DE202009013182U1

DE202009013182U1 - Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe

Info

Publication number: DE202009013182U1
Application number: DE200920013182
Authority: DE
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: US8860308B2; EP2483913A1; CN102549709A; WO2011038975A1; US20120223638A1; EP2483913B1; JP2013506941A

Abstract

Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe und Längsachse A, mit einem keramischen Entladungsgefäß, das in einem Außenkolben untergebracht ist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden mit Kapillaren aufweist, in denen Elektroden befestigt sind, wobei ein Gestell mit Bügeldraht das Entladungsgefäß in dem Außenkolben haltert, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügeldraht zur Kapillare der gegenpoligen Elektrode hin eine plattenartige Zündhilfe aufweist, die insbesondere als Folie oder Metallblech konzipiert ist, wobei die plattenartige Zündhilfe Mittel zur rein mechanischen Befestigung zumindest an der Kapillare aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen für Allgemeinbeleuchtung oder für fotooptische Zwecke.
Stand der Technik
Aus der US 6 268 698 ist eine Hochdruckentladungslampe mit Entladungsgefäß bekannt, bei der eine Zündhilfe von einem langen Gestelldraht ausgeht. Die Zündhilfe ist ein separates Bauteil, das sich in Höhe einer Kapillare in Richtung des Entladungsgefäßes erstreckt.
Nachteilig an einer derartigen Anordnung ist, dass die Zündhilfe aufwendig und kostenträchtig installiert werden muss.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, deren Zündung mit einfachen kostengünstigen Mitteln sichergestellt ist. Dies gilt insbesondere für Metallhalogenidlampen, wobei das Material des Entladungsgefäßes Keramik sein kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird jetzt ein separates Bauteil am Gestell verwendet, das sich in Richtung einer Kapillare erstreckt. Das Bauteil setzt an der langen Stromzuführung, dem sog. Bügeldraht des Gestells, an, und zwar bevorzugt in einem Bereich in der Nähe der Kapillare, insbesondere wo die Elektrode in der Kapillare sitzt, aber von der Wand der Kapillare beabstandet ist.
Mit zunehmender Lebensdauer steigt die notwendige Spannung zur Zündung von Hochdruckentladungslampen an. Dies kann dazu führen, dass alte Lampen an konventionellen Zündgeräten nicht mehr starten. Die Zündfähigkeit muss jedoch über die gesamte Lebensdauer gewährleistet sein, was durch die erfindungsgemäße Anordnung sichergestellt wird, ohne dass nennenswerte Zusatzkosten entstehen.
Bisher gab es dafür verschiedene Lösungsansätze.

a) Dem Brennerfüllgas wird ein radioaktives Gas, beispielsweise Kr85, beigemischt. Die Radioaktivität bewirkt eine Ionisierung des Füllgases, welche die Durchschlagsspannung herabsetzt und so die Zündfähigkeit sicherstellt. Jedoch wird der Gebrauch von Radioaktivität gesetzestechnisch zunehmend eingeschränkt.
b) Im Außenkolben wird ein sog. UV-Enhancer eingebaut. Dieser besteht aus einer miniaturisierten Entladungsröhre, die beim Anlegen der Zündspannung UV-Strahlung emittiert. Diese UV-Strahlung bewirkt ebenfalls eine Ionisierung des Brennerfüllgases und stellt so die Zündfähigkeit sicher, siehe EP-A 922296 .
c) Vom Bügeldraht wird ein Draht um die Kapillare mit der gegenpoligen Elektrode gewickelt. Beim Anlegen der Zünd spannung entsteht so im Bereich dieser Elektrode eine dielektrisch behinderte Entladung, welche das Brennerfüllgas ionisiert und die Zündspannung herabsetzt, siehe z. B. EP-A 967631 .

Die jetzige Anordnung greift das Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung auf, verbessert es jedoch entscheidend.
Der Bügeldraht ist so gestaltet, dass eine Zündhilfe von dort möglichst nahe zur Kapillare mit der gegenpoligen Elektrode verläuft bzw. diese berührt. Dort entsteht, ähnlich wie bei den unter c) genannten Drahtwicklungen, eine dielektrische behinderte Entladung, die das Füllgas im Brenner ionisiert und einen Durchschlag ermöglicht. Kennzeichnend für den Lösungsansatz ist, dass im Gegensatz zu bisherigen Lösungen die Zündhilfe ein plattenartiges Metallteil ist. Das Metallteil ist insbesondere eine Folie oder ein Blechteil, insbesondere auch ein Federteil. Eine typische Größe für Folie oder Blechteil ist ein Rechteck mit einer Abmessung von 1 mm × 10 mm.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird am Bügeldraht und oder der Kapillare eine Metallfolie, bevorzugt aus Molybdän oder Wolfram, mechanisch aufgesteckt, welche die Kapillare mit der Elektrode mit dem entgegengesetzten Potential berührt. Dort entsteht, ähnlich wie bei den unter c) genannten Drahtwicklungen, eine dielektrische behinderte Entladung, die das Füllgas im Brenner ionisiert und einen Durchschlag ermöglicht.
Kennzeichnend für diesen Lösungsansatz ist die Verwendung einer flexiblen Folie, die aufgrund ihrer Nachgiebigkeit stets Kontakt mit der Kapillare des Entladungsgefäßes hat. Hierfür muss die Folie sehr dünn sein, auf jeden Fall dünner als 200 μm, bevorzugt zwischen 20 μm und 40 μm. Die Folie hat keine mechanische Stützwirkung. Sie überdeckt die Kapillare großflächig.
Die Folie kann anliegen, die Kapillare partiell oder vollständig überdecken oder die Kapillare umschlingen.
Die Folie wird am Bügeldraht und/oder an der Kapillare entweder stoffschlüssig (z. B. durch Schweißverfahren) oder kraftschlüssig (z. B. durch Klemmen oder Krimpen) befestigt.
Die Folie kann in Bezug auf die Kapillare insbesondere mit der Spitze anliegen, tangential überlappen oder die Kapillare umschlingen. Bevorzugt ist eine möglichst einfache Geometrie, die die Herstellung nicht beeinträchtigt.
Die Zündhilfe weist bevorzugt einen geringsten Abstand zur gegenpoligen stromführenden Elektrode auf, wobei der Ort des geringsten Abstands möglichst in der Nähe des eigentlichen Entladungsgefäßes liegen sollte.
Es werden erfindungsgemäß keine radioaktiven Beimischungen mehr benötigt. Eine an der Kapillare geführte Folie ist bei einseitig gesockelten Lampen fertigungstechnisch sehr einfach zu realisieren und zwar wesentlich einfacher als eine Drahtumwicklung der Kapillare. Außerdem benötigt die Folie im Gegensatz zu UV-Enhancern kaum zusätzlichen Platz in Außenkolben. Das Risiko, dass die Zündhilfe aufgrund einer schlechten Fügeverbindung zum Bügeldraht während der Lebensdauer seine Funktionalität oder Lage ver liert, ist praktisch nicht gegeben, da eine Folie relativ großflächig befestigt werden kann.
Eine an der Kapillare befestigte Folie ist bei einseitig gesockelten Lampen fertigungstechnisch sehr einfach zu realisieren; wesentlich einfacher als eine Drahtumwicklung der Kapillare. Außerdem benötigt diese Folie im Gegensatz zu UV-Enhancern keinen zusätzlichen Platz in Außenkolben.
Die Folie kann auch beschichtet oder dotiert sein.
Eine Folie kann gut geknickt werden und bleibt danach trotzdem formstabil. Sie kann jedoch auch durch geschickte geeignete Anordnung formstabil erhalten werden.
Der Bügeldraht und die Kapillare mit der gegenpoligen Elektrode werden insbesondere durch einen Metallclip verbunden. Dieser Clip bewirkt, wie oben erläutert, eine dielektrisch behinderte Entladung, die die Zündspannung herabsetzt. Der Clip besteht bevorzugt aus einer vorgebogenen Metallfolie. Die Form ist so gewählt, dass der Clip durch Vorspannung stabil eng auf der Kapillare und/oder dem Bügeldraht anliegt.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Clip anzubringen:
Erstes Ausführungsbeispiel: Der Clip wird auf die Kapillare aufgesteckt (Bild 5.1 und 5.2), wo er durch seine Vorspannung stabil aufliegt. Dabei muss das vorgebogene Metallteil einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Außendurchmesser der Kapillare. Der Durchmesser sollte 70%–90% des Kapillardurchmessers betragen. Die Verbindung mit dem Bügeldraht muss auf andere Weise erfolgen, z. B. durch Schweißen oder Crimpen.
Zweites Ausführungsbeispiel: Der Clip wird auf den Bügeldraht aufgesteckt. Auch hier muss die Vorformung einen kleineren Durchmesser als der Bügeldraht aufweisen, idealer weise zwischen 70% und 90%. Der Clip muss an der Kapillare befestigt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass die Metallfolien auf der dem Bügeldraht gegenüberliegenden Seite zusammengefügt werden, z. B. durch Schweißen oder Crimpen.
Drittes Ausführungsbeispiel: Der Clip wird beidseitig gestaltet, d. h. er kann auf Kapillare und Bügeldraht aufgesteckt werden (Bild 5.3 und 5.4). Dies kann während des Baus des Lampengestells geschehen. Als Variante kommt eine Feder zwischen den beiden Enden des Clips in Frage. Mit dieser Konstruktion kann der Clip auf ein fertiges Lampengestell von beiden Seiten aufgesteckt werden.
Der Clip kann durch jedes hitzebeständige und elektrisch leitfähige Material hergestellt werden. Erprobt ist die Herstellung aus Molybdän, auch andere Materialien wie verschiedene Stähle sind denkbar.
Spezielle Vorteile sind: Es werden keine radioaktiven Beimischungen mehr benötigt. Der Clip benötigt im Gegensatz zu UV-Enhancern keinen zusätzlichen Platz in Außenkolben. Die Realisierung der Fertigung ist sehr einfach, da im Fall von einseitigen Clips nur eine weitere Verbindung, z. B. Schweißpunkt, bei beidseitigen Clips keine weitere Verbindungstechnik benötigt wird. Der mechanische Kontakt ist durch die Vorspannung des Clips immer gegeben.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Clip über den Bügeldraht gesteckt, während die Folie an der Seite der Kapillare schließlich verschweißt wird oder anderweitig befestigt wird.
Anstatt dass der Clip mit dem Bügeldraht verschweißt wird, ist grundsätzlich auch jede andere Form der dauerhaften Fixierung möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, erstes Ausführungsbeispiel in drei Details, siehe 1a bis 1d;
2 eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, zweites Ausführungsbeispiel in drei Details, siehe 2a bis 2c;
3 eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, drittes Ausführungsbeispiel in zwei Details, siehe 3a bis 3b;
4 eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, viertes Ausführungsbeispiel in zwei Details, siehe 4a bis 4b.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
1 zeigt den Aufbau einer Hochdruckentladungslampe 1 stark schematisiert. Gemäß 1d besitzt sie ein Entladungsgefäß 2, das in einem Außenkolben 3 untergebracht sind. Die äußeren Zuführungen 4 des Entladungsgefäßes, die Elektroden im Innern kontaktieren, sind mit zwei Gestelldrähten 5 und 6 verbunden. Ein kurzer Gestelldraht 5 führt zu einer ersten Folie 7 in einer Quetschung 8 des Außenkolbens. Ein langer Gestelldraht 6, häufig Bügeldraht genannt, führt zu einer zweiten Folie 7 in der Quetschung 8. Das Entladungsgefäß 2 besitzt an seinen Enden jeweils eine Kapillare 10, wie an sich bekannt, sowie eine Füllung, die Metallhalogenide enthält, wie ebenfalls an sich bekannt. Dabei kann Hg enthalten sein, sowie Edelgas. Zwei Elektroden stehen sich im Innern des Entladungsgefäßes gegenüber, wie ebenfalls an sich bekannt, aber hier nicht dargestellt.
Der Bügeldraht 6 ist im wesentlichen parallel zur Achse A des Entladungsgefäßes an diesem entlanggeführt zur von der Quetschung 8 entfernten zweiten Kapillare 10. Dort ist er mit der Zuführung 4 verbunden.
Im Bereich der ersten Kapillare 10 ist in Richtung zum Bügeldraht hin eine Folie 11 befestigt, die in etwa rechteckig ausgeschnitten ist. Das Ende 12 der Folie reicht bis zum Bügeldraht 6 und kann dort etwas überstehen.
Im Detail zeigt 1a die vorgebogene Folie 69 vor dem Befestigen am Entladungsgefäß. Sie hat eine Form ähnlich einer Briefklammer mit einem zentralen Teilkreisbogen 70, der einen Umfang von mehr als 270° umschließt. An das Bogenteil 70 schließen sich zwei zunächst noch freie Schenkel 71 an, die leicht voneinander abgespreizt sind. Diese Schenkel sind so lang, dass sie den Abstand zwischen Kapillare und Bügeldraht überbrücken.
1b zeigt ein Detail des Gestells mit der Kapillare 10. Die Folie 69 ist auf die Kapillare 10 aufgeschoben, so dass das Bogenteil 70 die Kapillare 10 umfasst. Die freien Schenkel zeigen grob in Richtung Bügeldraht, wobei dieser in der Mitte zwischen den Schenkeln sitzt.
1c zeigt, dass die freien Schenkel 71 anschließend am Bügeldraht 6 fixiert werden. Sie werden zusammengedrückt und am Bügeldraht 6 verschweißt, so dass die fertige fixierte Zündhilfe 11 entsteht.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das ähnlich wie in 1 aufgebaut ist. Jedoch ist hier die Folie 69 nicht nach Art einer Briefklammer symmetrisch vorgebogen, sondern nach Art eines deutschen „β” asymmetrisch einseitig gebogen. Die Folie 69 hat also ein gerades Schenkelteil 74, von dem tangential ein Bogenteil 75 abgebogen ist. Das Bogenteil ist kreisförmig zurückgeführt und dann in Richtung eines Schenkels 76 abgeknickt. Dieser ist gegenüber dem geraden Schenkelteil 74 leicht nach außen gespreizt, doch nahezu parallel zu diesem. Ähnlich wie in 1 wird die Folie 69 auf die Kapillare aufgesetzt, so dass der Bügeldraht 6 zwischen den beiden Schenkeln 74 und 76 zu liegen kommt, siehe 2b. Dann werden die beiden Schenkel 74 und 76 zusammengedrückt, so dass beide den Bügeldraht 6 von zwei Seiten berühren. Dann werden sie mit dem Bügeldraht 6 verschweißt, so dass die fertige Zündhilfe 11 entsteht.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgebogenen Folie 80. Diese hat einen ebenen Grundkörper 79, der an beiden Enden eingerollt ist. An einem ersten Ende 81 ist ein erster Teilkreisbogen mit großem Radius vorgebogen. Dieser Radius ist dem Außendurchmesser der Kapillare angepasst. An einem zweiten Ende 82 ist ein zweiter Teilkreisbogen mit kleinerem Radius vorgebogen. Dieser Radius ist dem Bügeldraht-Durchmesser geeignet angepasst. Diese Folie 80 kann gleichzeitig an der Kapillare 10 und am Bügeldraht 6 eingehängt werden, siehe 3b und dann anschließend am Bügeldraht 6 verschweißt werden. Ggf. reicht die rein mechanische Fixierung bereits aus, so dass ein Verschweißen nicht notwendig ist.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgebogenen Folie 80. Dabei ist die Grundstruktur der Folie, siehe 4a, ähnlich wie in 3. Jedoch ist der eigentlich Folienkörper nicht ausschließlich eine ebene Fläche 85 wie in 3, sondern ein beträchtlicher Teil 86, bevorzugt 20 bis 80% der Länge des Grundkörpers 79, ist ziehharmonikartig gewellt. Der Grundkörper 79 ist wieder an beiden Enden eingerollt. An einem ersten Ende 81 ist ein erster Teilkreisbogen mit großem Radius vorgebogen. Dieser Radius ist dem Außendurchmesser der Kapillare angepasst. An einem zweiten Ende 82 ist ein zweiter Teilkreisbogen mit kleinerem Radius vorgebogen. Dieser Radius ist dem Bügeldraht-Durchmesser geeignet angepasst. Diese Folie 80 kann gleichzeitig an der Kapillare 10 und am Bügeldraht 6 eingehängt werden, siehe 4b, und dann ggf. anschließend am Bügeldraht verschweißt werden.
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:

1. Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe und Längsachse A, mit einem keramischen Entladungsgefäß, das in ei nem Außenkolben untergebracht ist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden mit Kapillaren aufweist, in denen Elektroden befestigt sind, wobei ein Gestell mit Bügeldraht das Entladungsgefäß in dem Außenkolben haltert, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügeldraht zur Kapillare der gegenpoligen Elektrode hin eine plattenartige Zündhilfe aufweist, die insbesondere als Folie oder Metallblech konzipiert ist, wobei die plattenartige Zündhilfe Mittel zur rein mechanischen Befestigung zumindest an der Kapillare aufweist.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe eine Folie ist, deren Ebene achsparallel angeordnet ist.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Folie mit dem Bügeldraht durch Schweißen verbunden ist und die Folie die Kapillare zumindest teilweise umschlingt.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie einen Teilkreisbogen (70; 75) als Mittelteil aufweist, das die Kapillare umfasst, während zwei Schenkel mit freien Enden sich vom Mittelteil aus mindestens bis zu gegenüberliegenden Seiten des Bügeldrahts erstrecken und dort mit dem Bügeldraht verschweißt sind.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie nach Art einer Briefklammer symmetrisch gestaltet ist.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie nach Art eines deutschen „β” asymmetrisch gestaltet ist, und einen Teilkreisbogen als Mittelteil aufweist, der tangential an einem geraden ersten Schenkel ansetzt, während der zweite Schenkel abgewinkelt ist.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie einen ebenen Grundkörper und zwei eingerollte Enden aufweist, wobei der Krümmungsradius des ersten Endes dem Außendurchmesser der Kapillare angepasst ist, und wobei der Krümmungsradius des zweiten Endes dem Außendurchmesser des Bügeldrahts angepasst ist, so dass die Folie klemmend auf beides aufgesetzt werden kann.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des ebenen Grundkörpers ziehharmonikaartig gewellt ist.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß eine Metallhalogenidfüllung aufweist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6268698 [0002]
- EP 922296 A [0009]
- EP 967631 A [0009]

Claims

Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe und Längsachse A, mit einem keramischen Entladungsgefäß, das in einem Außenkolben untergebracht ist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden mit Kapillaren aufweist, in denen Elektroden befestigt sind, wobei ein Gestell mit Bügeldraht das Entladungsgefäß in dem Außenkolben haltert, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügeldraht zur Kapillare der gegenpoligen Elektrode hin eine plattenartige Zündhilfe aufweist, die insbesondere als Folie oder Metallblech konzipiert ist, wobei die plattenartige Zündhilfe Mittel zur rein mechanischen Befestigung zumindest an der Kapillare aufweist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe eine Folie ist, deren Ebene achsparallel angeordnet ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Folie mit dem Bügeldraht durch Schweißen verbunden ist und die Folie die Kapillare zumindest teilweise umschlingt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie einen Teilkreisbogen (70; 75) als Mittelteil aufweist, das die Kapillare umfasst, während zwei Schenkel mit freien Enden sich vom Mittelteil aus mindestens bis zu gegenüberliegenden Seiten des Bügeldrahts erstrecken und dort mit dem Bügeldraht verschweißt sind.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie nach Art einer Briefklammer symmetrisch gestaltet ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie nach Art eines deutschen „β” asymmetrisch gestaltet ist, und einen Teilkreisbogen als Mittelteil aufweist, der tangential an einem geraden ersten Schenkel ansetzt, während der zweite Schenkel abgewinkelt ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie einen ebenen Grundkörper und zwei eingerollte Enden aufweist, wobei der Krümmungsradius des ersten Endes dem Außendurchmesser der Kapillare angepasst ist, und wobei der Krümmungsradius des zweiten Endes dem Außendurchmesser des Bügeldrahts angepasst ist, so dass die Folie klemmend auf beides aufgesetzt werden kann.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des ebenen Grundkörpers ziehharmonikaartig gewellt ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß eine Metallhalogenidfüllung aufweist.