DE3616192A1

DE3616192A1 - Hochdruckentladungslampe und verfahren zum betrieb der hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE3616192A1
Application number: DE19863616192
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Heider; Juergen V Dr Scheidt
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1987-11-19
Also published as: EP0245735A2; US4779026A; DE3784094D1; EP0245735B1; EP0245735A3; JPS62272451A

Description

Stand der Technik

Es ist eine Metallhalogenidhochdruckentladungslampe bekannt (US-PS 35 19 872), bei der in Serie zur Hauptelektrode eine feine Heizwendel aus Wolfram angeordnet ist, wobei die jeweils freien Enden der Elektrode und der Heizwendel mit je einer Stromzu führung verbunden sind, die elektrisch-isoliert von einander durch eine Quetschung oder Einschmelzung eines Entladungsgefäßes geführt sind. Mit einer derartigen Anordnung wird eine Verbesserung der Zündeigenschaften der Lampe erreicht, indem die von der Heizwendel entwickelte Wärme die Elektrode erwärmt, wodurch Füllungskondensate, die sich möglicherweise auf der Elektrode niedergesetzt haben, verdampfen. Die feine Heizwendel ist bei Lampen mit höherer Leistung jedoch nicht imstande, das gesamte Entladungsgefäß zu erwärmen, so daß sich außer der Zünderleichterung und der infolgedessen schnelleren Stabilisierung der Entladung keine weiteren Vorteile erzielen lassen.

Aufgabe

Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlaufzeit von Metallhalogenidhochdruckentla dungslampen mit insbesondere kleinen Leistungen bis zum Erreichen des Nutzlichtstromes wesentlich zu verkürzen.

Hintergrund und Vorteile der Erfindung

Metallhalogenidhochdruckentladungslampen werden in letzter Zeit vermehrt zum Zwecke der Allgemeinbeleuch tung verwendet. Des weiteren wurden solche Lampen auch schon für die Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen vorge schlagen. Für beide Anwendungszwecke werden kleine Leistungsstufen von weniger als 100 W, insbesondere auch unterhalb von 50 W eingesetzt. Außerdem besteht für beide Anwendungszwecke ein gesteigertes Bedürfnis nach hohem Lichtkomfort hinsichtlich der Farbeigen schaften sowie des schnellen Anlaufs solcher Lampen. Da das Entladungsgefäß dieser niederwattigen Lampen nur ein äußerst kleines Volumen von ca. 0,03 cm³ aufweist, kann dort keine Heizwendel untergebracht werden, wie es bei Lampen mit hoher Leistungsaufnahme durchgeführt wird. Mit einer Gestaltung der Elektrode nach der Erfindung wird das jedoch möglich. Die Verwendung eines haarnadelförmig gebogenen und ungewendelten Drahtes aus Wolfram benötigt kaum mehr Raum als eine herkömmliche Elektrode für diese Art Lampen. Die Einschmelzung ist groß genug, auch zwei Stromzuführungen isoliert voneinander aufzunehmen, wobei während des Vorheizens durch die mit der Elektrode in Reihe geschalteten Stromzuführungen der Heizstrom fließt und nach dem Zünden der Lampe beide Stromzuführungen parallelgeschaltet werden und den Betriebsstrom übertragen. Mit einer auf diese Weise vorgeheizten Metallhalogenidhochdruckentladungslampe wird der 30%-Lichtstrom ca. 5mal, der 50%-Licht strom ca. 4mal und der 90%-Lichtstrom ca. 2,5mal schneller erreicht als bei einer kalt gezündeten Lampe. Wenn beide Elektroden der Hochdruckentladungs lampe als Heizelektrode entsprechend der Erfindung ausgeführt sind, lassen sich noch schnellere Anlauf werte verwirklichen. Es kann aber auch ein Entla dungsgefäß mit einer größeren Masse und damit einer entsprechend größeren elektrischen Leistung verwendet werden.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schemati schen Zeichnung und zwei Diagrammen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Metallhalogenidhochdruckentladungs lampe niedriger Leistung mit der erfindungs gemäßen Elektrode in schematischer Darstellung Fig. 2 zeigt den Anstieg des Lichtstromes in rela tiven Einheiten von einer kalt gezündeten Metallhalogenidhochdruckentladungslampe Fig. 3 zeigt den Anstieg des Lichtstroms in rela tiven Einheiten von einer erfindungsgemäßen, warm gezündeten Metallhalogenidhochdruckent ladungslampe Die Metallhalogenidhochdruckentladungslampe 1 in Fig. 1 weist ein längliches Entladungsgefäß 2 aus Quarz auf, auf dessen gegenüberliegenden Seiten sich die Quetschungen 3 und 4 erstrecken. In der Quetschung 3 ist eine Dichtungsfolie 5 aus Molybdän angeordnet, die mit einer äußeren Stromzuführung 6 und einer inneren Stromzuführung 7 aus Wolfram verbunden ist. Die innere Stromzuführung 7 ragt in den Entladungsraum 8 hinein und trägt an ihrem Ende eine kugelförmige Elektrode 9. In der anderen Quetschung 4 sind zwei kleinere Dichtungsfolien 10 und 11, ebenfalls aus Molybdän, elektrisch voneinander isoliert und parallel zueinander verlaufend eingebettet, wobei an die dem Entladungsgefäß 2 abgewandten Enden dieser Dichtungs folien 10 und 11 jeweils eine äußere Stromzuführung 12 und 13 befestigt ist. An die dem Entladungsgefäß 2 zugewandten Enden der Dichtungsfolien 10 und 11 sind die Schenkel 14 und 15 der haarnadelförmig gebogenen Heizelektrode 16 geschweißt.

Der Entladungsraum 8 weist ein Volumen von ca. 0,03 cm³ auf. Der Bogen der haarnadelförmigen Heizelektroden 16 ragt etwa 2,5 mm in den Entladungs raum 8 hinein. Die Heizelektrode 16 selbst besteht aus einem ungewendelten Draht aus Wolfram mit ca. 150 µm Durchmesser. Der Abstand zwischen den Elektroden 9 und 16 beträgt ca. 4,5 mm. Das Entladungsgefäß 2 enthält als Füllung ca. 1 mg Quecksilber sowie die Halogenide von Natrium, Thallium und Zinn mit einer Gesamtmenge von ca. 0,3 mg. Als Startgas wird Argon eingefüllt. Der Betriebsdruck der Lampe liegt bei ca. 40 bar.

Die Heizelektrode 16 wird über die Stromzuführungen 12 und 13 bei einer Spannung von ca. 2,8 V und einem Strom von ca. 5,5 A im nicht brennenden Zustand der Lampe beheizt, so daß das Entladungsgefäß 2 ständig auf Temperatur gehalten wird und die Füllungsbe standteile verdampft sind. Zur Zündung der Lampe 1 werden ca. 16 kV benötigt, die der kugelförmigen Elektrode 9 über die Stromzuführung 6 zugeführt werden. Nach erfolgter Lampenzündung wird der Heiz stromkreis für die haarnadelförmige Elektrode 16 unterbrochen. Der Betriebsstrom von ca. 0,35 A wird jetzt über die parallelgeschalteten Stromzuführungen 12 und 13 geleitet. Bei einer Brennspannung von ca. 100 V hat die Lampe eine elektrische Leistung von ca. 35 W.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Vergleich der Anlauf geschwindigkeit einer konventionell (Fig. 2) und einer erfindungsgemäß (Fig. 3) betriebenen Metallhalogenid hochdruckentladungslampe wiedergegeben. Den Diagrammen ist entnehmbar, daß die vorgeheizte Lampe schon nach ca. 2,3 Sekunden 30% (entspricht dem Lichtstrom Φ von ca. 1000 lm einer konventionellen H4-Glühlampe), nach ca. 3,7 Sekunden 50% und nach 11,9 Sekunden 90% ihres Endlichtstromes von ca. 2 650 lm erreicht hat. Zum Vergleich die Werte einer unbeheizten Lampe: 30% Lichtstrom bei ca. 11,8 Sekunden, 50% bei ca. 14,6 Sekunden und 90% bei ca. 28,7 Sekunden. Die Farbtemperatur der Lampe mit der angegebenen Füllung beträgt ca. 3 600 K.

Claims

1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (2), zwei an diesem an gegenüberliegenden Seiten an geordneten Quetschungen oder Einschmelzungen (3, 4), durch die Stromzuführungen (6; 12, 13) gasdicht in das Entladungsgefäß (2) geführt sind, und zwei innerhalb des Entladungsgefäßes (2) angeordneten und mit den Stromzuführungen (7; 14, 15) verbundenen Elektroden (9, 16), wobei mindestens eine Elektrode als direkte Heizelektrode (16) ausgebildet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heizelektrode (16) eine haarnadel förmige Gestalt aufweist und jeder Schenkel (14, 15) der Heizelektrode (16) über Dichtungsfolien (10, 11) mit einer separaten Stromzuführung (12, 13) verbunden ist, die elektrisch-isoliert voneinander durch eine Quetschung oder Einschmelzung (4) geführt sind.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelektrode (16) aus einem ungewendelten Draht aus Wolfram besteht.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckentladungs lampe (1) eine Metallhalogenidfüllung enthält und eine elektrische Leistung von weniger als 50 W aufweist.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden der Lampe (1) als Heizelektrode (16) mit haarnadelförmiger Gestalt ausgebildet sind.

5. Verfahren zum Betrieb der Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zur Vorheizung des Entladungsgefäßes (2) zwischen den Stromzuführungen (12, 13)eine Heizspannung anliegt;
b) zur Lampenzündung eine Hochspannung an der Strom zuführung (6) anliegt;
c) während des Lampenbetriebes die Stromzuführungen (12, 13) parallelgeschaltet sind und zwischen diesem Stromzuführungspaar (12, 13) und der Strom zuführung (6) die Lampenbrennspannung anliegt.