DE102011006708A1

DE102011006708A1 - Entladungslampe, insbesondere Quecksilber-Niederdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE102011006708A1
Application number: DE102011006708A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dichtl; Andreas Engel
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2012-10-04
Also published as: WO2012136448A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe, insbesondere Quecksilber-Niederdruckentladungslampe (1), mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß (2), in welches sich über ein erstes Ende (3, 4) des Entladungsgefäßes (2) Elektrodenträger (12, 13, 16, 17) erstrecken, an denen eine Elektrode (11, 15) angeordnet ist, und das Entladungsgefäß (2) eine Querschnitteinschnürung (20, 21) aufweist, wobei die Querschnitteinschnürung (20, 21) in Richtung der Längsachse (A) des Entladungsgefäßes (2) betrachtet zwischen der Elektrode (11, 15) und dem ersten Ende (3, 4) ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe, insbesondere eine Quecksilber-Niederdruckentladungslampe mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß, in welches sich über ein erstes Ende des Entladungsgefäßes Elektrodenträger erstrecken, an denen eine Elektrode angeordnet ist. Das Entladungsgefäß weist eine Querschnitteinschnürung auf.
Stand der Technik
Der Lichtstrom und die Lichtausbeute von Leuchtstofflampen sind wesentlich von der Höhe des Quecksilber-Dampfdrucks in der Lampe abhängig. Der Quecksilber-Dampfdruck wird durch die Temperatur der kältesten Stelle (Cold Spot) in der Lampe bestimmt, die wiederum von der Umgebungstemperatur abhängt. Ein optimaler Lichtstrom und eine Lichtausbeute in besonders günstiger Weise bestehen dann, wenn die kälteste Stelle eine Temperatur von etwa 45°C aufweist. Da in den meisten Fällen die kälteste Stelle bei normalen Umgebungstemperaturen in Leuchten zu heiß ist, um einen optimalen Lichtstrom zu gewährleisten, muss mit technischen Mitteln eine noch kältere Stelle erzeugt werden.
Aus der EP 0 204 061 B1 ist eine Quecksilber-Niederdruckentladungslampe bekannt, bei der das geradlinige rohrförmige Entladungsgefäß eine Querschnitteinschnürung aufweist. Diese Querschnitteinschnürung ist in Richtung der Längsachse der Lampe in einem Längenabschnitt zwischen den zwei Elektroden der Lampe ausgebildet. Es erfolgt dadurch eine Abschirmung der Elektrode zum Plasma hin. Dies dahingehend, dass sich die Elektrode nicht zu stark erwärmt, so dass auch weniger Wärme an das Lampenende übertragen werden soll. Indem diese Verengung bzw. Querschnitteinschnürung jedoch in einem Längenabschnitt des Entladungsgefäßes erfolgt, der dem Entladungsweg bzw. der Entladungsstrecke zwischen den beiden Elektroden entspricht, hat dies deutlich negative Einflüsse auf die Brenn- und Zündspannungen der Lampe, die dadurch deutlich ansteigen. Dies ist nachteilig für das Betriebsverhalten einerseits und die Langlebigkeit andererseits.
Darüber hinaus ist es bekannt, dass eine so genannte Kaltfußtechnik bei Stablampen und Ringlampen Verwendung findet, um die oben angesprochene Thematik verbessern zu können. Eine derartige Vorgehensweise ist aus der DE 10 2006 033 672 A1 bekannt. Bei der dort gezeigten Cold-Spot-Lampe, die als zweiseitig gesockelte Lampe ausgebildet ist, sind an den gegenüberliegenden Enden Lampenwendeln angeordnet, die die Elektroden darstellen, welche mit Gestellen bzw. Elektrodenträgern gehalten sind. Diese Elektrodenträger weisen an den gegenüberliegenden Enden des Entladungsgefäßes unterschiedliche Längen auf. Der Quecksilber-Dampfdruck in dieser Lampe ist abhängig von der Temperatur des Cold-Spots bzw. der kältesten Stelle am Sockelrand des längeren Gestells. Der Kaltfuß bzw. dieses längere Gestell sind so dimensioniert, dass das flüssige Quecksilber in der Entladungslampe am so definierten Cold-Spot bei etwa 35°C Umgebungstemperatur auf ca. 49°C temperiert wird.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entladungslampe zu schaffen, bei der der Lichtstrom und die Lichtausbeute gegenüber den bekannten Lampen verbessert ist. Insbesondere soll dies dahingehend erfolgen, dass eine kühle Stelle der Lampe an einem Lampenende ausgebildet wird, jedoch diese dazu erforderliche Maßnahme an der Lampe die Brenn- und Zündspannungen der Lampe nicht unerwünscht beeinflusst.
Diese Aufgabe wird durch eine Entladungslampe, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Entladungslampe ist insbesondere als Quecksilber-Niederdruckentladungslampe ausgebildet. Die Entladungslampe umfasst ein rohrförmiges Entladungsgemäß, in welches sich über ein erstes Ende des Entladungsgefäßes Elektrodenträger erstrecken. An den Elektrodenträger ist frontseitig eine Elektrode angeordnet, die im Entladungsgefäß angeordnet ist. Das Entladungsgefäß weist eine Querschnitteinschnürung auf, wobei diese Querschnitteinschnürung in Richtung der Längsachse des Entladungsgefäßes betrachtet zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Ende des Entladungsgefäßes ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung wird eine Temperaturübertragung von der Lampenwendel bzw. der Elektrode zum Lampenende effektiv reduziert. Das Lampenende wird dadurch die kälteste Stelle bzw. der so genannte Cold Spot in der Lampe und der Quecksilber-Dampfdruck kann dadurch entsprechend geregelt werden.
Bei dieser Ausgestaltung der Entladungslampe kann somit der Lichtstrom und die Lichtausbeute entsprechend verbessert werden und die Temperatur der kältesten Stelle im Vergleich zu herkömmlichen Vorgehensweisen abgesenkt werden. Vorzugsweise ist die kühlste Stelle dadurch auf eine Temperatur von etwa 45°C eingestellt. Darüber hinaus wird durch die sehr ortsspezifische Ausbildung der Querschnitteinschnürung des Entladungsgefäßes auch verhindert, dass dies negativ auf die Brenn- und Zündspannungen der Lampe einwirken würde. Die Verengung bzw. Querschnitteinschnürung ist somit komplett außerhalb der Entladungstrecke von insbesondere zwei Elektroden im Entladungsgefäß angeordnet. Die Abschirmung des Lampenendes zur Elektrode hin bewirkt eine sehr effektive Verhinderung einer direkten Wärmeübertragung und das Lampenende erwärmt sich deutlich weniger.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Querschnitteinschnürung in der Mitte zwischen der Elektrode und dem ersten Ende ausgebildet ist.
Die Querschnitteinschnürung ist insbesondere vollständig umlaufend ausgebildet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Querschnitteinschnürung in Richtung der Längsachse des Entladungsgefäßes betrachtet auf Höhe einer eventuell vorgesehenen Glaseinschmelzung der Elektrodenträger ausgebildet ist. Die Wärmeübertragung auf das Lampenende wird dadurch besonders effektiv verhindert. Die Glaseinschmelzung kann beispielsweise in Art einer Glasperle ausgeführt sein, die gewährleistet, dass der Abstand zwischen den Elektrodenträgern eingehalten wird, oder aber nach Art eines Tellerrohrs, wobei der das Entladungsgefäß abschließende Glasteller um ein Rohr mit einem geringeren Durchmesser als dem des Entladungsgefäßes verlängert ist. In diesem Rohr können die Elektrodenträger geführt und an seinem Ende durch Verschmelzen fixiert werden. Zusätzlich kann in diesem Rohr beispielsweise auch ein Pumprohr geführt werden, über das das Entladungsgefäß evakuiert und mit Gas befüllt werden kann.
Insbesondere ist dies dann besonders vorteilhaft verhindert, wenn die Querschnitteinschnürung in Richtung der Längsachse betrachtet auf Höhe eines runden Querschnitts der Glaseinschmelzung ist. Da eine derartige Glaseinschmelzung an ihrem vorderen, der Elektrode zugewandeten Ende üblicherweise keinen runden Querschnitt aufweist, sondern oval ist, können gerade dann, wenn Querschnitteinschnürungen umlaufend am Entladungsgefäß ausgebildet sind und mit gleicher Tiefe ausgebildet sind, unterschiedliche Abstände zu dieser Glaseinschmelzung entstehen. Die Temperaturübertragung auf das Lampenende wird daher am vorteilhaftesten dadurch verringert, dass die Querschnitteinschnürung mit ihrem maximalen Einschnürungspunkt auf Höhe eines im wesentlichen runden Querschnitts der Glaseinschmelzung ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein in Richtung senkrecht zur Längsachse betrachteter Abstand zwischen der Querschnitteinschnürung und der Glaseinschmelzung < 5 mm, insbesondere < 3 mm, ist. Zudem kann die Querschnitteinschnürung von der Position her weiter an das Lampenende oder ebenso in Richtung der Wendel verschoben sein. Eine sehr vorteilhafte Position der Querschnittseinschnürung mit einer sehr guten Abschirmung nach hinten ist bei Verwendung eines Tellerrohrs an der Stelle der Lampe erreicht, an der das Tellerrohr seinen vollen runden Durchmesser bzw. Querschnitt hat.
Vorzugsweise ist die Entladungslampe eine zweiseitig gesockelte Lampe. Sie ist insbesondere als Stablampe mit einem geradlinigen Entladungsgefäß ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Entladungsgefäß nicht-geradlinig verlaufend ausgebildet ist und beispielsweise u-förmig gebogen oder spiralförmig gewunden ist.
In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass sich die Elektrodenträger der ersten Elektrode über das erste Ende des Entladungsgefäßes weiter in das Innere des Entladungsgefäßes erstrecken, als Elektrodenträger einer zweiten Elektrode, die sich über ein zweites Ende des Entladungsgefäßes in das Innere erstrecken. Eine derartige Ausgestaltung entspricht der bereits angesprochenen Kaltfußtechnik, so dass die Elektrodenträger, die sich weiter in das Innere des Entladungsgefäßes erstrecken, den Kaltfuß am Lampenende bilden. Gerade in Kombination mit einer Querschnitteinschnürung des Entladungsgefäßes, insbesondere im Bereich eines runden Querschnitts einer Glaseinschmelzung der Elektrodenträger, können die oben genannten Vorteile im Hinblick auf möglichst geringe Wärmeübertragung von der Elektrode auf das Lampenende, verbesserte Lichtausbeute und verbesserter Lichtstrom der Lampe sowie keine unerwünschten Einwirkungen auf die Brenn- und Zündspannungen der Lampe, besonders hervorzuhebend erreicht werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine erste Querschnitteinschnürung in Richtung der Längsachse des Entladungsgefäßes betrachtet zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Ende des Entladungsgefäßes ausgebildet ist, und eine zweite Querschnittseinschnürung in Richtung der Längsachse des Entladungsgefäßes betrachtet zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Ende des Entladungsgefäßes ausgebildet ist. Vorteilhaft hieran ist dass die Lampe in diesem Fall im wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist und beide Enden des Entladungsgefäßes als kälteste Stelle dienen können. Sollte also ein Ende stärker als das andere erwärmt werden, so wird die Funktion der Bereitstellung einer kältesten Stelle und somit die Hg-Dampfdruckregelung von dem anderen Entladungsgefäßende übernommen. Zu einer solchen ungleichmäßigen Erwärmung des Entladungsgefäßes kann es beispielsweise bei einer senkrechten Anordnung einer Stablampe kommen, bei der das obere Entladungsgefäßende stärker erwärmt wird als das untere. Zu ungleichmäßiger Erwärmung kann es auch kommen, wenn beispielsweise die Entladungsgefäßenden mehrerer Lampen in einer mehrflammigen Leuchte nebeneinander angeordnet sind. Das kältere Ende des Entladungsgefäßes übernimmt in diesem Fall die Funktion als kälteste Stelle.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, als auch die nur in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen und/oder die nur in der Figurenbeschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Entladungslampe;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Teilausschnitts der Darstellung in 1; und
3 ein Diagramm, in dem die Temperatur der kühlsten Stelle der Lampe und der Lichtstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur für eine Entladungslampe gemäß dem Stand der Technik einerseits und für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladungslampe andererseits, gezeigt sind.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung eine Entladungslampe 1 gezeigt, welche als Quecksilber-Niederdruckentladungslampe ausgebildet ist. Sie ist im Ausführungsbeispiel als zweiseitig gesockelte Stablampe konzipiert. Dazu umfasst sie ein rohförmiges Entladungsgefäß 2, welches gemäß der Darstellung in 1 geradlinig ausgebildet ist. An den jeweils gegenüberliegenden Lampenenden 3 und 4 sind jeweils Sockel 5 und 6 ausgebildet, an denen jeweils elektrische Kontakte 7, 8, 9, 10 angeordnet sind und sich nach außen erstrecken. Die zweiseitig gesockelte Entladungslampe 1 umfasst eine erste Elektrode 11, die über Elektrodenträger 12 und 13 gehalten ist. Die Elektrodenträger 12 und 13 sind in eine Glaseinschmelzung 14 eingeschmolzen und erstrecken sich über das erste Ende 3 in das Innere des Entladungsgefäßes 2.
An der gegenüberliegenden Seite und somit am zweiten Lampenende 4 ist ebenfalls eine Elektrode 15 ausgebildet, die über zwei Elektrodenträger 16 und 17 gehalten ist. Die beiden Elektrodenträger 16 und 17 sind ebenfalls in eine Glaseinschmelzung 18 eingeschmolzen. Sie erstrecken sich über das zweite Lampenende 4 in das Innere des Entladungsgefäßes 2. Insbesondere zwischen den Elektroden 11 und 15 ist im Betrieb die Entladungsstrecke ausgebildet.
Wie aus der Darstellung in 1 zu erkennen ist, erstrecken sich die beiden ersten Elektrodenträger 12 und 13 weiter in das Innere des Entladungsgefäßes 2 als die zweiten Elektrodenträger 16 und 17. Diesbezüglich wird somit im Betrieb der Entladungslampe 1 eine kühlste Stelle 19 im Bereich des Lampenendes 3 ausgebildet. Durch das weitere Hineinerstrecken der Elektrodenträger 12 und 13 ist zusätzlich eine Kaltfußtechnik bei der Entladungslampe 1 vorgesehen, wobei der Kaltfuß durch dieses längere Gestell bzw. die Elektrodenträger 12 und 13 gebildet ist.
Es ist zu erkennen, dass eine erste Querschnitteinschnürung 20 im Bereich des ersten Lampenendes 3 ausgebildet ist. Wie zu erkennen ist, ist diese erste Querschnitteinschnürung 20 des Entladungsgefäßes 2 vollständig umlaufend ausgebildet und darüber hinaus in Richtung der Längsachse A der Entladungslampe 1 und auch des Entladungsgefäßes 2 betrachtet, zwischen dem ersten Lampenende 3 und der ersten Elektrode 11 ausgebildet. Darüber hinaus ist in weiterer örtlicher Spezifikation diese erste Querschnitteinschnürung 20 in Richtung der Längsachse A betrachtet auf Höhe der Glaseinschmelzung 14 ausgebildet, insbesondere auf Höhe eines in der y-z-Ebene im Wesentlichen runden Querschnitts der Glaseinschmelzung 14 ausgebildet. Insbesondere ist dadurch ein Abstand d1 zwischen der Außenseite der Glaseinschmelzung 14 und dem Maximum der ersten Querschnittseinschnürung 20 umlaufend im Wesentlichen gleich und beträgt vorzugsweise < 3 mm.
Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine zweite Querschnitteinschnürung 21 des Entladungsgefäßes 2 ausgebildet. Auch sie ist vollständig umlaufend realisiert und ebenfalls in Richtung der Längsachse A betrachtet auf Höhe eines runden Querschnitts (in der y-z-Ebene) der Glaseinschmelzung 18 ausgebildet. Ein Abstand d2 ist vorzugsweise dem Abstand d1 entsprechend ausgebildet. Sollte die Entladungslampe 1 derart angeordnet sein, dass das zweite Lampenende 4 kälter ist als das erste Lampenende 3, so wird das zweite Lampenende 4 zur kältesten Stelle. Aufgrund der auch hier vorgesehenen zweiten Querschnittseinschnürung 21 ist auch hier eine Abschirmung vorgesehen, die die Temperatur des Lampenendes 4 niedrig hält.
In 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts I in 1 gezeigt. Das Maximum der Querschnitteinschnürung 20 ist auf Höhe der Kante des Übergangs von einem ovalen Querschnitt in einen runden Querschnitt der Glaseinschmelzung 14 ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass dieses Maximum der Querschnitteinschnürung 20 noch weiter Richtung des ersten Lampenendes 3 angeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die gesamte Querschnitteinschnürung 20 mit ihrer Breite b1 in Richtung der Längsachse A bemessen in einem Bereich entlang der Längsachse A angeordnet ist, in dem die Glaseinschmelzung 14 einen runden Querschnitt aufweist.
In 3 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem die Lichtstromausbeute LS in % für eine T5 HO 54 W-Lampe auf der linken Vertikalachse angeordnet ist und auf der rechten Vertikalachse die Temperatur der kühlsten Stelle und somit des Cold Spots in °C angegeben ist. Auf der Horizontalachse ist die Umgebungstemperatur T_U in °C angegeben.
Die Kurve II stellt dabei den Lichtstromverlauf einer Entladungslampe gemäß dem Stand der Technik dar, bei der keine derartigen Einschnürungen 20 und 21 ausgebildet sind.
Die Kurve III gibt den Temperaturverlauf des Cold Spots einer Lampe an, die keine derartigen Einschnürungen 20 und 21 aufweist.
Demgegenüber zeigt die Kurve IV den Verlauf des Lichtstroms bei einer Entladungslampe 1 gemäß 1 und 2.
Darüber hinaus zeigt die Kurve V den Temperaturverlauf des Cold Spots bzw. der kühlsten Stelle 19 der Entladungslampe 1 gemäß 1 und 2
Wie aus dem Diagramm und den Kurvenverläufen zu entnehmen ist, kann bei den relevanten Umgebungstemperaturen die Temperatur der kühlsten Stelle 19 durch die Entladungslampe 1 gemäß 1 und 2 gegenüber herkömmlichen Lampen ohne eine derartige Einschnürung 20 bzw. 21 um ca. 10°C abgesenkt werden. Demgegenüber kann eindeutig erkannt werden, dass auch in den interessanten Umgebungstemperaturen der Lichtstrom gemäß dem prozentualen Anteil gegenüber herkömmlichen Lampen ohne eine Querschnitteinschnürung erhöht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0204061 B1 [0003]
DE 102006033672 A1 [0004]

Claims

Entladungslampe, insbesondere Quecksilber-Niederdruckentladungslampe (1), mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß (2), in welches sich über ein erstes Ende (3, 4) des Entladungsgefäßes (2) Elektrodenträger (12, 13, 16, 17) erstrecken, an denen eine Elektrode (11, 15) angeordnet ist, und das Entladungsgefäß (2) eine Querschnitteinschnürung (20, 21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitteinschnürung (20, 21) in Richtung der Längsachse (A) des Entladungsgefäßes (2) betrachtet zwischen der Elektrode (11, 15) und dem ersten Ende (3, 4) ausgebildet ist.
Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitteinschnürung (20, 21) in der Mitte zwischen der Elektrode (11, 15) und dem ersten Ende (3, 4) ausgebildet ist.
Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitteinschnürung (20, 21) vollständig umlaufend ausgebildet ist.
Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitteinschnürung (20, 21) in Richtung der Längsachse (A) betrachtet auf Höhe einer Glaseinschmelzung (14, 18) der Elektrodenträger (12, 13, 16, 17) ausgebildet ist.
Entladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitteinschnürung (20, 21) in Richtung der Längsachse (A) betrachtet auf Höhe eines runden Querschnitts der Glaseinschmelzung (14, 18) ist.
Entladungslampe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Richtung senkrecht zur Längsachse (A) betrachteter Abstand (d1, d2) zwischen der Querschnitteinschnürung (20, 21) und der Glaseinschmelzung (14, 18) kleiner 5 mm, insbesondere kleiner 3 mm, ist.
Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zweiseitig gesockelt ausgebildet ist.
Entladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Stablampe mit geradlinigem Entladungsgefäß (2) ist.
Entladungslampe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Elektrodenträger (12, 13) der ersten Elektrode (11) über das erste Ende (3) des Entladungsgefäßes (2) weiter in das Innere des Entladungsgefäßes (2) erstrecken, als Elektrodenträger (16, 17) einer zweiten Elektrode (15), die sich über ein zweites Ende (4) des Entladungsgefäßes (2) in das Innere erstrecken.
Entladungslampe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Querschnitteinschnürung (20, 21) in Richtung der Längsachse (A) des Entladungsgefäßes (2) betrachtet zwischen der ersten Elektrode (11, 15) und dem ersten Ende (3, 4) des Entladungsgefäßes (2) ausgebildet ist und eine zweite Querschnitteinschnürung (20, 21) in Richtung der Längsachse (A) des Entladungsgefäßes (2) betrachtet zwischen der zweiten Elektrode (11, 15) und dem zweiten Ende (3, 4) des Entladungsgefäßes (2) ausgebildet ist.