DE4031116A1

DE4031116A1 - Hochdruckentladungslampe und verfahren zur herstellung der lampe

Info

Publication number: DE4031116A1
Application number: DE4031116A
Authority: DE
Inventors: Bernd Lewandowski; Dieter Franke; Walter Kiele
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1990-10-02
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1992-04-09
Also published as: DE59107117D1; JPH04262361A; EP0479088A1; US5264759A; EP0479088B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe für Lampenströme größer 100 A gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Hochdruckentladungslampen dieser Art dienen insbeson dere zur Beleuchtung von Bühnen oder bei Film- und Fernsehaufnahmen, wo hohe Lichtströme mit tageslicht ähnlicher Farbtemperatur und sehr guter Farbwiedergabe benötigt werden. Eine solche Lampe ist z. B. aus der DE-PS 34 27 280 bekannt. Die Hochdruckentladungslampe aus dieser Patentschrift besitzt eine Metallhalogenid- Füllung und erzeugt bei einer Betriebsstromstärke von 65 A und einer Leistungsaufnahme von 12 000 W einen Lichtstrom von 1 100 000 lm. Die beiden stiftförmig ausgeführten Elektroden sind mittels jeweils einer Molybdän-Dichtungsfolie gasdicht in die Lampenhälse eingeschmolzen.

Untersuchungen an einer solchermaßen aufgebauten Me tallhalogenid-Hochdruckentladungslampe, die zur Erzie lung höherer Lichtströme noch stärker belastet wurde, haben gezeigt, daß diese Art der Einschmelzung höch stens Betriebsströme von 100 A zuläßt. Höhere Be triebsströme führen zu einer so starken Erhitzung der Einschmelzung, daß eine Folienkorrosion einsetzt und Folienabhebungen auftreten. Durch die Metallhalogenid- Füllung der Lampe wird außerdem eine Entglasung in Gang gesetzt, so daß sich eine sehr kurze mittlere Lebensdauer für die Lampe ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruckentla dungslampe zu schaffen, deren Elektrodeneinschmelzun gen ohne Schaden mit hohen Betriebsströmen belastet werden können. Die Elektrodeneinschmelzungen sollten dabei einen den Anforderungen entsprechend verfahrens technisch einfachen Aufbau besitzen.

Die Aufgabe wird durch eine Hochdruckentladungslampe, die einen Aufbau gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 besitzt, gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Lampe sind den Unteranspüchen zu entneh men.

Durch den Aufbau der Kolbenhälse aus zwei ineinander geschobenen hohlzylindrischen Quarzglasrohren, zwi schen die mindestens zwei, vorteilhaft vier längliche Dichtungsfolien gasdicht eingeschmolzen sind, ergibt sich für die einzelne Dichtungsfolie eine wesentlich geringere Strombelastung. Werden die Dichtungsfolien mit gleichen Abständen über den Umfang des inneren hohlzylindrischen Quarzglasrohrs parallel zur Längs achse des Kolbenhalses angeordnet, so wird der Hals im Betrieb der Lampe völlig gleichmäßig über den Umfang aufgeheizt. Dadurch können Überlastungen in der Ein schmelzung aufgrund großer Temperaturunterschiede ver hindert werden. Der Metallteller, mit dessen Rand die Dichtungsfolien elektrisch verbunden sind und auf dem der Elektrodenschaft befestigt ist, verleiht der ge samten Konstruktion eine sehr große Stabilität.

Der Innenraum der Kolbenhälse ist hohl und kann, da die an den Enden der Hälse angebrachten Sockel eine entsprechende Öffnung aufweisen, von Luft durchströmt werden. Dadurch wird im Lampenbetrieb eine zusätzliche Wärmeableitung vom Kolbenhals ermöglicht. Diese Wärme ableitung kann durch einen Stab aus wärmeabführendem Material, der isoliert in die hohlzylindrische Öffnung des Kolbenhalses hineinragt, noch weiter verstärkt werden.

Der Aufbau der Lampenhälse erlaubt Betriebsströme von 120 bis 130 A, ohne daß dabei eine Schädigung der Ein schmelzungen und damit die mittlere Lebensdauer der Lampe verkürzt wird. Mit diesen hohen Strömen und Lei stungsaufnahmen von bis zu 24 000 W lassen sich so Hochdruckentladungslampen bauen, die mit einer Metall halogenid-Füllung Lichtströme von über 2 Millionen lm abgeben.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Her stellung einer Hochdruckentladungslampe, wie sie in den Sachansprüchen beansprucht ist.

Bei dem Verfahren wird zuerst nach Herstellung des rotationssymmetrischen Entladungsraumes an den beiden in der Achse liegenden Enden je ein hohlzylindrisches Außenrohr aus Quarzglas angeschmolzen. In jedes ange schmolzene Außenrohr wird nun ein hohlzylindrisches Innenrohr aus Quarzglas geschoben, das an seinem dem Entladungsraum zugewandten Ende verschlossen ist und sich an seinem dem Entladungsraum abgewandten Ende olivenförmig erweitert. Dieses Innenrohr kann nun wie derum aus zwei ineinandergeschobenen Quarzglasrohren bestehen, wobei das innere der beiden Rohre die oben aufgeführten Merkmale aufweist und das äußere der beiden Rohre zum Entladungsraum hin offen ist sowie an seinem anderen Ende durch Verschmelzung mit dem inne ren Rohr verschlossen ist.

Der Aufbau des Innenrohres aus zwei Rohren bietet den Vorteil, daß beim späteren Einschmelzen der Dichtungs folien eine optische Überprüfung der Einschmelzquali tät ermöglicht wird. Eine gute Einschmelzung der Fo lien ist nur gegeben, wenn das Quarzglas der beiden Innenrohre sich soweit erweicht hat, daß optisch keine Außenkonturen der Rohre mehr sichtbar sind.

Vor dem Einschub des hohlzylindrischen Innenrohres wird auf das dem Entladungsraum zugewandte Ende des Rohres der Metallteller mit der daran befestigten Elektrode und den Dichtungsfolien gesteckt. Nach dem Einschub des Innenrohres wird der äußere Rand des oli venförmig erweiterten Endes mit der Innenwand des Au ßenrohres verschmolzen. Dann erfolgt eine mehrmalige Spülung mit Argon über den Entladungsraum und an schließend eine Evakuierung des Raumes zwischen dem Außen- und dem Innenrohr. Nach der Evakuierung werden die Dichtungsfolien gasdicht zwischen die beiden Rohre eingeschmolzen, wobei im Raum zwischen den beiden Rohren ein Unterdruck von 20 mbar Argon und im Inneren des hohlzylindrischen Innenrohres Luftdruck von 1 bar erzeugt wird. Zum Schluß des Verfahrens wird das Ende des Kolbenhalses mit dem olivenförmig erweiterten Ende des Innenrohres abgetrennt und die Dichtungsfolien mit dem am Ende des Halses befestigten Sockel elektrisch verbunden.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsge mäßen Hochdruckentladungslampe,

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kolben hals der Hochdruckentladungslampe gemäß Fig. 1 vor der Einschmelzung der Dichtungsfolien,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Kolben hals der Hochdruckentladungslampe gemäß Fig. 2 an der Stelle AB vor der Einschmelzung der Dichtungsfolien.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Metallhalogenid- Hochdruckentladungslampe mit einer Leistungsaufnahme von 24 000 W dargestellt. Der Lampenkolben 1 aus Quarzglas besteht aus einem größtenteils zylinderför migen, rotationssymmetrischen Entladungsraum 2, an dessen beiden in der Achse liegenden Enden je ein zylindrischer Kolbenhals 3, 4 angeschmolzen ist. In den Entladungsraum 2 ragen die beiden Stiftelektroden 5, 6 aus Wolfram, die mit ihrem Schaftende in ein zentrales Loch in einem kreiszylindrischen Teller 7, 8 aus Molyb dän gesteckt und mit Platinlot fest eingeschmolzen sind. Die elektrische Verbindung der Stiftelektroden 5, 6 mit den Sockeln 9, 10 vom Typ s 30×70, die auf die freien Enden der Kolbenhälse 3, 4 aufgesteckt sind, erfolgt durch je vier bandförmige Molybdän-Dichtungs folien, von denen hier nur jeweils drei 11 bis 16 sichtbar sind. Die Dichtungsfolien 11 bis 16 sind mit ihrem einen Ende mit den jeweiligen Tellern 7, 8 ver schweißt und mit ihren anderen Enden mit den hier nicht sichtbaren Stromzuführungen verbunden, die den elektrischen Kontakt mit den Sockeln 9, 10 herstellen. Die Dichtungsfolien 11 bis 16 sind gasdicht zwischen zwei hohlzylindrische Quarzglasrohre, aus denen die Kolbenhälse 3, 4 zusammengesetzt sind, eingeschmolzen. Die beiden Kolbenhälse 3, 4 weisen eine zentrale Boh rung 17, 18 auf, die bis kurz vor die Molybdän-Teller 7, 8 reicht und über hier nicht sichtbare Öffnungen in den Sockeln 9, 10 eine Luftkonvektion in den Kolbenhäl sen 3, 4 ermöglicht.

In Fig. 2 ist der Aufbau eines Kolbenhalses vor der Einschmelzung der Dichtungsfolien dargestellt. Der Kolbenhals besteht aus einem hohlzylindrischen Außen rohr 19, das mit dem rotationssymmetrischen Entla dungsraum 2 verschmolzen ist. In das Außenrohr 19 ist ein hohlzylindrisches Innenrohr aus Quarzglas gescho ben, das wiederum aus zwei ineinandergeschobenen Roh ren 20, 21 besteht. Das innere 20 der beiden Rohre 20, 21 ist an seinem dem Entladungsraum 2 zugewandten Ende mit einer Abdichtung 22 versehen und weist an seinem dem Entladungsraum 2 abgewandten Ende eine oli venförmige Erweiterung 23 auf. Die Außenwand der oli venförmigen Erweiterung 23 berührt dabei die Innenwand des Außenrohrs 19. Das äußere 21 der beiden Innenrohre ist zum Entladungsraum 2 hin offen und an seinem vom Entladungsraum 2 abgewandten Ende nahe der olivenför migen Erweiterung 23 mit dem inneren Rohr 20 ver schmolzen. Auf das aus den zwei ineinandergeschobenen Rohren 20, 21 bestehende Innenrohr ist auf seinem ent ladungsseitigen Ende der Teller 8 aus Molybdän mit der daran befestigten Wolframelektrode 6 und den vier ver schweißten Molybdän-Dichtungsfolien gesteckt, von de hen hier nur zwei 14, 16 sichtbar sind.

Die Dichtungsfolien 14, 16 verlaufen parallel zur Achse des Kolbenhalses zwischen dem Außenrohr 19 und dem äußeren Rohr 20 des Innenrohres. Zusätzlich ist über den Schaft der Stiftelektrode 6 ein hohlzylindrisches Rohrstück 24 aus Quarzglas gesteckt, das nach der Ein schmelzung für eine Abdichtung zwischen dem Entla dungsraum 2 und dem Molybdän-Teller 8 sorgt.

In Fig. 3 ist der Kolbenhals vor der Einschmelzung im Querschnitt an der Stelle AB in Blickrichtung auf den Entladungsraum dargestellt. Die Figur zeigt das hohl zylindrische Außenrohr 19 und die beiden hohlzylindri schen Innenrohre 20, 21. Dazwischen sind ein Teil des Molybdän-Tellers 8 und die vier gleichmäßig über den Umfang des Innenrohres 21 verteilten Molybdän-Dich tungsfolien 14, 15, 16, 25 zu sehen.

In der nachfolgenden Tabelle sind die technischen Da ten der Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, zusammengestellt:

Lampenleistung\|24 000 W
Lampenspannung	225 V
Lampenstrom	125 A
Lichtstrom	über 2 000 000 lm
Entladungskolbenvolumen	250 cm³
Lichtbogenlänge	45 mm
Farbtemperatur	6000 K
Gesamtlänge der Lampe	max. 600 mm
Mittlere Lebensdauer	200 h

Claims

1. Hochdruckentladungslampe für Lampenströme größer 100 A, mit einem Lampenkolben aus Quarzglas, an dessen rotationssymmetrischem Entladungsraum an den beiden in der Achse liegenden Enden ein zylindrischer Kolbenhals angebracht ist, in den jeweils mindestens eine Dich tungsfolie gasdicht eingeschmolzen ist, deren eines Ende mit dem Schaft der Elektrode und deren anderes Ende mit der Stromzuführung elektrisch verbunden ist, und der eine Füllung aus mindestens einem Edelgas so wie eventuell weiteren Zusätzen wie Cäsium, Quecksil ber und Metallhalogenide besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolbenhals (3, 4) aus mindestens zwei inein andergeschobenen hohlzylindrischen Quarzglasrohren (19, 20, 21) zusammengesetzt ist, die miteinander ver schmolzen sind, und zwischen diese Rohre (19, 20, 21) mindestens zwei längliche Dichtungsfolien (11 bis 16, 25) gasdicht eingeschmolzen sind, wobei die entla dungsseitigen Enden der Dichtungsfolien (11 bis 16, 25) jeweils mit dem Rand eines Metalltellers (7, 8) elektrisch verbunden sind, der nahe dem Entladungsraum (2) in den Kolbenhals (3, 4) eingeschmolzen ist und an dem das freie Ende des jeweiligen Elektrodenschaftes befestigt ist.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die hohlzylindri schen Quarzglasrohre (19, 20, 21) des Kolbenhalses (3, 4) vier Dichtungsfolien (11 bis 16, 25) gasdicht eingeschmolzen sind.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfolien (11 bis 16, 25) eine bandförmige Gestalt besitzen.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsfolien (11 bis 16, 25) mit gleichen Abständen über den Umfang des inneren hohlzylindrischen Quarzglasrohrs (21) parallel zur Längsachse des Kolbenhalses (3, 4) angeordnet sind.

5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteller (7, 8) eine kreiszylindrische Gestalt besitzt.

6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Elek trodenschaftes durch Stumpfschweißung auf dem Metall teller befestigt ist.

7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Elek trodenschaftes durch ein zentrales Loch im Metalltel ler (7, 8) gesteckt und mit diesem verschweißt ist.

8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Entladungsraum (2) zugewandte Ende des inneren hohlzylindrischen Quarz glasrohres (20) des Kolbenhalses (3, 4) verschlossen ist.

9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem freien Ende des Kolbenhalses ein Stab aus wärmeabführendem Material isoliert befestigt ist und in die hohlzylindrische Öffnung des Kolbenhalses hineinragt.

10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallteller (7, 8) aus Molybdän besteht.

11. Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentla dungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst nach Herstellung des rotationssymmetrischen Entladungsraumes (2) an den beiden in der Achse liegenden Enden je ein hohlzylin drisches Außenrohr (19) aus Quarzglas angeschmolzen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in jedes angeschmolzene Außenrohr ein hohlzylindrisches Innenrohr aus Quarz glas geschoben wird, das an seinem dem Entladungsraum zugewandten Ende verschlossen ist und sich an seinem dem Entladungsraum abgewandten Ende olivenförmig er weitert.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in jedes angeschmolzene Außenrohr (19) ein hohlzylindrisches Innenrohr aus Quarzglas geschoben wird, das aus zwei ineinanderge schobenen Quarzglasrohren (20, 21) besteht, wobei das innere (20) der beiden Rohre (20, 21) an seinen dem Entladungsraum (2) zugewandten Ende verschlossen ist und sich an seinem dem Entladungsraum (2) abgewandten Ende olivenförmig erweitert und das äußere (21) der beiden Rohre (20, 21) nahe der olivenförmigen Erweite rung (23) mit dem inneren Rohr (20) verschmolzen ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einschub des hohl zylindrischen Innenrohres auf das dem Entladungsraum (2) zugewandten Ende des Rohres ein Metallteller (8) mit der daran befestigten Elektrode (6) und den Dich tungsfolien (14, 15, 16, 25) gesteckt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einschub des hohlzylindrischen Innenrohres der äußere Rand des oli venförmigen erweiterten Endes (23) mit der Innenwand des hohlzylindrischen Außenrohres (19) verschmolzen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verschmelzung des Endes (23) des Innenrohres (20) mit dem Außenrohr (19) der Raum zwischen den beiden Rohren (19, 20, 21) über den Entladungsraum mehrmals mit Argon gespült und an schließend evakuiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Evakuierung des Raumes zwischen den beiden Rohren (19, 20, 21) die Dichtungsfolien (14, 15, 16, 25) gasdicht zwischen die beiden Rohre (19, 20, 21) eingeschmolzen werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschmelzvorgang der Dichtungsfolien (14, 15, 16, 25) im Raum zwischen den beiden Rohren (19, 20, 21) ein Unterdruck von 20 mbar Argon und im Innenraum des hohlzylindrischen Innen rohres (21) Luftdruck von 1 bar erzeugt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet daß nach dem Einschmelzen der Dichtungsfolien (14, 15, 16, 25) das freie Ende des Kolbenhalses (4) mit dem olivenförmig erweiterten Ende (23) des Innenrohres (20) abgetrennt wird.