DE4122694A1 - Metallhalogenlampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallhalogenlampe, die ins­ besondere eine weiterentwickelte Hilfselektrode aufweist, die für eine bessere Farbqualität des Lichtes der Lampe sorgt, wenn die Lampe normal gezündet wird.

Eine Metallhalogenlampe ist eine Entladungslampe, bei der in einer Silikaröhre ein Edelgas oder Quecksilber mit wenigstens einem Element der Halogenidgruppe wie beispielsweise Natrium, Thallium, Indium, Dysprosium und Scandium gemischt ist. Metall­ halogenlampen haben den Vorteil eines merklich höheren Leucht­ wirkungsgrades und einer besseren Lichtfarbqualität verglichen mit einer Quecksilberbogenlampe.

Während des Betriebes von Metallhalogenlampen reagiert jedoch das von den Metallhalogeniden dissoziierte Halogen unter der hohen Temperatur, die die Lampe entwickelt, mit dem Elek­ tronenemissionsmaterial. Obwohl einige bekannte Materialien wie beispielsweise Barium und ähnliche Materialien eine ausgezeich­ nete Elektronenemissionsfähigkeit haben, werden oftmals andere Materialien wie beispielsweise Thorium benutzt, da sie im Halo­ gendampf vergleichsweise stabil sind, obwohl sie nur eine nied­ rige Elektronenemissionsfähigkeit haben. Das hat zur Folge, daß die Anfangs- oder Zündspannung von Metallhalogenlampen um 100 V höher als die der bisher üblichen Quecksilberbogenlampen wird. Es wurden daher vielseitige Verfahren untersucht, um die An­ fangsspannung von Metallhalogenlampen auf einen Wert herabzuset­ zen, bei dem beispielsweise eine Quecksilberbogenlampe zündet. In der JP-OS 51-57 980 ist dazu vorgeschlagen worden, zwei Haupt­ elektroden einander gegenüber an beiden Enden der Silikaröhre anzuordnen, eine Hilfselektrode mit wenigstens einem nadelarti­ gen Vorsprung nahe einer der Hauptelektroden vorzusehen, mit einer Glimmentladung zwischen der Hauptelektrode und der Hilfs­ elektrode in der ersten Phase des Betriebes zu beginnen, eine elektrolytische Dissoziierung in der Silikaröhre zu bewirken und nach der Anfangsphase auf eine Bogenentladung der beiden Haupt­ elektroden umzuschalten.

Obwohl eine Metallhalogenlampe mit dem oben beschriebenen Aufbau und der oben beschriebenen Arbeitsweise den Vorteil hat, daß die Anfangs- oder Zündspannung niedriger ist, ist sie mit der Grundschwierigkeit verbunden, daß die Umgebung des unteren Stiftes der Hauptelektroden eine niedrigere Temperatur als der gegenüberliegende obere Stift hat und somit den kältesten Teil bildet, so daß das Metallhalogenidmaterial dort bleibt und nicht verdampfen kann, so daß kein ausreichend gesättigter Zustand erreicht wird, was eine schlechte Lichtfarbqualität zur Folge hat.

Weiterhin wird der Zwischenraum zwischen der Hauptelektrode und der Hilfselektrode allmählich größer, da die Elektroden durch die Glimmentladung abgetragen werden, was die Lebensdauer der Metallhalogenlampe stark herabsetzt.

Durch die Erfindung soll daher eine Metallhalogenlampe geschaffen werden, die im normalen Betrieb eine bessere Farb­ qualität hat, was dadurch erreicht wird, daß die durch die Glimmentladung zwischen einer Hauptelektrode und einer weiter­ entwickelten Hilfselektrode entwickelte Wärme zum unteren Elek­ trodenstift geleitet wird, damit das dort verbleibende Metall­ halogenidmaterial schnell verdampft.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine Metallhalogen­ lampe geschaffen werden, bei der die Entladungszeit und die Lebensdauer der Hilfselektrode gegenüber der Hauptelektrode deutlich verlängert ist.

Dazu umfaßt die erfindungsgemäße Metallhalogenlampe ein konvergentes Element, das zylinderartig oder kegelstumpfartig ausgebildet ist und den Stift der unteren Hauptelektrode umgibt, um die durch die Glimmentladung erzeugte Wärme diesem Stift zuzuführen, so daß das verbleibende Metallhalogenidmaterial in ausreichendem Maße verdampft wird.

Das konvergente Element besteht vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material und ist in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet, wobei die Öffnung des Kegelstumpfes mit kleinem Durchmesser der anderen Hauptelektrode gegenüber angeordnet ist.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht des Ausführungsbei­ spiels der erfindungsgemäßen Metallhalogenlampe und

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Metallhalogenlampe.

Fig. 1 zeigt den Aufbau des Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Metallhalogenlampe. Zwei Hauptelektroden 4a, 4b sind an den beiden Enden einer geschlossenen Silikaröhre 2 angeordnet und Wicklungen 6 aus einem Elektronenemissionsmateri­ al 6′ sind auf die Enden der Hauptelektroden 4a, 4b gewickelt. Als Elektronenemissionsmaterial 6′ kann bei der erfindungsgemä­ ßen Ausbildung Natriumoxid oder ein anderes Oxid der seltenen Erden verwandt werden. Die Röhre enthält ein Gas eines der Metallhalogenide, das in den Seitenwänden 24a, 24b, dem Sockel 9 und den Endabschnitten 22 der Rohre enthalten ist, die einen gasgefüllten Innenraum 20 begrenzen.

Eine Hilfselektrode 8 verläuft durch den Sockel 9 parallel zu einer Hauptelektrode 4a und weist einen Kontakt 15 auf, der von der Bodenfläche 17 eines konvergenten Elementes 10 nach unten verläuft oder durch Löten daran angebracht ist, das die Hauptelektrode 4a umgibt. Das konvergente Element 10 ist im wesentlichen in Form eines Hohlrohres oder -zylinders oder in Form eines hohlen Kegelstumpfes ausgebildet, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Das konvergente Element 10 kann aus einem hitzebeständigen Material wie beispielsweise einer Wolframlegie­ rung bestehen oder durch Aufbringen eines hitzebeständigen Metalls auf einen Keramikkörper gebildet sein. Das konvergente Element 10 kann weiterhin in Form einer kegelstumpfförmigen Wicklung eines hitzebeständigen Metalls ausgebildet sein.

Wenn das konvergente Element 10 als kegelstumpfförmiger Hohlkörper oder als kegelstumpfförmige Wicklung ausgebildet ist, dann ist die Öffnung 11a mit kleinem Durchmesser des konver­ genten Elementes 10 vorzugsweise nahe am Elektronenemissions­ material 6′ der unteren Hauptelektrode 4a angeordnet. Die Öff­ nung 11b mit großem Durchmesser ist dem Sockel 9 der Silikaröhre 2 zugewandt.

Der Abstand oder der Zwischenraum zwischen dem Elektronen­ emissionsmaterial 6′ der unteren Hauptelektrode 4a und dem Rand des konvergenten Elementes 10, das um diese Elektrode herum angeordnet ist, liegt im Bereich von 1 bis 2 mm, was zur Folge hat, daß eine ausreichende Glimmentladung erfolgen kann. Um die Hauptelektroden 4a, 4b und die Hilfselektrode 8 herauszuführen, sind Molybdänverbindungselemente 12 vorgesehen, die in den Sockel 9 und einen Endabschnitt 22 der Rohre eingebettet und elektrisch mit den entsprechenden Zuleitungen 14, 16 einer Hauptelektroden 4a, 4b und der Hilfselektrode 8 verbunden sind.

Eine Spannung wird zwischen die untere Hauptelektrode 4a und die Hilfselektrode 8 der Metallhalogenlampe gelegt, die in der oben beschriebenen Weise ausgebildet ist, so daß eine Glimm­ entladung bewirkt wird, die zwischen dem Elektronenemissions­ material 6′ der Hauptelektrode 4a und dem am nächsten liegenden Rand 13 des Teils 11 mit kleinem Durchmesser des konvergenten Elementes 10 beginnt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt sich das Metallhalogenidmaterial H um den Stift der unteren Elektrode 4a des kältesten Teils in der Röhre herum anzusammeln.

Fig. 2 zeigt einen Betriebszustand, in dem eine Glimmentla­ dung zwischen dem Elektronenemissionsmaterial 6′ und den Rändern des Teils mit kleinem Durchmesser des konvergenten Elementes 7 auftritt.

Die durch die Glimmentladung erzeugte Wärme wird dem Stift der unteren Elektrode 4a durch das konvergente Element 10 zu­ geführt, so daß das verbleibende Metallhalogenidmaterial H ver­ dampft. Das konvergente Element 10 in Form eines Kegelstumpfes, das die durch die Glimmentladung erzeugte Wärme dem Stift der unteren Elektrode 4a zuführt, hat den Vorteil, daß die Wärme breiter als bei anderen Ausbildungsformen verteilt wird. Durch diesen Effekt nach der Glimmentladung wird das Metallhalogenid­ material H, das sich um die untere Elektrode ansammelt, schnell verdampft, so daß dann, wenn der normale Betrieb über eine Bogenentladung zwischen den Hauptelektroden 4a, 4b beginnt, gesättigtes Metallhalogenidmaterial H in der Röhre für die Originalfarbqualität sorgt.

Das konvergente Element 10, das sich zur Hilfselektrode 8 erstreckt, umgibt die untere Elektrode 4a der beiden Hauptelek­ troden 4a, 4b, so daß die Abtragung der Hilfselektrode 8 durch die Glimmentladung an einem gegebenen Teil in der Nähe der unteren Hauptelektrode 4a vom Rand des konvergenten Elementes 10 aus beginnt. Nach dem Zurückziehen dieses Teils wird ein anderer Teil zum benachbarten Teil der unteren Hauptelektrode 4a, so daß in natürlicher Weise eine Änderung in der Entladestelle erfolgt. Die natürliche Änderung in der Entladestellung, die dem Zurückziehen der Elektrode entspricht, macht eine längere Le­ bensdauer der Metallhalogenlampe gemäß der Erfindung verglichen mit bekannten Metallhalogenlampen möglich, die eine nadelförmige Elektrode als Hilfselektrode aufweisen.

Claims (4)

1. Metallhalogenlampe, gekennzeichnet durch
eine geschlossene Silikaröhre (2),
ein Edelgas in der Röhre (2),
eine erste Hauptelektrode (4a), die in der Röhre (2) an einem ersten Ende der Röhre (2) angebracht ist,
eine zweite Hauptelektrode (4b), die an einem zweiten Ende der Röhre (2) der ersten Hauptelektrode (4a) gegenüber ange­ bracht ist,
ein konvergentes Element (10), das die erste Hauptelektrode (4a) axial zur ersten Hauptelektrode (4a) umgibt, und
eine Hilfselektrode (8) am konvergenten Element (10), die eine Bogenentladung zwischen der ersten Hauptelektrode (4a) und der zweiten Hauptelektrode (4b) induziert, wobei die Hilfselek­ trode (8) am unteren Ende des konvergenten Elementes (10) ange­ bracht ist, um die durch die Entladung erzeugte Wärme zu sammeln und auf die erste Hauptelektrode (4a) zu verteilen.

2. Metallhalogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das konvergente Element (10) in Form eines Zylinders ausgebildet ist.

3. Metallhalogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das konvergente Element (10) in Form eines Kegelstump­ fes ausgebildet ist.

4. Metallhalogenlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das konvergente Element (10) in Form einer kegelstumpf­ förmigen Wicklung ausgebildet ist.