DE3739008A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckentla­ dungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Hochdruckentladungslampen kann es sich um Natriumhochdruckentladungslampen mit einem Entla­ dungsgefäß aus Aluminiumoxidkeramik oder um Metall­ halogenidentladungslampen mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas handeln.

Derartige Lampen mit hohen Leistungen (z.B. 250 W) benötigen bisher ein stabiles Haltegestell für das Entladungsgefäß, das aus vielen Einzelteilen zusam­ mengesetzt ist.

Besonders bei Natriumhochdruckentladungslampen tritt das Problem auf, daß das keramische Entladungsgefäß einen außerordentlich hohen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Es ist wegen der hohen Betriebstemperaturen (ca. 1000°C) daher notwendig, eine Anpassung an die unterschiedliche Ausdehnung (verglichen mit metalli­ schem Haltegestell und gläsernem Außenkolben) vorzu­ nehmen. Hierbei ist es wünschenswert, die axiale Ausrichtung des Entladungsgefäßes aufrechtzuerhalten, da derartige Lampen häufig in Reflektoren eingesetzt werden.

Hierbei mußte bisher das Problem der Wärmeausdehnung des Entladungsgefäßes und das Problem der sicheren elektrischen Verbindung zwischen Stromzuführung des Entladungsgefäßes und Haltegestell immer getrennt gelöst werden.

Aus der DE-OS 29 35 980 ist bekannt, die Wärmeausdeh­ nung mittels einer axialen Bohrung in einem Zylinder aus Isoliermaterial zu kompensieren. Der Zylinder ist mit einem Federband am Haltegestell befestigt. Ande­ rerseits erfolgt die elektrische Zuleitung über eine bewegliche offene 180°-Schleife aus dünnem Draht oder Metallfolie. Unerwünschte Schwingungen werden durch diese Anordnung nicht gedämpft.

In der US-PS 38 82 346 wird die Wärmeausdehnung des Entladungsgefäßes von der axial angeordneten Schlaufe eines am Haltegestell befestigten Stützdrahtes aufge­ fangen. Die elektrische Verbindung zwischen Haltege­ stell und Stromzuführung wird durch ein elastisches Metallband hergestellt, das zugleich dämpfend auf Schwingungen wirkt. Dadurch, daß die Ebene des Metall­ bandes in der Lampenlängsachse liegt, finden diese Schwingungen quer zur Lampenachse statt, was die optischen Eigenschaften verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des Haltegestells weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausbildungen der Erfindungen, die besonders vorteilhaft sind, finden sich in den Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine Reduzierung der Teile­ zahl des Haltegestells die Fertigung auf einem Ge­ stellmontageautomaten erleichtert. Weiterhin wird das Problem der Wärmeausdehnung und der elektrischen Verbindung gleichzeitig gelöst und unerwünschte Schwingungen werden nahezu ohne Auslenkung aus der Lampenachse gedämpft.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand von Zeichnungen im folgenden näher beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine Natriumhochdrucklampe mit Stanzteil

Fig. 2 zeigt das Stanzteil in Vergrößerung

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Gestell­ aufbaus

Fig. 4 zeigt eine Metallhalogenidentladungslampe (ohne Außenkolben)

Fig. 1 zeigt eine Natriumhochdruckentladungslampe 1 mit einer Leistungsaufnahme von 150 W. Sie weist einen zylindrischen Außenkolben 2 aus Hartglas mit Schraub­ sockel 3 auf. Am sockelfernen Ende des Außenkolbens ist ein Befestigungsnippel 4 für das Gestell 5 ausge­ formt. Das Gestell weist zwei Zuführungsdrähte 6 auf, die voneinander isoliert mittels einer Tellerein­ schmelzung 7 in den Außenkolben vakuumdicht einge­ schmolzen sind und in üblicher Weise mit dem Sockel 3 verbunden sind. Die Stromzuführungen 6 sind dreiteilig gegliedert. Das sockelseitige Endstück ist aus Nickel, das Mittelstück (Bereich der Durchführung) aus Wolfram und das sockelferne Endstück aus NiMn₂ oder nickelplattiertem Eisen gefertigt.

Im Innern des Außenkolbens ist axial das Entladungs­ gefäß 8 aus durchscheinender Aluminiumoxid-Keramik angeordnet.

Einer der Zuführungsdrähte 6 a ist in an sich bekann­ ter Weise über einen weiteren U-förmig abgewinkelten Leitungsdraht 9 (aus NiMn₂ oder nickelplattiertem Eisen) mit der als Niob-Rohr ausgebildeten Strom­ zuführung 10 a für die untere - d.h. sockelnahe Elek­ trode 11 des Entladungsgefäßes verbunden. Um eine sichere Verbindung zu gewährleisten, ist dabei der Zuführungsdraht 6 a im 45°-Winkel so abgewinkelt, daß er an dem Leitungsdraht 9 an zwei Berührungspunkten verschweißt werden kann. Das sockelnahe Ende des Entladungsgefäßes 8 ist somit starr in der Lampenachse gehaltert. Die Stromzuführung ist jeweils mittels eines keramischen Endstopfens vakuumdicht in das Entladungsgefäß eingepaßt.

Der zweite Zuführungsdraht 6 b ist in ebenfalls bekann­ ter Weise mit einem Metallstützstab 12 verbunden, welcher parallel zum Entladungsgefäß 8 zum sockel­ fernen Ende des Außenkolbens 2 geführt ist. Der Zu­ führungsdraht 6 b ist ebenfalls im 45°-Winkel abge­ winkelt und mit dem Metallstützstab 12, der ein recht­ winklig abgebogenes Endteil aufweist, an zwei Be­ rührungspunkten verschweißt. Das sockelferne Ende des Metallstützstabs 12 ist quer zur Lampenachse abge­ winkelt und zu einem Teilkreis 13 gebogen, der den Befestigungsnippel 4 halternd umfaßt. In einer anderen Ausführungsform ohne Nippel ist der Durchmesser des Teilkreises so gewählt, daß er innen am sockelfernen Ende des Außenkolbens anliegt. Der Stützstab ist aus NiMn₂ oder aus nickelplattiertem Eisen gefertigt.

Die sockelferne Elektrode 14 des Entladungsgefäßes 8 ist über eine als Niob-Rohr ausgebildete sockelferne Stromzuführung 10 b mit einem Blattfeder-Stanzteil 15 aus Edelstahl verbunden. Die Ebene des Stanzteils 15 ist dabei senkrecht zur Lampenachse angeordnet. Das Stanzteil 15 ist direkt mit dem Stützstab 12 des Gestells 5 über eine abgewinkelte Schweißplatte 16 durch Buckelschweißung verbunden.

Das Stanzteil 15 selbst ist in Fig. 2 in Vergrößerung von oben dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einem stabilisierenden äußeren Rahmenteil 17 und einem innen angeordneten Zwischenteil 18. Das äußere Rahmen­ teil 17 wird von zwei Armen 19 gebildet, die gemeinsam an einer Seite eines plättchenartigen Ansatzstücks 21 angeformt sind, sich aufweiten und in zwei zueinander parallelen Abschnitten 20 enden. Das Ansatzstück 21 weist zur Montage am Gestell außerdem an einer anderen Seite die um 90° abgewinkelte Schweißplatte 16 auf. Die beiden Endabschnitte 20 sind mäanderförmig um 180° in Richtung zum Ansatzstück 21 zurückgeführt und über das Zwischenteil 18 miteinander verbunden. Das Zwischenteil 18 weist ein plättchenartiges Befesti­ gungselement 22 auf, das mit einer zentralen Bohrung 23 versehen ist. Die Bohrung 23 ist in der eingebauten Lampe genau in der Lampenachse angeordnet (Fig. 1). Sie ermöglicht das Evakuieren des zentral aufge­ schweißten Nb-Rohres beim Pumpprozeß der Lampen. Die Befestigung der oberen Stromzuführung 10 b am Befesti­ gungselement 22 erfolgt wiederum mittels Buckelschwei­ ßung, wobei das Befestigungselement 22 drei von der Mitte ausgehende Sicken (Buckel) 27 (in Fig. 2 erkenn­ bar) zum besseren Verschweißen des Nb-Rohres mit dem Zwischenteil aufweist.

Alle Elemente des Stanzteils 15, außer der abgewinkel­ ten Schweißplatte 16, liegen in einer Ebene. Im Lampenbetrieb dehnt sich das keramische Entladungs­ gefäß 8 entlang der Lampenachse in Richtung zum Be­ festigungsnippel 4 aus. Das Blattfeder-Stanzteil 15 kann dieser Ausdehnung folgen.

Man kann als Verbindungselement zwischen oberer Strom­ zuführung 10 b und Stützstab 12 auch ein einfaches Blattfeder-Bandstück verwenden, das in einer Ebene senkrecht zur Lampenachse angeordnet ist und eine abgewinkelte Schweißplatte (s.o.) aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Entfernung h 1 zwischen der als Fixpunkt wirkenden Schweißplatte am Stützstab und dem entlang der Lampenachse sich ausdehnenden Entladungsgefäß relativ groß. Dieser lange "Hebelweg" h 1 (in Fig. 2) hat im Vergleich zur bevorzugten Ausführungsform des Blattfeder-Teils als Stanzteil zwei Nachteile. Erstens führt er zu einem schlechteren Dämpfungsverhalten bei Schwingungen und zweitens kann bei sehr hohen Temperaturen und entsprechend großer Ausdehnung eine geringfügige seitliche Auslenkung des oberen Endes des Entladungsgefäßes stattfinden.

Bei der bevorzugten Ausführung als Stanzteil, wie oben beschrieben, wird der "Hebelweg" durch das stabile Rahmenteil gleichsam verkürzt und im wesentlichen federt nur das Zwischenteil gegen das Rahmenteil. Als "Hebelweg" ist dabei nur die etwa halb so lange Strecke h 2 (Fig. 2) zwischen der 180°-Biegung am End­ abschnitt 20 und der Bohrung 23 aufzufassen. Der kürzere Hebelweg verbessert die Dämpfungseigenschaf­ ten. Außerdem wird die seitliche Auslenkung des Ent­ ladungsgefäßes minimiert. Die Strecke h 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 17 mm lang, die Strecke h 2 ca. 9 mm lang.

Das Blattfeder-Stanzteil ermöglicht eine sichere elektrische Verbindung zwischen der oberen Stromzu­ führung und dem Stützstab des Haltegestells (über die Schweißplatte 16 und über die Schweißsicken 27 in der Nähe der Bohrung 23). Gleichzeitig kann es der Wärmeausdehnung des Entladungsgefäßes im Betrieb folgen (ca. 1 mm) und dämpft unerwünschte Schwingungen.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Halte­ gestells der Natriumhochdrucklampe. Die Bezugszeichen entsprechen in ihrer Bedeutung der Fig. 1. Im Unter­ schied zur Fig. 1 ist jetzt nicht nur die obere Stromzuführung 10 b, sondern auch die untere Stromzu­ führung 10 a über ein Blattfederstanzteil 15 mit dem Haltegestell 5 verbunden. Die Schweißplatte 16 des zusätzlichen Stanzteils 15 ist dabei direkt mit dem ersten Zuführungsdraht 6 a verbunden.

Eine andere Ausführung ist in Fig. 4 gezeigt. Dabei handelt es sich um eine an sich bekannte Metall­ halogenidhochdruckentladungslampe mit Außenkolben (nicht gezeigt) und mit einem axial angeordneten Entladungsgefäß 24 aus Quarzglas, das an seinen beiden Enden Quetschdichtungen aufweist, in die Stromzu­ führungen 25 a, b aus Molybdändraht vakuumdicht ein­ geschmolzen sind. Derartige Lampen sind beispielsweise in der EP-OS 1 73 235 und in der EP-OS 1 45 072 beschrieben. Erfindungsgemäß ist die obere Stromzu­ führung 25 b mit dem Stützstab 12 des Haltegestells 5 wieder über ein Blattfeder-Stanzteil 15′ verbunden. Es entspricht im wesentlichen wieder der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform. Aufgrund des im Vergleich zum Niob-Rohr (Durchmesser 3,5 mm) wesentlich kleineren Durchmessers des Molybdändrahtes (ca. 0,8 bis 1,0 mm) ist jedoch das Befestigungselement 22′ mit einer um 90° abgewinkelten Schweißplatte 26 ausge­ stattet, an dem die Stromzuführung 25 b befestigt ist. Die Schweißplatte 26 ähnelt der gestellseitigen Schweißplatte 16′. Diese Art der Befestigung läßt sich auch bei Natriumhochdrucklampen verwenden, die anstatt einer rohrartigen Stromzuführung eine Strom­ zuführung aus Draht aufweisen (vgl. z.B. EP-OS 1 60 445). Im Außenkolben kann ein Getterring und/oder ein Getterpellet angebracht sein.

Claims (9)

1. Hochdruckentladungslampe (1), bestehend aus

• - einem zylinderartigen Außenkolben (2) aus Glas
• - einem rohrförmigen Entladungsgefäß (8) aus durch­ sichtigem Material, das zwei axial ausgerichtete Elektroden (11, 14) und eine Gasfüllung enthält
• - einem Sockel (3)
• - einem Haltegestell (5), das das Entladungsgefäß (8) im Innern des Außenkolbens (2) in axialer Richtung hält, und das im wesentlichen zwei vakuumdicht in den Außenkolben (2) eingeschmolzene Zuführungsdrähte (6 a, 6 b) aufweist, von denen einer mit einem paral­ lel zum Entladungsgefäß (8) ausgerichteten Metall­ stützstab (12) elektrisch-leitend verbunden ist, wobei der Stab (12) am sockelfernen Ende des Außen­ kolbens befestigt ist
• - zwei axial aus dem Entladungsgefäß (8) herausge­ führte Stromzuführungen (10 a, 10 b), die mit dem Haltegestell (5) elektrisch-leitend verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die sockelfern angeordnete Stromzuführung (10 b) über ein im wesent­ lichen ebenes Blattfeder-Teil mit dem Haltegestell (5) elektrisch-leitend und mechanisch-starr verbunden ist, wobei die Ebene des Blattfeder-Teils senkrecht zur Lampenachse angeordnet ist.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattfeder-Teil ein Stanzteil (15) mit einem stabilisierenden äußeren Rahmenteil (17) und einem dagegenfedernden inneren Zwischenteil (18) ist.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Stanzteil (15) ein plätt­ chenartiges Ansatzstück (21) zur Montage am Halte­ gestell (5) aufweist, an das zwei Arme (19) angeformt sind, die das äußere Rahmenteil (17) bilden.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme (19) in zwei zueinander parallelen Abschnitten (20) enden, die über ein mäanderförmig gebogenes Zwischenteil (18) mit­ einander verbunden sind.

5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an das Zwischenteil (18) ein plättchenartiges Befestigungselement (22) zur Montage der sockelfernen Stromzuführung (10 b) angeformt ist.

6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (22) mit einer zentralen Bohrung (23) versehen ist, die in der Lampenachse liegt.

7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stromzuführungen (10 a, 10 b) über ein Blattfeder-Teil mit dem Haltegestell (5) verbunden sind.

8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand h 2 zwischen dem freien Ende der Endabschnitte (20) und der Lampenachse etwa halb so groß ist wie der Abstand h 1 zwischen Lampen­ achse und Ansatzstück (21).