DE19515479A1 - Lampenanordnung mit einem Mantel und Isolator-Stützlagern - Google Patents
Lampenanordnung mit einem Mantel und Isolator-StützlagernInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf
elektrische Lampenanordnungen und spezieller auf
elektrische Lampenanordnungen mit einer verbesserten
Tragstruktur für einen Mantel.
Metallhalogen-Bogenentladungslampen werden wegen ihrer
hohen Lichtwirksamkeit und langen Lebensdauer häufig für
kommerzielle Anwendungen eingesetzt. Eine typische
Metallhalogen-Bogenentladungslampe enthält eine
Lampenkapsel oder Lichtbogenröhre aus Quarz oder einer
Silica-Schmelze, die hermetisch abgedichtet in einem Kolben
oder in einer äußeren Einhüllung aus Borsilikatglas
angeordnet ist. Die ihrerseits hermetisch abgedichtete
Lichtbogenröhre weist mittels Preßsitz in den gegen
überliegenden Röhrenenden eingebrachte Wolfram-Elektroden
auf sowie einen Kolbenbereich mit einem Füllmaterial, das
Quecksilber, Metallhalogenid Additive sowie ein Edelgas für
den Startvorgang enthält. In einigen Fällen ist sowohl bei
Lampen mit niedriger wie auch mit hoher Wattzahl die äußere
Lampenhülle mit Stickstoff oder einem anderen Inertgas bei
weniger als Atmosphärendruck gefüllt. In anderen Fällen,
insbesondere bei Lampen mit niedriger Wattzahl, ist die
äußere Lampenhülle evakuiert.
Es hat sich als wünschenswert herausgestellt, solche
Metallhalogen-Bogenentladungslampen mit einem Mantel
auszustatten, der eine im allgemeinen zylindrische Röhre
aus einem lichtdurchlässigen Material aufweist, z. B. aus
Quarz, das hohen Betriebstemperaturen standhalten kann. Die
Lichtbogenröhre und der Mantel sind koaxial zueinander
innerhalb der äußeren Lampenumhüllung so angeordnet, daß
die Lichtbogenröhre innerhalb des Mantels liegt. Der Mantel
verbessert die Sicherheit der Lampe, indem er im Fall eines
Bruchs der Entladungsröhre als Auffangeinrichtung wirkt.
Der Mantel erlaubt, daß der äußere Lampenkolben intakt
bleibt, indem er die beim Bruch der Entladungsröhre
auftretende Energie aufnimmt. Das Vorsehen eines Mantels
erweitert den Markt für Metallhalogen-Lampen in Richtung
auf Beleuchtungsvorrichtungen vom sog. offenen Typ (ohne
eine aufwendige Abdeckplatte). Der Mantel kann ebenfalls
zur Farbkorrektur der Entladungsquelle benutzt werden. Für
eine solche Farbkorrektur enthält der Mantel einen auf die
jeweilige Wellenlänge abgestimmten Reflektor oder Absorber
oder auch Leuchtstoff, z. B. einen mehrschichtigen
dichroitischen Titandioxid-Siliciumdioxid-Reflektor.
Ein bedeutender Inhaltsstoff in Metallhalogen-
Bogenentladungslampen ist Natrium, gewöhnlich in der Form
von Natriumjodid. Natrium wird zur Verbesserung der
Wirksamkeit und der Farbeigenschaften benutzt. Es ist
bereits seit langem erkannt worden, daß Natrium enthaltende
Gasentladungsröhren während ihres Betriebs durch Bewegung
oder Wanderung durch die Wandung der Entladungsröhre
Natrium verlieren. Durch den Natriumverlust wird das
ursprünglich in der Form von Natriumjodid in einer
Metallhalogen-Lampe enthaltene Jodid frei und verbindet
sich in der Entladungsröhre mit dem Quecksilber zu
Quecksilberjodid. Das Quecksilberjodid seinerseits führt zu
erhöhten Zündspannungen und bewirkt dadurch Start- und
Brennwartungsprobleme sowie eine verkürzte Lebensdauer der
Lampe.
Es gibt Anzeichen dafür, daß der größte Teil des
Natriumverlusts auf einer negativen Aufladung der Wände der
Lichtbogenröhre beruht, und zwar bewirkt durch
photoelektrische Emission von spannungsführenden
Seitenstäben, die zur Abstützung der Lichtbogenröhre und
des Mantels innerhalb des äußeren Kolbens dienen. Eine
Lösung des Problems bestand in verschiedenen elektrisch
isolierten oder potentialmäßig schwimmenden an der äußeren
Oberfläche des Mantels angebrachten Montagestützen sowie in
den Preßdichtungen der Entladungsröhre in Kombination mit
einem dünnen Molybdändraht als Stromrückführungsleitung für
die Elektrode am äußeren Lampenende, wobei dieser Draht als
"fliegender Leiter" (flying lead) bekannt geworden ist, der
möglichst weit von der Entladungsröhre beabstandet sein
soll und sich möglichst an die Kurvenform des äußeren
Kolbens anschmiegen soll. Dazu wird beispielsweise
hingewiesen auf die US-Patentschriften 5 270 608, 5 252 885,
5 136 204, 5 122 706 und 4 963 790, deren Offenbarung
ausdrücklich und zur Gänze hier hinzugezogen werden soll.
Obwohl solche Lampenkonstruktionen eine Verbesserung mit
sich bringen, begrenzen jedoch die außerhalb des Mantels
angeordneten Elemente den äußeren Durchmesser des Mantels
und somit die physikalische Größe oder Wattzahl der mit
einem vorgegebenen äußeren Kolben benutzbaren
Gasentladungsröhre; die Preßdichtungen der Lichtbogenröhre
müssen enge Herstelltoleranzen aufweisen und sind anfällig
für Schäden während des Zusammenbaus; schließlich erfordern
solche Strukturen eine relativ große Anzahl von Teilen und
Schweißstellen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte
elektrische Lampenanordnung bereitgestellt, die die oben
bei der Behandlung von bekannten Lampen angesprochenen
Probleme zu lösen imstande ist. Die vorgeschlagene
Lampenkonstruktion kann in Beleuchtungsvorrichtungen vom
sog. offenen Typ eingesetzt werden, bei denen keine
zusätzliche (Sicherheits-)Schirmung vorhanden ist. Gemäß
der vorliegenden Erfindung enthält die verbesserte
Lampenanordnung einen abgedichteten lichtdurchlässigen
(äußeren) Lampenkolben, der einen gewölbten Bereich auf
weist, sowie einen Lampenhals, der in einen Lampenfuß
eingepaßt ist. Ein Paar Sockelleiter sind in den Fuß
eingeschmolzen und führen in das Innere des äußeren
Kolbens. Ein lichtdurchlässiger Mantel ist innerhalb des
Kolbens angeordnet und weist seinerseits eine innere Zone
auf. Eine Lampenkapsel zur Lichterzeugung, wenn elektrische
Energie angelegt wird, weist ein elektrisches Leiterpaar
auf sowie einen Kolbenbereich mit einem ersten elektrischen
Leiterende und einem zweiten elektrischen Leiterende. Der
Kolbenbereich ist in der inneren Zone des Mantels
angeordnet. Um elektrische Energie an die Lampenkapsel
anzulegen, sind Mittel zum elektrischen Ankoppeln der
Sockelleiter an die elektrischen Leiter der Lampenkapsel
vorgesehen. Die Lampe enthält ebenfalls Mittel zur
mechanischen Halterung der Lampenkapsel sowie des Mantels.
Von diesen Mitteln erstreckt sich zumindest ein Teil in der
inneren Zone von einem Bereich in der Nähe des ersten
elektrischen Leiterendes zu einem Bereich in der Nähe des
zweiten elektrischen Leiterendes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind an die
Elektrodendrähte angeschlossene Leiterdrähte vorgesehen, um
die Lampenkapsel sowohl elektrisch anzukoppeln als auch
mechanisch zu haltern. Ein Teil eines Leiterdrahts in der
inneren Mantelzone ist mit einer Isolierhülse aus einem
keramischen Hochtemperatur-Isolator, z. B. einer
Aluminiumoxid-Keramik, geschirmt. Die Isolierhülse
minimiert wirksam den Natriumverlust, indem es das
elektrische Feld vermindert, und minimiert damit die Mi
gration von Natriumionen von der Lampenkapsel. Die Isolier
hülse minimiert ebenfalls den Effekt, daß negativ geladene
Photoelektronen aufgrund der Ultraviolettstrahlung von dem
Leiterdraht emittiert werden. Damit wird der Natriumverlust
zusätzlich minimiert.
Bei der vorgeschlagenen verbesserten Lampenanordnung kann
eine mechanische und/oder elektrische Übertragungsstruktur
außerhalb des Mantels entfallen, so daß der äußere
Manteldurchmesser möglichst groß ausgelegt werden kann,
wodurch es möglich ist, physikalisch stärkere, mit höherer
Wattzahl ausgelegte Lampenkapseln oder Lichtbogenröhren in
dem (äußeren) Lampenkolben unterzubringen. Durch eine
Maximierung des äußeren Manteldurchmessers wird ebenfalls
die Auffangmöglichkeit des Mantels erhöht, weil Bruchstücke
einer geborstenen Lampenkapsel beim Auftreffen auf den
Mantel geringere Geschwindigkeiten und damit geringere
Energien aufweisen; ferner wird der Hersteller in die Lage
versetzt, mit der Lagerhaltung für einen Manteldurchmesser
für Lampen mit unterschiedlichen Wattzahlen auszukommen.
Eine Maximierung des äußeren Manteldurchmessers verbessert
darüber hinaus die Leistung der Lichtbogenröhre, z. B.
hinsichtlich des Dauerlichtstroms und der Lebensdauer, weil
die thermischen Effekte des Mantels, insbesondere im
Hinblick auf die Lichtbogenröhre, minimiert werden. Die
Notwendigkeit enger Fertigungstoleranzen für die Preßsitze
wird durch die Halterung der Lampenkapsel unabhängig von
dem Mantel eliminiert. Zusätzlich wird die Bruchgefahr der
Preßsitze während der Montage ausgeräumt. Die Anzahl von
Teilen und Schweißstellen, die für diese verbesserte
Lampenanordnung erforderlich ist, wird reduziert, indem
sowohl die elektrische Ankopplung als auch die mechanische
Halterung der Lichtbogenröhre unter Verwendung nur der
Leiterdrähte erfolgt. Ein weiteres vorteilhaftes Ergebnis
der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die
Lampenkapsel vollständig in der axialen Längsdimension des
Mantels untergebracht ist, so daß ein Auffangschutz besteht
sowohl für einen Bruch der Lichtbogenröhre als auch einen
Schaden am Preßsitz der Lichtbogenröhre.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer
Lampenanordnung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht mit teilweiser
Schnittdarstellung der Lichtbogenröhre, des
Mantels und der Halterungseinrichtungen der
Lampenanordnung von Fig. 1; und
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Isolator-
Stützlagers.
In Fig. 1 ist eine elektrische Lampenanordnung 10 gemäß
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Bei der Lampenanordnung 10 handelt es sich um
eine Metallhalogen-Bogenentladungslampe; sie enthält einen
Kolben oder äußere Hülle 11, eine Lampenkapsel oder
Lichtbogenröhre 12, einen Mantel 13, mechanische
Abstützmittel 14 und elektrische Verbindungsmittel 15. Die
äußere Hülle 11 besitzt einen entlang einer zentralen Achse
17 ausgedehnten Haupt- oder gewölbten bzw. Dombereich 16
und einen Halsbereich 18. Der gewölbte Teil kann ebenfalls
eine zylindrische oder röhrenförmige Ausdehnung des
Halsbereichs sein, die in einer abgerundeten Spitze endet.
Der gewölbte Bereich 16 weist in Richtung der Zentralachse
17 am oberen Ende der äußeren Hülle 11 (wie dargestellt)
eine Vertiefung 19 auf. Der Halsbereich 18 weist einen
inneren Durchmesser auf, der im wesentlichen senkrecht zur
Zentralachse 17 liegt. Die äußere Hülle 11 wird
typischerweise aus einem blasgeformenten harten Glas, z. B.
aus Borsilikatglas, gebildet.
Die äußere Hülle 11 ist hermetisch abgedichtet mit einem
Glasfuß 20, der sich entlang der Zentralachse 17 in den
Halsbereich 18 erstreckt. Ein Sockel 21 zur einfachen
Verbindung mit einer elektrischen Quelle ist an der äußeren
Hülle 11 angebracht. Ein Paar elektrischer Leiter oder
Sockeldrähte 22, 23 führen durch den Glasfuß 20 mit einer
in bekannter Weise ausgeführten Preßdichtung 24. Die
Sockelleiter 22, 23 sind elektrisch mit dem Sockelfuß 21
außerhalb der äußeren Hülle 11 verbunden, um die
Energiezurührung der Lampe vorzusehen.
Zusätzlich ist ein Zirkon-Aluminium-Getter 50 am oberen
Ende innerhalb der äußeren Hülle 11 (wie dargestellt) und
im allgemeinen benachbart zur Vertiefung 19 angeordnet. Wie
allgemein bekannt ist, sind solche Getter von Bedeutung in
allen Strukturen, in denen eine Vakuum- oder
Inertgasatmosphäre gewünscht wird.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist die
Lichtbogenröhre 12 innerhalb der äußeren Hülle 11 im
wesentlichen parallel zur Zentralachse 17 und im
wesentlichen im Innenraum des Mantels 13 angeordnet. Die
Lichtbogenröhre 12 enthält einen Kolbenbereich 25, zwei
Elektroden 26, einen ersten oder oberen Elektrodendraht 27,
einen zweiten oder unteren Elektrodendraht 28 und zwei
Quetsch- oder Preßdichtungen 29. Es ist anzumerken, daß bei
anderen Typen von Lampenanordnungen die Lampenkapsel eine
andere Konfiguration aufweisen kann, z. B. indem statt
zweier Elektroden ein Glühfaden vorgesehen ist. Der
kolbenförmige Teil 25 umschließt einen abgedichteten
Entladungsbereich, der seinerseits ein geeignetes
Füllmaterial zur Aufrechterhaltung einer Bogenentladung
enthält; der Kolbenteil 25 ist dabei in der Innenkammer des
Mantels 13 angeordnet. Vorzugsweise weist die
Lichtbogenröhre 12 die Form eines Ellipsoids auf, wie z. B.
aus der hier ausdrücklich herangezogenen US-Patentschrift
4 161 672 hervorgeht. Der Ellipsoid-Design erfordert nicht,
daß für eine geeignete Leistung der Innendurchmesser des
Mantels 13 in enger Nähe zum Außendurchmesser der Lichtbo
genröhre 12 liegt. Die Elektroden 26 sind an
gegenüberliegenden Enden des Entladungsbereichs
positioniert. Die Preßdichtungen 29 befinden sich an den
gegenüberliegenden ersten und zweiten Elektrodenenden des
Kolbenteils 25 und dichten die elektrischen oder
Elektroden-Zuleitungen 27 und 28 ab, um eine dichte
elektrische Durchführung zu den Elektroden 26 bereit zu
stellen. Es ist anzumerken, daß die im Rahmen des
bevorzugten Ausführungsbeispiels benutzte Lichtbogenröhre
12 eine Metallhalogen-Bogenentladungslampe ist; es kann
gleichermaßen eine Wolfram-Halogen Glühlampe sein oder eine
andere Lampe, die vorteilhafterweise mit einem Mantel
betrieben wird.
Der Mantel 13 ist bevorzugt als zylinderförmiges Rohr mit
zwei zu einem Innenraum oder einer Innenzone offenen Enden
ausgeführt. Vorzugsweise ist der Mantel 13 aus einem
lichtdurchlässigen und hitzebeständigem Material, wie z. B.
Quarz oder Glas, hergestellt. Der Mantel 13 ist innerhalb
der äußeren Hülle 11 im wesentlichen koaxial mit der
Lichtbogenröhre 12 gelagert. Der Mantel 13 weist bevorzugt
eine Länge auf, die größer ist als der Abstand zwischen den
äußeren Enden der Preßdichtungen 29 der Lichtbogenröhre und
kleiner ist als der Abstand zwischen den äußeren Enden der
Elektrodenzuleitungen 27, 28 der Lichtbogenröhre. Die
Wandstärke des Mantels 13 beträgt typisch etwa 2,5 mm und
vorzugsweise zwischen etwa 1,5 mm und etwa 2,5 mm. Es wird
angenommen, daß dieser Wert weiter auf etwa 1,0 mm
verringert werden kann, um zu einer Verminderung des
erforderlichen Materialvolumens zu kommen und um den
Abstand zwischen dem Mantel 13 und der Lichtbogenröhre 12
weiter zu vergrößern. Der Mantel 13 muß einen
Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des
Kolbenbereichs 25 der Lichtbogenröhre aufweisen; er hat
vorzugsweise einen maximalen Außendurchmesser oder einen
Außendurchmesser, der nur geringfügig kleiner ist als der
Innendurchmesser des Halsbereichs 18 der äußeren Hülle,
d. h. der Mantel 13 weist grundsätzlich den größtmöglichen
Außendurchmesser auf, der noch vernünftig während der
Herstellung der Lampenanordnung 10 eingebracht werden kann.
Die Maximierung des Außendurchmessers des Mantels 13
relativ zum Innendurchmesser des Halsbereichs 18 vergrößert
den Abstand zwischen der Lichtbogenröhre 12 und dem Mantel
13. Dieser erhöhte Abstand resultiert in verbesserten
Auffangeigenschaften, weil Fragmente einer geborstenen oder
gesprungenen Lichtbogenröhre 12 in dem Maße geringere
Geschwindigkeiten und damit eine geringere Energie
aufweisen, wie der Abstand von der Lichtbogenröhre 12
zunimmt. Aus diesem Grund kann angenommen werden, daß die
Wandstärke des Mantels 13 bei einer Maximierung des
Außendurchmessers noch weiter reduziert werden kann und
dennoch ausreichend wirksam die Bruchstücke einer ge
borstenen Lichtbogenröhre 12 aufzufangen in der Lage ist.
Die Mittel 14 zum Abstützen der Lichtbogenröhre 12 und des
Mantels 13 enthalten obere und untere Isolator-Stützlager
oder Anschläge 30, 31, einen ersten Leiterdraht 32 und
einen sog. "j-frame" oder zweiten Leiterdraht 33. Die
Abstützmittel 14 liegen vorzugsweise innerhalb des
Außendurchmessers des Mantels 13, wie in Fig. 2 gezeigt
ist, d. h. sie ragen nicht über eine durch den
Außendurchmesser des Mantels 13 definierte unendliche Säule
hinaus. Wenn die Abstützmittel 14 seitlich nicht über den
Außendurchmesser des Mantels 13 hinausragen oder darin
liegen, kann der Außendurchmesser des Mantels 13 relativ
zum Halsbereich 18 der äußeren Hülle 11 weiter maximiert
werden. Wie in Fig. 2 gezeigt, liegt der wirksame Teil der
Abstützmittel 14 innerhalb des Außendurchmessers des Man
tels 13. Jeder über den Außendurchmesser des Mantels 13
hinausragende Teil, ob er nun zur Lagerung beiträgt oder
nicht, ist vorzugsweise minimiert.
Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersehen werden kann,
sind die Lager bzw. Anschläge 30, 31 im allgemeinen von
rechteckiger Form und weisen eine Nut oder Stufe an jedem
Ende auf, wodurch eine axiale Außenfläche 34 und eine
laterale Außenfläche 35 gebildet wird. Die Länge der
Lagerblöcke 30, 31 ist größer als der Innendurchmesser des
Mantels 13 und vorzugsweise kleiner als der
Außendurchmesser des Mantels 13. Die Breite der Auflager
30, 31 ist vorzugsweise so bemessen, daß die Auflager 30,
31 nicht über den Außendurchmesser des Mantels hinausragen.
Es wird angemerkt, daß ein Teil der Auflager 30, 31 über
den Außendurchmesser des Mantels hinausragen kann, jedoch
der zum Lagern oder Halten des Mantels wirksame Teil der
Auflager 30, 31 innerhalb des Außendurchmessers des Mantels
liegt. Die Stufen sind so bemessen, daß ein Teil jedes
Auflagers 30, 31 sich in den Mantel 13 derart erstreckt,
daß die lateralen Außenflächen 35 die laterale Bewegung des
Mantels begrenzen und den Mantel 13 in radialer Richtung
ausrichten. Vorzugsweise existiert eine kleine Lücke
zwischen den lateralen Außenflächen 35 und dem
Innendurchmesser des Mantels 13, um etwaigen Toleranzen des
Innendurchmessers des Mantels Rechnung zu tragen. Die
Auflager 30, 31 sind derart an jedem Ende des Mantels 13
positioniert, daß die axialen Außenflächen 34 die axiale
Bewegung des Mantels begrenzen, und der Mantel 13 zwischen
den Lagerblöcken 30, 31 gehalten wird. Es ist anzumerken,
daß andere Geometrien für diese Lagerblöcke möglich sind,
z. B. und ohne Einschränkung darauf könnten die Lagerblöcke
ganz allgemein kreisförmig geformt sein, sie könnten eine
angewinkelte Oberfläche zum Ersatz der lateralen und/oder
axialen Außenflächen aufweisen oder die Lagerblöcke könnten
lediglich die Enden des Mantels 13 erfassen.
Im wesentlichen in der Mitte jedes Lagerblocks 30, 31
befindet sich eine Öffnung oder ein Zentrierloch 36, das
sich axial durch den Lagerblock 30, 31 erstreckt und das
größenmäßig für die Durchführung der Elektrodenzuleitungen
27, 28 der Lichtbogenröhre 12 ausgelegt ist. Die
Zentrierlöcher 36 in den Lagerblöcken 30, 31 positionieren
bzw. lokalisieren die Lichtbogenröhre 12 koaxial und
lateral in dem Mantel 13. Weiterhin enthält jeder
Lagerblock 30, 31 einen um das Zentrierloch 36 zentrierten
schlitzförmigen Freiraum 37, um Raum für die Dicke der
Preßdichtungen 29 der Lichtbogenröhre vorzusehen und um die
Lagerblöcke 30, 31 im wesentlichen senkrecht zu den Preß
dichtungen 29 der Lichtbogenröhre zu sichern. Von jedem
Ende der Lagerblöcke 30, 31 nach innen gewandt ist eine
Öffnung oder ein äußeres Loch 38 vorgesehen, das sich axial
durch die Lagerblöcke 30, 31 erstreckt und das für die
Durchführung des ersten Leiterdrahts 32 dimensioniert ist.
Indem man ein solches äußeres Loch 38 an jedem Ende der
Lagerblöcke 30, 31 ausbildet, können die Lagerblöcke 30, 31
zur einfacheren Herstellbarkeit in jeder lateralen Richtung
orientiert werden. Ebenfalls ist anzumerken, daß die oberen
und unteren Lagerblöcke 30, 31 in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel untereinander austauschbar sind.
Der erste Leiterdraht 32 weist einen ersten axialen Bereich
39 auf, der im wesentlichen parallel zur Zentralachse 17
der äußeren Umhüllung verläuft und der sich von einer der
Fußleiter 22 durch eines der Löcher 38 in dem unteren
Lagerblock 31, den Mantel 13 und durch eines der Löcher 38
im oberen Lagerblock 30 erstreckt. Nach dem Durchgang durch
den oberen Lagerblock 30 weist der erste Leiterdraht 32
einen ersten lateralen Bereich 40 auf, der sich vorbei an
der oberen Elektrodenzuleitung 27 und im wesentlichen an
der äußeren Oberfläche des oberen Lagerblocks 30 entlang
erstreckt und im wesentlichen so konfiguriert ist, daß er
die axiale Bewegung des oberen Lagerblocks 30 begrenzt.
Vorzugsweise ist der erste laterale Bereich 40 in der Nähe
der oberen Elektrodenzuleitung 27 vom oberen Lagerblock 30
abgebogen. An das Ende des ersten lateralen Bereichs 40
schließt sich gegenüber dem ersten axialen Bereich 39 ein
zweiter axialer Bereich 41 an. Der zweite axiale Bereich 41
erstreckt sich zum oberen Ende der äußeren Hülle 11, wo ein
zweiter lateraler Bereich 42 im wesentlichen die Vertiefung
19 der äußeren Hülle umkreist, um die Bewegung der
Lampenkapsel 12 und des Mantels 13 innerhalb der äußeren
Hülle 11 zu begrenzen und damit die Festigkeit der gesamten
Anordnung zu verbessern.
Der zweite Leiterdraht 33 besitzt einen axialen Bereich 43,
der im wesentlichen parallel zur Zentralachse 17 der
äußeren Hülle verläuft, und erstreckt sich von dem anderen
Fußleiter 23 zur äußeren Oberfläche des unteren Lagerblocks
31. Im Bereich des unteren Lagerblocks 31 weist der zweite
Leiterdraht 33 einen lateralen Bereich 44 auf, der sich
über die untere Elektrodenzuleitung 28 hinaus erstreckt und
von dem mindestens ein Teil an einer äußeren Oberfläche des
unteren Lagerblocks 31 zur Begrenzung der axialen Bewegung
des Lagerblocks anliegt. Vorzugsweise ist der laterale
Bereich 44 in der Nähe der unteren Elektrodenzuführung 28
von dem unteren Lagerblock 31 weggebogen. Durch eine
Formung der ersten und zweiten Leiterdrähte 32, 33 in der
oben beschriebenen Weise, werden diese Leiterdrähte 32, 33
in die Lage versetzt, die äußeren Oberflächen der
Lagerblöcke 30, 31 und damit den Mantel 13 dazwischen in
Position zu halten.
Die Mittel 15 zur elektrischen Verbindung der Fußleiter 22,
23 mit den Elektrodenzuführungen 27, 28 schließen die
ersten und zweiten Leiterdrähte 32, 33 ein. Vorzugsweise
dient mindestens ein Teil der mechanischen Lagermittel 14
auch der elektrischen Kopplung der Fußleiter 22, 23 an die
Elektrodenzuleitungen 27, 28. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel wirken die ersten und zweiten
Leiterdrähte 32, 33 sowohl als mechanische Halterungsmittel
14 als auch als elektrische Kopplungsmittel 15. Mit dieser
Ausführungsform wird die Anzahl von Teilen und
Schweißstellen minimiert.
Wie am besten in Fig. 2 gezeigt, verläuft der erste Leiter
draht 32 durch die Innenzone des Mantels 13 benachbart zur
Lichtbogenröhre 12 von einem Mantelende zum anderen Man
telende. Dabei ist anzumerken, daß sich der erste
Leiterdraht 32 durch einen kritischen Bereich in enger Nähe
zur Lichtbogenröhre 12 erstreckt, d. h. innerhalb der
Innenzone des Mantels von einem in Fig. 2 mit dem
Bezugszeichen 51 bezeichneten Bereich angrenzend an das
Ende der ersten Elektrodenleitung zu einem mit 52
bezeichneten Bereich angrenzend an das Ende der zweiten
Elektrodenleitung. Somit führt der erste Leiterdraht 32
zwischen dem Außendurchmesser des Kolbenbereichs 25 der
Lichtbogenröhre und dem Innendurchmesser des Mantels 13 im
wesentlichen angrenzend an den Kolbenbereich 25 der
Lichtbogenröhre bzw. der Gasentladungszone der
Lichtbogenröhre hindurch. Wie in Fig. 2 gezeigt, erstreckt
sich der erste Leiterdraht 32 innerhalb der Innenzone des
Mantels 13 und bewirkt die Verbindung eines der Fußleiter
mit der Elektrodenzuführung 27.
Vorzugsweise wird mindestens ein mittlerer Bereich des
ersten Leiterdrahts 32, der gemäß Fig. 2 durch die innere
Zone des Mantels und im wesentlichen benachbart oder in
enger Nähe mit dem Kolbenbereich 25 verläuft, mit Mitteln
zur elektrischen Isolierung des ersten Leiterdrahts 32
umgeben. Diese Isoliermittel bewirken eine effektive
Minimierung oder Verminderung des Natriumverlusts von der
Lichtbogenröhre 12, indem sie das elektrische Feld
herabsetzen und damit die Natriumionenwanderung von der
Lichtbogenröhre 12 verringern. Die Isoliermittel minimieren
bzw. reduzieren weiterhin photoelektrische Effekte oder
negativ aufgeladene Photoelektronen, die von dem ersten
Leiterdraht 32 infolge von Ultraviolettstrahlung emittiert
werden. Auch damit wird der Natriumverlust minimiert oder
reduziert. Das bevorzugte Verfahren besteht darin, den
ersten Leiterdraht 32 mit einer Isolierhülse 45 zu umgeben.
Die Isolierhülse 45 wird vorzugsweise aus einer
Hochtemperaturkeramik als Isolator, z. B. aus einer
Aluminiumoxid-Keramik, hergestellt. Es wird angenommen, daß
andere Typen von keramischen Isolatoren benutzt werden
können, wie z. B. Forsterit und Steatit. Es wird weiter
angenommen, daß der erste Leiterdraht 32 alternativ auch
mit einem dielektrischen Material, wie z. B. Siliziumnitrid,
beschichtet sein kann.
Zusätzlich können vorzugsweise auch Mittel zur elektrischen
Isolierung des Mantels 13 von den Leiterdrähten 32, 33
vorgesehen sein. Daher wird der Mantel 13 nicht aufgeladen
und der elektrolytische Natriumverlust wird reduziert.
Vorzugsweise bestehen die Lagerböcke 30, 31 aus elektrisch
isolierendem Material, z. B. aus einer
Hochtemperaturkeramik. Die Lagerböcke in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel bestehen aus einer Aluminiumoxid-
Keramik. Es ist anzumerken, daß die Lagerböcke 30, 31 auch
ein elektrisch leitfähiges Material mit keramischen Buchsen
einsetzen oder anderen elektrischen Materialien im Bereich
von Kontakten mit den elektrischen Kopplungsmitteln 15
enthalten könnten.
Eine Teilmontage oder Herstellung einer Untergruppe aus
einer Lichtbogenröhre 12 und dem Mantel 13 erfolgt, indem
zunächst der obere Lagerblock 30 auf das Ende des Mantels
13 aufgesetzt und der erste Leiterdraht 32 durch eines der
äußeren Löcher 38 im oberen Lagerblock eingeführt wird, bis
der erste laterale Bereich 40 im wesentlichen auf der
äußeren Oberfläche des oberen Lagerblocks 30 aufliegt. Die
Lichtbogenröhre 12 wird in den Mantel derart eingesetzt,
daß die obere Elektrodenzuleitung 27 sich durch das
Zentrierloch 36 im oberen Lagerblock 30 erstreckt. Die
Isolierhülse 45 wird auf den ersten axialen Bereich 39 des
ersten Leiterdrahts 32 geschoben. Der untere Lagerblock 31
wird auf das untere Ende des Mantels 13 derart plaziert,
daß die untere Elektrodenzuleitung 28 sich durch das
Zentrierloch 36 im unteren Lagerblock 31 und der erste
Leiterdraht 32 durch das äußere Loch 38 des unteren
Lagerblocks 31 erstrecken. Die Lichtbogenröhre 12 wird im
wesentlichen entlang der axialen Längsrichtung des Mantels
13 zentriert und die erste Elektrodenzuführung 27 wird bei
46 an den ersten Leiterdraht 32 angeschweißt, womit der
Mantel 13 bereits teilweise in der axialen Richtung
befestigt wird. Der laterale Bereich 44 des zweiten
Leiterdrahts 33 wird anliegend an die äußere Oberfläche des
unteren Lagerblocks 31 plaziert und bei 47 mit der unteren
Elektrodenzuführung 28 verschweißt, wodurch die völlige
Fixierung des Mantels in der axialen Richtung erfolgt. Es
ist anzumerken, daß die Lagerblöcke 30, 31 nicht im Kontakt
sind mit den Preßdichtungen 29 der Lichtbogenröhre; die
Lichtbogenröhre wird vielmehr durch die beiden Schweiß
stellen 46, 47 an den Elektrodenzuführungen 27, 28
gehalten. Die ersten und zweiten Leiterdrähte 32, 33 werden
anschließend bei 48, 49 an die Fußleiter 22, 23
angeschweißt. Diese Untergruppe wird danach durch den
Innendurchmesser des Halsbereichs 18 in die äußere Hülle 11
eingesetzt und in die äußere Hülle 11 eingeschweißt.
Claims (16)
1. Elektrische Lampe, gekennzeichnet durch
eine abgedichtete lichtdurchlässige Lampenhülle (11) mit einem gewölbten Bereich (16) und einem Halsbereich (18), der mit einem Lampenfuß verschweißt ist, wobei der Lampenfuß ein Paar darin eingeschweißte und dort hindurchgeführte Sockeldrähte (22, 23) aufweist;
einen in der Hülle (11) angeordneten lichtdurchlässigen Mantel (13) mit einer inneren Zone;
eine Lampenkapsel (12) zur Lichterzeugung beim Anlegen elektrischer Energie mit einem Paar elektrischer Leiter sowie einem Röhrenbereich (25) mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Leiterende (26, 27, 28), wobei der Röhrenbereich innerhalb der inneren Zone des Mantels (13) angeordnet ist;
Mittel (14) zur mechanischen Lagerung der Lampenkapsel (12) und des Mantels (13) in der äußeren Hülle (11);
Mittel (15) zum elektrischen Verbinden der Sockelleiter (22, 23) mit den elektrischen Leitern (32, 33) der Lampelkapsel;
wobei sich mindestens ein Teil eines dieser Mittel in der inneren Zone von einem Bereich angrenzend an das erste elektrische Leiterende (26, 27) zu einem Bereich angrenzend an das zweite elektrische Leiterende (26, 28) erstreckt.
eine abgedichtete lichtdurchlässige Lampenhülle (11) mit einem gewölbten Bereich (16) und einem Halsbereich (18), der mit einem Lampenfuß verschweißt ist, wobei der Lampenfuß ein Paar darin eingeschweißte und dort hindurchgeführte Sockeldrähte (22, 23) aufweist;
einen in der Hülle (11) angeordneten lichtdurchlässigen Mantel (13) mit einer inneren Zone;
eine Lampenkapsel (12) zur Lichterzeugung beim Anlegen elektrischer Energie mit einem Paar elektrischer Leiter sowie einem Röhrenbereich (25) mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Leiterende (26, 27, 28), wobei der Röhrenbereich innerhalb der inneren Zone des Mantels (13) angeordnet ist;
Mittel (14) zur mechanischen Lagerung der Lampenkapsel (12) und des Mantels (13) in der äußeren Hülle (11);
Mittel (15) zum elektrischen Verbinden der Sockelleiter (22, 23) mit den elektrischen Leitern (32, 33) der Lampelkapsel;
wobei sich mindestens ein Teil eines dieser Mittel in der inneren Zone von einem Bereich angrenzend an das erste elektrische Leiterende (26, 27) zu einem Bereich angrenzend an das zweite elektrische Leiterende (26, 28) erstreckt.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
eine Metallhalogen-Bogenentladungslampe ist, bei der
die Lampenkapsel eine Lichtbogenröhre mit einer ein
Metallhalogenid enthaltenden chemischen Füllung ist
und die Leiter Elektrodenleiter darstellen.
3. Lampe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel zwei Enden aufweist und mindestens ein Teil
eines der Mittel (15) sich in der inneren Zone von einem
Mantelende zum anderen Mantelende erstreckt.
4. Lampe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Teil der Lager- oder Abstützmittel die
elektrische Verbindung der Sockeldrähte an die ersten
und zweiten Elektrodenleiter darstellt.
5. Lampe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Elektrodenleiter an einem Ende der
Lichtbogenröhre dem Lampenfuß gegenüber liegend und der
zweite Elektrodenleiter an einem Ende der
Lichtbogenröhre angrenzend an den Lampenfuß angeordnet
ist, und daß die Verbindungsmittel (15) einen ersten
Leiterdraht enthalten, der durch die Innenzone
verläuft und einen der Sockeldrähte mit dem ersten
Elektrodenleiter verbindet.
6. Lampe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Teil des ersten in der Innenzone und benachbart
zum Röhrenbereich verlaufenden ersten Leiterdrahts mit
Mitteln (45) zum elektrischen Isolieren des ersten
Leiterdrahts umgeben ist, um den Natriumverlust des
Kolbenbereichs zu vermindern.
7. Lampe gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Isoliermittel (45) aus einer Hülse aus
Aluminiumoxid-Keramik besteht.
8. Lampe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der wirksame Teil der Abstütz- oder Lagermittel
(14, 15) innerhalb des Außendurchmessers des Mantels
liegt.
9. Lampe gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mantel (13) einen maximalen Außendurchmesser
aufweist, der geringfügig kleiner ist als der
Innendurchmesser des Halsbereichs (18) der äußeren
Hülle (11).
10. Lampe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (13) zwei Enden aufweist und die Abstütz-
oder Lagermittel einen Lagerblock an jedem der Enden des
Mantels aufweisen, um den Mantel dazwischen zu halten.
11. Lampe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder der Lagerblöcke (30, 31) eine Stufenfläche (34)
im äußeren Bereich zur axialen Lagerung und zur
radialen Positionierung des Mantels (13) aufweist.
12. Lampe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lagerblöcke (30, 31) den Mantel (13) von den
Kopplungsmitteln (15) elektrisch isolieren.
13. Lampe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder der Lagerblöcke (30, 31) eine im wesentlichen in
der Mitte des Lagerblocks vorgesehene Öffnung besitzt,
daß der erste Elektrodendraht durch eine dieser
Öffnungen und der zweite Elektrodendraht durch die
andere dieser Öffnungen hindurchgeführt ist und im
wesentlichen die Lichtbogenröhre (12) in dem Mantel
(13) zentriert.
14. Lampe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder der Lagerblöcke (30, 31) eine Öffnung (38) im
äußeren Bereich des Lagerblocks aufweist und ein
erster Leiterdraht durch diese Öffnungen
hindurchgeführt ist.
15. Lampe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Elektrodenleiter an einem Ende der
Lichtbogenröhre dem Lampensockel gegenüberliegend und
der zweite Elektrodenleiter an einem Ende der
Lichtbogenröhre benachbart zum Lampensockel angeordnet
ist, daß die Verbindungsmittel (15) einen ersten durch
die innere Zone verlaufenden Leiterdraht (32)
enthalten, der einen der Sockelleiter mit dem ersten
Elektrodenleiter verbindet, sowie einen zweiten
Leiterdraht (33), der den anderen Sockeldraht mit dem
zweiten Elektrodenleiter verbindet, und daß der erste
und zweite Leiterdraht (32, 33) so wirksam in die
Lagerblöcke (30, 31) eingreifen, daß sie den Mantel
(13) dazwischen in seiner Lage fixieren.
16. Lampe gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Teil des ersten Leiterdrahts (32) mit
einer Isolierröhre (45) umgeben ist und die
Lagerblöcke (30, 31) den Mantel (13) gegenüber den
ersten und zweiten Leiterdrähten (32, 33) elektrisch
isolieren.
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