DE19913299A1

DE19913299A1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE19913299A1
Application number: DE1999113299
Authority: DE
Inventors: Michael Groetzbach
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-09-07

Abstract

Die Hochdruckentladungslampe besitzt einen Außenkolben (5), aus dem Leitungen (3, 4) herausgeführt sind, und einen keramischen Sockel (7) mit Kontaktstiften (18), die mit den Leitungen (3, 4) elektrisch leitend verbunden sind. Zumindest ein Teil der Verbindung zwischen der Leitung (3) und dem Kontaktstift (18) ist von einer elektrisch leitenden Zuführung aus Nickel gebildet, die als Litze (17) ausgeführt ist.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbe griff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Metallhalogenidlam pen, vor allem einseitig gesockelte Versionen. Aber auch Natriumhochdrucklampen oder Quecksilber-Hochdruckentladungslampen sind geeignet.

Stand der Technik

Aus der EP-A 566 975 ist bereits eine Hochdruckentladungslampe hoher Leistung bekannt, bei der ein Entladungsgefäß mittels eines Gestells in einem Außenkolben gehaltert ist. Dabei ist eine externe elektrisch leitende Verbindung im Sockel als Litze ausgeführt. Bisher wurde dafür als Material immer Kupfer verwendet, da des sen elektrischer Widerstand sehr gering ist. Zum Schutz gegen Verzunderung war das Kupfer außen vernickelt. Unter Verzunderung wird verstanden, daß die äußeren Drähte der Litze den elektrischen Strom schlechter leiten als die inneren. Dies führt zu einem höheren Strom in den inneren Drähten der Litze, was wiederum deren Temperatur erhöht. Dadurch schreitet die Verzunderung immer weiter voran, bis die Litze schließlich durchbrennt.

Bei hohen Strömen, insbesondere bei mehr als 20 A, zeigt sich jedoch, daß die thermische Belastung dieser Litze zu groß wird. Die Litze verzundert und brennt schließlich durch. Die Lebensdauer derartiger Lampen ist daher begrenzt auf höch stens 300 Std.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die eine zuverlässige und hoch belastbare Stromzuführung im Sockel aufweist und damit eine verlängerte Lebens dauer ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird jetzt Nickel als Material einer elektrischen Zuführung zwi schen den Kontaktstiften und den elektrischen Leitungen, die aus dem Kolben her ausgeführt sind, verwendet. Die Litze bleibt auch bei Temperaturen von etwa 600°C noch voll für die Stromleitung einsatzfähig. Eine Verzunderung, die zu einer zusätz lichen Wärmebelastung führen würde, tritt bei Nickel nicht auf.

Speziell ist diese Technik in Verbindung mit elektrischen Leitungen aus Molybdän anwendbar, da Nickel sich gut mit Molybdän verbindet. Diese Technik eignet sich auch dann, wenn der Durchmesser der Litze relativ groß ist, insbesondere größer als 2 mm. Häufig wird eine Litze mit einem Durchmesser von 3 bis 7 mm verwendet.

Reines Nickel ist dem vernickelten Kupfer überlegen, obwohl sein elektrischer Wi derstand deutlich höher als der von Kupfer ist. Sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 1300°C. Für fotooptische Anwendungen sind massive Zuführungen als Litze mit einem gesamten Durchmesser bis 7 mm erwünscht. Der Durchmesser der einzel nen Litzendrähte beträgt vorteilhaft zwischen 0,5 und 1 mm, so daß die Litze sehr flexibel ist.

Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine Hochdruckentladungslampe mit einem Kolben (meist ein Außenkolben), aus dem elektrische Leitungen herausge führt sind, und mit einem keramischen Sockel mit Kontaktstiften, die mit den elektri schen Leitungen verbunden sind. Zumindest ein, bevorzugt im Sockel liegender, Teil der Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktstift ist von einer elektrischen Zuführung aus Nickel gebildet, die als Litze ausgeführt ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Betriebsstrom der Lampe mehr als 20 A. Auch Ströme von 100 A können verkraftet werden.

Große Bedeutung hat die erfindungsgemäße Verbindung bei einer Lampe, bei der ein zweiseitig verschlossenes Entladungsgefäß in einem einseitig verschlossenen Außenkolben mittels eines Gestells gehaltert ist.

Figuren

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher er läutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Metallhalogenidlampe, teilweise im Schnitt

Fig. 2 ein Detail der Lampe aus Fig. 1

Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist der Aufbau einer erfindungsgemäßen einseitig gesockelten Hochdruc kentladungslampe dargestellt. Bei der hier im Ausführungsbeispiel beschriebenen Hochdruckentladungslampe handelt es sich um eine Metallhalogenidlampe für foto optische Zwecke mit einer Leistungsaufnahme von 6 kW.

Die Hochdruckentladungslampe besitzt ein zweiseitig verschlossenes Entladungs gefäß 1 aus Quarzglas, in dem ein ionisierbares Füllgas und zwei Elektroden 2 ein geschlossen sind. Das Entladungsgefäß 1 wird mittels eines zweiteiligen Gestells 3, 4 in einem evakuierten, einseitig verschlossenen Außenkolben 5 gehaltert. Der Au ßenkolben 5 ist im wesentlichen axialsymmetrisch. Sein sockelnahes Ende 6 ist mit einem Keramiksockel 7 mittels einer metallischen Hülse 24 verbunden. Der Sockel 7 besitzt eine Hochspannungsfestigkeit von mehr als 70 kV.

Ein langer Gestellbügel 3 läuft am Entladungsgefäß 1 entlang zum sockelfernen, kuppelförmigen Ende 8 des Außenkolbens und ist dort mit einer Stromzuführung 9, die aus dem Entladungsgefäß axial herausgeführt ist, mittels zweier Windungen 10 am Bügelende verbunden. Im Bereich der Windungen ist der Bügel mit der Strom zuführung mittels Nickellot 11 verlötet worden. Diese sockelferne Stromzuführung 9 ist in einem Pumpstutzen 12 in der Kuppel 8 des Außenkolbens fixiert. Der lange Bügel 3 ist in Sockelnähe teilweise von einem Quarzglasrohr 13 umhüllt, das in ei ner rohrartigen Verlängerung 25 am sockelnahen Ende 6 des Außenkolbens 5 ein gesteckt ist.

In ähnlicher Weise ist auch ein kurzer Gestellbügel 4, der parallel zum langen Bügel 3 angeordnet ist, von einem Quarzglasrohr 14 umgeben und in einer rohrartigen Verlängerung 25 im sockelnahen Ende 6 gehaltert. Der Bügel 4 ist mit der aus dem sockelnahen Ende 6 des Entladungsgefäßes herausgeführten Stromzuführung 15 verbunden, indem auch hier der Draht des Bügels 4 um die Stromzuführung 15 her umgewickelt ist. Auch hier ist mittels Nickel 16 im Bereich der Verbindungsstelle gelötet worden.

Die Bügel 3, 4 aus Molybdän sind jeweils über massive Litzen 17 aus Nickel mit einem Durchmesser von 5 mm mit Kontaktstiften 18 aus Messing (oder vernickeltem Kupfer) am Ende des Sockels verbunden. Die Hohlräume innerhalb des Sockels sind mit einer hochspannungsfesten Keramikvergußmasse 19 aus hochreinem (mindestens 99,9%) Aluminiumoxid ausgefüllt. Dieses Material eignet sich vorzüg lich um die Hochspannungsfestigkeit bei Heißwiederzündung zu verbessern. Die Keramikvergußmasse 19 kann auch aus einem anderen Material bestehen. Dabei muß nicht unbedingt die Vergußmasse mit der Nickellitze kombiniert sein. Nach Aushärtung der Vergußmasse hat die Keramik eine dielektrische Spannungsfestig keit von mehr als 13 kV/mm. Durch das Ausgießen des Sockelhohlraums werden zusätzliche Maßnahmen überflüssig, abgesehen von dem ebenfalls der Über schlagssicherung dienenden Quarzglasrohr. Beim Heißzünden der Lampe liegen Spannungen bis ca. 60 bis 80 kV an. Bei höheren Wattagen ist die Zündspannung eher noch höher.

Diese Lampe erzielte im Vergleich zu einer baugleichen Lampe mit Litzen aus ver nickeltem Kupfer als Verbindung zwischen Stromzuführung und Kontaktstiften eine mehr als 300% höhere Lebensdauer. Statt 150 Std. wurden mehr als 600 Std. er reicht.

Im Detail der Fig. 2 sieht man, daß das Quarzglasrohr 13 jeweils von einem be cherartigen Hohlzylinder 20 aus Molybdän (sog. Moly-Cup) umgeben ist. Am soc kelnahen Ende ist der Boden des Hohlzylinders 20 mit dem Quarzglasrohr 13 mit tels Metallot verlötet. Das freie Ende des Hohlzylinders läuft dünn aus und endet im Verlängerungsrohr 25. Der Moly-Cup stellt einen kommerziell erhältlichen Quarz glas-Metall-Übergang dar. Dieser Übergang ist vakuumdicht. Nähere Einzelheiten sind beispielsweise in US-A 3 804 045 zu finden.

Am Ende des Gestellbügels 3, der über den Moly-Cup 20 hinausragt, ist jeweils eine Manschette 23 aus Nickelband um den Gestellbügel 3 und die daran angepresste Nickellitze 17 gelegt, um einen sicheren Kontakt mit kleinem Übergangswiderstand zu gewährleisten. Die Litze 17 ist in einer Bohrung 21 des Kontaktstifts 18 bis zu dessen Ende geführt und dort mit dem Stift 18 mittels Kupfer-Nickellot 22 verlötet.

Claims

1. Hochdruckentladungslampe mit einem Kolben (5), aus dem elektrische Leitungen (3, 4) herausgeführt sind, und mit einem keramischen Sockel (7) mit Kontaktstiften (18), die mit den elektrische Leitungen (3, 4) elektrisch leitend verbunden sind, da durch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Verbindung zwischen einer elek trischen Leitung (3) und dem Kontaktstift (18) von einer elektrisch leitenden Zufüh rung aus Nickel gebildet ist, die als Litze (17) ausgeführt ist.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Litze (17) einen Durchmesser zwischen 3 und 9 mm hat.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsstrom der Lampe mehr als 20 A beträgt.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe ein zweiseitig verschlossenes Entladungsgefäß (1) in einem einseitig ver schlossenen Außenkolben (5) enthält.

5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der einzelnen Litzendrähte zwischen 0,5 und 1 mm beträgt.

6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (3) als ein Stab (3) mit Haltefunktion, insbesondere als Gestellteil, zwischen einer Stromzuführung (9) und der Litze (17) zwischengeschaltet ist.

7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Sockels (7) mit einer keramischen Vergußmasse (19), insbesondere aus Aluminiumoxid, ausgekleidet ist.