.When using a film as a connecting means, however, material stresses occur in the glass, which concentrate in particular at the cut edges of the bonding agent. Due to these material stresses there is a risk of breakage of the discharge vessel. Therefore, the film on the side of the electrode is made narrower in order to minimize the material stresses in this area as low as possible.
Eine solche Gasentladungslampe ist beispielsweise aus der
Durch die Verschmälerung der Folie wird jedoch nachteiligerweise deren elektrischer Widerstand erhöht, so dass über die Verbindung aus Kontaktelement und Elektrode eine hohe Spannung abfällt. Aufgrund des hohen Widerstandes kann es bei Stromfluss zu einer ohmschen Erwärmung und folglich lokaler Temperaturerhöhung kommen, was wiederum die Bruchgefahr des Entladungsgefäßes erhöht.Due to the narrowing of the film, however, its electrical resistance is disadvantageously increased, so that a high voltage drops across the connection of contact element and electrode. Due to the high resistance, current flow can lead to ohmic heating and consequently local temperature increase, which in turn increases the risk of breakage of the discharge vessel.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasentladungslampe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiterzuentwickeln, dass der elektrische Widerstand der Verbindung zwischen Kontaktelement und Elektrode reduziert und damit die Bruchgefahr des Entladungsgefäßes verringert wird.The object of the present invention is to develop a gas discharge lamp according to the preamble of claim 1 so that the electrical resistance of the connection between the contact element and electrode is reduced and thus the risk of breakage of the discharge vessel is reduced.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Gasentladungslampe mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.The object is achieved by a gas discharge lamp having the features of patent claim 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Eine solche Gasentladungslampe weist ein Entladungsgefäß aus Glas und zumindest eine Elektrode auf, welche über ein elektrisches Verbindungsmittel mit einem äußeren Kontaktelement zum Zuführen von Strom verbunden ist. Das Verbindungsmittel ist in einen gasdichten Stromdurchführungsbereich eingeschmolzen und weist in einem elektrodenseitigen Bereich ein Produkt aus elektrischer Leitfähigkeit und Querschnittsfläche auf, das nicht größer ist als in einem kontaktelementseitigen Bereich, also kleiner oder gleich. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen dem elektrodenseitigen und kontaktelementseitigen Bereich ein Mittenbereich angeordnet ist, in welchem das Produkt aus elektrischer Leitfähigkeit und Querschnittsfläche größer ist als beim elektrodenseitigen und kontaktelementseitigen Bereich. Der Mittenbereich weist daher einen geringen elektrischen Widerstand auf, so dass nur eine geringe Spannung zwischen Kontaktelement und Elektrode abfällt und eine Erwärmung des Verbindungsmittels verringert wird.Such a gas discharge lamp has a discharge vessel made of glass and at least one electrode, which is connected via an electrical connection means to an outer contact element for supplying current. The connecting means is fused into a gas-tight current leadthrough region and, in an electrode-side region, has a product of electrical conductivity and cross-sectional area which is not larger than in a contact-element-side region, ie smaller or equal. According to the invention, a center region is arranged between the electrode-side and contact-element-side region, in which the product of electrical conductivity and cross-sectional area is larger than in the electrode-side and contact-element-side region. The center region therefore has a low electrical resistance, so that only a low voltage between contact element and electrode drops and heating of the connecting means is reduced.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Verbindungsmittel aus zwei Metallfolien, welche im Mittenbereich überlappen. Durch die Überlappung der beiden Folien weist der Mittenbereich des Verbindungsmittels eine höhere Querschnittsfläche und damit einen geringeren Widerstand pro Längeneinheit auf, als die benachbarten Bereiche des Verbindungsmittels.In a first preferred embodiment of the invention, the connecting means consists of two metal foils which overlap in the central region. Due to the overlapping of the two films, the middle region of the connecting means has a higher cross-sectional area and thus a lower resistance per unit length than the adjacent regions of the connecting means.
Um die mechanischen Spannungen an den Kanten der Folie auf der Druckseite der Wandung des Entladungsgefäßes möglichst gering zu halten, weist die erste mit der Elektrode verbundene Folie bevorzugt eine Breite quer zu der Richtung des Stromflusses zwischen Elektrode und Kontaktelement – also quer zu einer Verbindungsachse von Elektrode und Kontaktelement – von 0,3 mm bis 0,8 mm auf. Die zweite, mit dem Kontaktelement verbundene Folie ist demgegenüber breiter und weist in gleicher Richtung bevorzugt eine Breite von 1,5 mm bis 2,5 mm auf. Zur Verbindung der beiden Folien sind diese vorzugsweise im Mittenbereich miteinander verschweißt. Dies kann besonders präzise durch ein Strahlschweißverfahren, insbesondere durch Laserschweißen, bewerkstelligt werden.In order to keep the mechanical stresses at the edges of the film on the pressure side of the wall of the discharge vessel as low as possible, the first foil connected to the electrode preferably has a width transverse to the direction of the current flow between the electrode and the contact element - ie transverse to a connection axis of the electrode and contact element - from 0.3 mm to 0.8 mm. By contrast, the second film connected to the contact element is wider and preferably has a width of 1.5 mm to 2.5 mm in the same direction. To connect the two films, these are preferably welded together in the middle region. This can be accomplished particularly precisely by a beam welding method, in particular by laser welding.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verbindungsmittel eine Metallfolie, die im Mittenbereich durch ein Metallstück, beispielsweise einen Metallstift oder -stab oder auch einen aus sandwichartig übereinander geschichteten und elektrisch miteinander verbundenen Metallfolien bestehenden Metallfolienstapel verstärkt ist. Dies ermöglicht die Verwendung einer Folie konstanter Breite, wodurch auf Zuschnitte verzichtet werden kann. Durch das Metallstück bzw. den Folienstapel wird ein besonders niedriger Widerstand des Verbindungsmittels erzielt. Die Breite der Folie quer zur Stromflussrichtung – also quer zur Verbindungsachse von Elektrode und Kontaktelement – beträgt in dieser Ausführungsform der Erfindung bevorzugt 0,3 mm bis 0,8 mm.In an alternative embodiment of the invention, the connecting means comprises a metal foil, which in the central region by a metal piece, for example a metal pin or rod or a sandwiched layered and electrically interconnected metal foils existing metal foil stack is reinforced. This allows the use of a film of constant width, which can be omitted on blanks. By the metal piece or the film stack a particularly low resistance of the connecting means is achieved. The width of the film transversely to the current flow direction - ie transverse to the connection axis of electrode and contact element - in this embodiment of the invention is preferably 0.3 mm to 0.8 mm.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawings. Hereby show:
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Eine aus dem Stand der Technik bekannte im Ganzen mit
Da im Entladungsraum
An den dem Entladungsraum zugewandten Schnittkanten
Um sowohl Materialspannungen im Stromdurchführungsbereich
Bei der in
In allen gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Gasdichtigkeit durch die besonders dünnen Molybdänfolien im elektrodenseitigen Bereich
Insgesamt wird damit ein gasdichter Abschluss des Innenraums des Entladungsgefäßes bei gleichzeitiger hoher Druck- und Temperaturbelastbarkeit erreicht, wobei der elektrische Gesamtwiderstand der Verbindung zwischen Elektrode
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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