DE3537872A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem einseitig gequetschten Entladungsgefäß aus Quarzglas, das neben einer Füllung aus Quecksilber sowie Zusätzen von Metallhalogeniden und Edelgas zwei Elektroden aufweist, die aus hochschmelzendem Metall­ draht bestehen, deren Schäfte über Molybdän-Folien vakuumdicht in die Quetschung eingeschmolzen sind und deren Spitzen, an denen die Entladung ansetzt, in Richtung der quer zu den Schäften verlaufenden Entladung weisen.

Aus der US-PS 44 15 829 ist eine solche Hochdruckent­ ladungslampe für den Gleichstrombetrieb mit einer Leistungsaufnahme kleiner 100 W bekannt. Um zu ge­ währleisten, daß der Entladungsbogen an der Kathoden­ spitze ansetzt, ist nahe der Spitze auf der Kathode eine Wendel angebracht.

Ein großes Problem stellt bei diesem einseitig ge­ quetschten Lampentyp das schnelle und einwandfreie Zünden der kalten und insbesondere das Wiederzünden der warmen Lampe dar. Eine langsame und schwere Zündung, die auf eine schlechte Bogenübernahme der Elektroden zurückzuführen ist, verursacht außerdem eine rasche Schwärzung des Entladungsgefäßes.

Die schlechte Bogenübernahme ist insbesondere auf die langsame Aufheizung der Elektrode auf Betriebstempe­ ratur zurückzuführen, wobei eine solche Elektrode meist zusätzlich einen großen Wärmeverlust aufweist. Die Aufheizzeit ist proportional zum Quadrat des Radius des Elektrodendrahtes und indirekt proportional zur Länge der Elektrode und zur Stromstärke der Lampe. Geht man also von einem festen Radius des Elektroden­ drahtes und einer bestimmten festen Betriebsstrom­ stärke der Lampe aus, so läßt sich eine Verkürzung der Aufheizzeit durch eine Vergrößerung der Elektroden­ länge erreichen.

Dieser Tatsache wird in der DE-OS 32 42 840 durch eine Elektrode Rechnung getragen, die aus einem nahe der Einschmelzung befindlichen geraden Schaftteil und einem als Wendel ausgebildeten, der Entladung zuge­ wandten zweiten Teil besteht, wobei benachbarte Windungen des Wendelteils einander nicht berühren. Bei einer solchen Elektrode kann der Entladungsbogen überall an der der Entladung zugewandten letzten Windung des Wendelteils ansetzen, so daß keine defi­ nierte Lage des Entladungsbogens im Entladungsgefäß zu erzielen ist. Eine Lampe mit solchermaßen ausgestal­ teten Elektroden ist daher für den Einsatz in Reflek­ toren oder anderen optischen Systemen, bei denen es auf eine feste Bogenlage ankommt, ungeeignet.

Ziel der Erfindung ist es, eine einseitig gequetschte Hochdruckentladungslampe zu schaffen, die eine schnelle und sichere Zündung gewährleistet und gleich­ zeitig durch einen genau definierten Bogenansatz für den Einbau in optische Systeme, wie z.B. Scheinwerfer geeignet ist.

Die Hochdruckentladungslampe mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfin­ dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Metall­ draht jeder Elektrode nahe der der Entladung zuge­ wandten Spitze einen Bogen beschreibt, der in Draufsicht geschlossen erscheint, wobei der Bogen auf der von der Entladung abgewandten Seite des Elektro­ denschaftes liegt und die sich kreuzenden Drahtteile einander nicht berühren.

Mit einer solchen Elektrode wird die für eine schnelle und einwandfreie Zündung benötigte Vergrößerung der Elektrodenlänge erreicht, ohne daß sich dabei der Elektrodenabstand und damit die Bogenlänge ändert und gleichzeitig eine Spitze für den Ansatz der Entladung gebildet, die die Bogenlage über die gesamte Lebens­ dauer der Lampe festlegt. Außerdem werden bei einer symmetrischen Einquetschung der Elektrodenschäfte die Spitzen der Elektroden im wesentlichen so ausge­ richtet, daß die Entladung die Symmetrieachse des Entladungsgefäßes schneidet.

Am einfachsten gestaltet sich die Herstellung der Elektrode für die Lampe, wenn der Bogen - in Form einer Öse - im wesentlichen in der durch die Entladung und den Elektrodenschaft gebildeten Ebene liegt. Mit im wesentlichen soll dabei ausgesagt werden, daß jeder Punkt des Bogens einen Winkel von höchstens ± 30° mit der durch die Entladung und die Elektrodenschäfte gebildeten Ebene bildet. Würde der gesamte Bogen in dieser Ebene liegen, so müßten die kreuzenden Drahtteile miteinander verbunden sein. Dadurch wäre aber die gewünschte Vergrößerung der Elektrodenlänge wieder aufgehoben.

Der Bogen sollte möglichst so geformt sein, daß ihm ein Kreissektor mit einem Zentriwinkel von mindestens 180° einbeschrieben werden kann und die Spitze der Elektroden mit dem Elektrodenschaft einen 90°-Winkel bildet. Der Radius des Kreissektors, der dem Bogen einbeschrieben werden kann, muß dabei mindestens dem Radius des Elektrodendrahtes entsprechen. Auf diese Weise wird neben der einfachen und kostengünstigen Herstellung der Elektrode vermieden, daß ein thermi­ scher Kurzschluß auftritt und der Elektrodendraht im Bogen aufgrund seiner Sprödigkeit durch zu starke Knicke Risse erhält, die Ansatzpunkte für eine Korrosion (insbesondere bei Zinn-Natrium-Halogeniden in der Füllung) bilden.

Die Differenz zwischen dem Abstand der beiden Elektrodenschäfte und dem Abstand der beiden über­ stehenden Elektrodenspitzen muß mindestens zweimal dem Durchmesser des Elektrodendrahtes entsprechen. Dadurch wird über die gesamte Lebensdauer der Lampe - trotz des Abbrandes der Elektrodenspitze - der definierte Bogenansatz an der Spitze der Elektrode und damit die definierte Bogenlage gewährleistet.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hochdruckentla­ dungslampe mit einem Hüllkolben

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des Entladungsgefäßes einer Hochdruckentladungslampe gemäß Fig. 1

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Entladungsge­ fäßes einer Hochdruckentladungslampe gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist der Aufbau einer Hochdruckentladungs­ lampe 1 mit einem einseitig gequetschten Entladungs­ gefäß 2 aus Quarzglas dargestellt, wobei das Entla­ dungsgefäß 2 von einem ebenfalls einseitig gequetsch­ ten Außenkolben 3 umgeben ist. Die schematisch darge­ stellten Elektroden 4, 5 sind mittels Molybdän-Folien 6, 7 gasdicht in die Quetschung 8 des Entladungsge­ fäßes 2 eingeschmolzen und über Stromzuführungen 9, 10 mit den Molybdän-Dichtungsfolien 11, 12 in der Quetschung 13 des Außenkolbens 3 verbunden. An den Dichtungsfolien 11, 12 sind außerdem elektrische An­ schlußstifte 14, 15 angebracht, die die Verbindung mit den Anschlüssen des hier - aus Gründen der Anschau­ lichkeit - nicht dargestellten genormten Sockels herstellen. An der Quetschung 8 des Entladungsgefäßes 2 ist außerdem ein auf einem Metallplättchen 16 angebrachter Zirkon-Getter 17 befestigt.

Die Lampe weist als Füllung im Entladungsgefäß 2 neben Quecksilber und einem Edelgas Metalljodide und -bromide von Natrium, Zinn, Thallium, Indium und Lithium auf. Bei einer Leistungsaufnahme von 40 W erreicht die Lampe eine Lichtausbeute von ca. 75 lm/W.

Fig. 2 und 3 zeigen eine vergrößerte Ansicht des Entladungsgefäßes 2 mit den beiden Elektroden 4 und 5. Die Elektroden 4, 5 bestehen aus einem 0,2 mm dicken Wolframdraht mit rundem Querschnitt und weisen jeweils nahe der Elektrodenspitzen 18, 19 einen kreisförmigen 270°-Bogen 20, 21 in Form einer Öse auf. Die Bogen 20, 21 liegen auf den von der Entladung abgewandten Seiten der Elektrodenschäfte 22, 23 und besitzen einen inneren Durchmesser von 0,3 mm. Die Elektrodenspitzen 18, 19 bilden mit den Schäften 22, 23 jeweils einen 90°-Winkel und ragen 0,3 mm über die Kreuzungspunkte 24, 25 hinaus. An den Kreuzungspunkten 24, 25 weisen die Drahtteile der Elektroden 4, 5 jeweils einen Abstand von ca. 0,05 mm voneinander auf. Die Schäfte 22, 23 besitzen vom Kreuzungspunkt 24, 25 bis zum Befestigungspunkt 26, 27 an den jeweiligen Molybdän- Dichtungsfolien 6, 7 in der Quetschung 8 eine Länge von ca. 7 mm.

Bei der Herstellung der Bogen 20, 21 wird der Elektrodendraht für beide Elektroden 4, 5 jeweils an derselben Seite des Elektrodenschaftes 22, 23 vorbei­ gezogen. Dies vereinfacht die Herstellung der Elek­ troden 4, 5, da hiermit jeweils nur eine Ausführung von Elektroden gefertigt werden muß. Vor der Quetschung des Entladungsgefäßes 2 werden die Elek­ trodenschäfte 22, 23 jeweils ca. 27° zueinander­ gedreht, so daß die Spitzen 18, 19 der Elektroden 4, 5 in Richtung des Entladungsbogens weisen.

Claims (5)

1. Hochdruckentladungslampe (1) mit einem einseitig gequetschten Entladungsgefäß (2) aus Quarzglas, das neben einer Füllung aus Quecksilber sowie Zusätzen von Metallhalogeniden und Edelgas zwei Elektroden (4, 5) aufweist, die aus hochschmelzendem Metalldraht be­ stehen, deren Schäfte (22, 23) über Molybdän-Folien (6, 7) vakuumdicht in die Quetschung (8) einge­ schmolzen sind und deren Spitzen (18, 19), an denen die Entladung ansetzt, in Richtung der quer zu den Schäften (22, 23) verlaufenden Entladung weisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht jeder Elektrode (4, 5) nahe der der Entladung zugewandten Spitze (18, 19) einen Bogen (20, 21) beschreibt, der in Draufsicht geschlossen erscheint, wobei der Bogen (20, 21) auf der von der Entladung abgewandten Seite des Elektrodenschaftes (22, 23) liegt und die sich kreuzenden Drahtteile einander nicht berühren.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen (20, 21) im wesentlichen in der durch die Entladung und den Elektrodenschaft (22, 23) gebildeten Ebene liegt.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bogen (20, 21) ein Kreissektor mit einem Zentriwinkel von mindestens 180° einbe­ schrieben werden kann und die Spitze (18, 19) der Elektrode (4, 5) mit dem Elektrodenschaft (22, 23) einen 90°-Winkel bildet.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Kreissektors, der dem Bogen (20, 21) einbeschrieben werden kann, mindestens dem Radius des Elektrodendrahtes entspricht.

5. Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem Abstand der beiden Elektroden­ schäfte (22, 23) und dem Abstand der beiden über­ stehenden Elektrodenspitzen (18, 19) mindestens zweimal dem Durchmesser des Elektrodendrahtes entspricht.