DE69020465T2

DE69020465T2 - Einseitig gequetschte elektrische Metalldampfentladungslampe.

Info

Publication number: DE69020465T2
Application number: DE69020465T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Honda; Atsushi Matsuura; Hisanori Sano
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: EP0418877B2; US5138229A; DE69020465T3; EP0418877B1; EP0418877A3; KR910007066A; EP0418877A2; DE69020465D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die einfach-abgeschlossenen bzw. einseitig gequetschten elektrischen Metalldampfentladungslampen, wie beispielsweise kleine Metallhalogenlampen, und insbesondere einfach-abgeschlossene elektrische Metalldampfentladungslampen mit einem verbesserten Biegeteil des Elektrodenstabes.
Gewöhnlich werden zur Außenbeleuchtung und Anlagenbeleuchtung die Hochintensitäts-Entladungslampen (HID), das heißt, elektrische Hochdruck-Metalldampfentladungslampen bisher verwendet. In jüngster Zeit gewannen die elektrischen Hochdruck-Metalldampfentladungslampen Popularität bei der Verwendung einer Innenbeleuchtung der Decken kleiner Geschäfte.
Die populäre Verwendung der elektrischen Hochdruck- Metalldampfentladungslampen beruht auf der Verminderung der Abmessung der Lichtemissionsröhre der Entladungslampe, das externe Lampenröhrenmaterial änderte sich nämlich von Hartglas zu Quarz mit einem weiterhin höheren Wärmewiderstand, und der verringerten Gesamtabmessung der Lampe. Da zusätzlich hierzu die Hochdruck- Metalldampfentladungslampen herkömmliche Eigenschaften von hoher Wirksamkeit, hoher Farbwiedergabe, hohem Ausgangssignal und langer Lebensdauer verwenden können, kann der Einsatz der Hochdruck-Metalldampfentladungslampen anstelle von Glühlampen und Halogenlampen den elektrischen Verbrauch vermindern.
Insbesondere bietet die Metallhalogenidlampe Überlegenheit von hoher Wirksamkeit und hoher Farbwiedergabe zu anderen Entladungslampen, was für das Beleuchten von gezeigten Produkten sehr wesentlich ist, und ihre Popularität ist schnell gestiegen.
Nebenbei erfordert das Verwenden der herkömmlichen doppelt-abgeschlossenen Kolbenkonstruktion zur Verminderung der Abmessung der Lichtemissionsröhre nicht nur Zeit und Mühe beim Gestalten, sondern vergrößert auch die Abmessung des abgeschlossenen Teiles, um so die Gesamtabmessung zu erhöhen. Darüber hinaus hat es einen Nachteil, daß ein Wärmeverlust von der Lichtemissionsröhre durch diese abgeschlossenen Teile ansteigt.
Aus diesem Grund wird bei dieser Art von Lampen kleiner Abmessung der durch Kompression abgeschlossene Teil in der Gestalt der Lichtemissionsröhre auf einer Seite des Kolbens nur gebildet, an welcher ein Paar von Elektroden abgeschlossen bzw. eingeschmolzen ist; das heißt, es wird die einseitig- bzw. einfach-abgeschlossene Konstruktion verwendet.
Da der abgeschlossene Teil lediglich ein Teil ist, erzielt diese Konfiguration einen kleineren Wärmeverlust im Vergleich mit der doppelt- bzw. zweifach-abgeschlossenen Form des Kolbens, um dadurch eine Verbesserung der Lichtemissionswirksamkeit zu erlauben. Zusätzlich sind keine gesonderte Zeit und Arbeit zum Formen erforderlich, und der abgeschlossene Teil, der dazu neigt, die Abmessung im Vergleich zu dem elektrischen Entladungsraum zu vergrößern, ist auf nur Eins vermindert, um so den Vorteil zu liefern, daß die gesamte Lampenabmessung reduziert ist.
Jedoch hat die einfach-abgeschlossene Lampe dieser Art ein Paar von Elektroden, die zu dem elektrischen Entladungsraum von einem abgeschlossenen Teil geführt sind. Folglich neigt ein Paar von Elektrodenstäben dazu, parallel zueinander angeordnet zu sein, was die Möglichkeit steigert, Elektrizität zwischen den Elektrodenstäben zu entladen. Das heißt, eine elektrische Entladung in dem Entladungsraum neigt dazu, zwischen einem Paar von Elektroden an der Stelle mit kürzerer Distanz und auch an dem Ort, der für die Bedingung eines einfachen Entladens von Elektrizität empfindlich ist, aufzutreten. Aus diesem Grund tritt in den einfach-abgeschlossenen Lampen eine elektrische Entladung gelegentlich bei den Elektrodenstäben auf, da die Differenz in dem Elektrode-zu-Elektrode-Abstand klein ist zwischen einem Elektrode-zu-Elektrode-Abstand und Elektrodenwindungen, die an den Spitzenenden dieser Elektrodenstäbe gebildet sind.
Eine derartige elektrische Entladung an den Elektrodenstäben beschleunigt nicht nur ein Schwärzen aufgrund eines Streuens des Elektrodenstabmaterials über die Probenröhre, sondern zerstört auch die Elektrodenstäbe früher.
Um diese Erscheinung zu vermeiden, sind die Elektrodenstab-Spitzenenden gebogen, um beide enger zueinander zu bringen, und an den Spitzenenden dieser gebogenen Teile sind Elektrodenwindungen installiert. Dies macht die Distanz zwischen Elektrodenwindungen kürzer als diejenige zwischen Elektrodenstäben, was es erlaubt, daß die Entladung sicher zwischen Elektrodenwindungen auftritt, und was eine Erzeugung einer Entladung zwischen Stäben verhindert.
Wenn jedoch die Elektrodenstab-Spitzenenden gebogen sind, reduziert ein besonders kleiner oder großer Biegewinkel eine Differenz zwischen dem freien Abstand an den Biegeteilen und dem Abstand zwischen Basisenden der Elektrodenstäbe und es wird schwierig, einen klaren Abstand zwischen einem Abstand zwischen Elektrodenwindungen und demjenigen zwischen Elektrodenstäben zu machen, was den Effekt einer Verhinderung einer Entladung zwischen Stäben auslöscht.
Ein zu kleiner Krümmungsradius des Biegeteiles führt zu einer Beschädigung bzw. Zerstörung des Verbindungsteiles während eines Verbindens, was in einem Bruch resultiert und die Ausbeute vermindert. Weiterhin besteht ein Problem, daß ein während des Biegens erzeugter Riß bei der Bedienung anwächst und einen Bruch in dem Bandteil verursacht, wobei gegebenenfalls Elektroden ausfallen.
Das zum Stand der Technik zählende Dokument GB-A-2 072 412 offenbart einen Hochintensitäts-Entladungslampe, die in jeder Ausrichtung betreibbar ist. Diese Entladungslampe verwendet Elektroden, deren Hauptteile parallel zueinander sind und deren Nebenteile aufeinander zu konvergieren. Die konvergierenden Nebenteile können Schleifen eines Elektrodenmaterials sein. Diese bekannte Hochintensitäts-Entladungslampe ist ähnlich zu der Entladungslampe, wie diese im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.
Das Dokument EP-A-0 220 673 beschreibt eine Entladungslampe und erwähnt, daß der Krümmungsradius eines beispielsweise aus Wolfram hergestellten Elektrodendrahtes bestimmten Mindestanforderungen genügen muß, um Risse zu vermeiden.
Schließlich offenbart das zum Stand der Technik zählende Dokument EP-A-0 343 625 einen Bogenröhrenkolben, der einen abgeschlossenen Teil, der an einem Ende des Kolbens gebildet ist, und einen Einhüllungsteil, der an dem anderen Ende gebildet ist, um einen Entladungsraum zu umgeben, umfaßt. Ein Paar von Metallfolien sind in den abgeschlossenen Teil eingebettet. Ein Edelgas zum Zünden, Quecksilber und ein Metallhalogenid sind in den Entladungsraum geladen. Ein Paar von Elektroden umfaßt ein Paar von Elektrodenstäben, die mit den Metallfolien verbunden sind, und Windungen, die an den Spitzen der Stäbe angeordnet sind. Diese Windungen sind innerhalb des Entladungsbereiches entfernt voneinander und einander gegenüberliegend angeordnet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach-abgeschlossene elektrische Metalldampfentladungslampe zu schaffen, die es erlauben kann, daß eine Entladung zwischen Windungen sicher auftritt und die einen Bruch des Biegeteiles während eines Formens und im Betrieb verhindert, wobei eine Kriechdistanz zwischen Leckabständen, die den Entladungsraum zur Außenseite leiten, praktisch erhöht ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine einfach-abgeschlossene Metalldampfentladungslampe, wie diese im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Die einfach-abgeschlossene Metalldampf-Entladungslampe umfaßt insbesondere zwei Elektrodeneinrichtungen mit Biegeteilen, deren Spitzenenden entgegengesetzt zueinander in einem Entladungsraum gebogen sind, ein Paar von inneren metallischen Folienleitereinrichtungen, mit deren jeweiligen einen Enden die hinteren Enden der Elektrodeneinrichtungen verbunden sind, ein Paar von inneren Verdrahtungsgliedern, von denen jeweils ein Ende mit dem anderen Ende der inneren metallischen Folienleitereinrichtung verbunden ist, eine Bogenröhreneinrichtung, die an ihrem einen Ende ein inneres preßabgeschlossenes Teil zum Abschließen des Paares von Elektrodeneinrichtungen, der inneren metallischen Leitereinrichtung und der inneren Verdrahtungsglieder hat und eine Füllung einschließlich Quecksilber, Halogenid und einem Startgas enthält, wobei die Elektrodeneinrichtungen nahezu parallel angeordnet sind, der Biegewinkel θ zwischen dem Biegeteil nahezu 60º ≤ θ ≤ 120º und der Krümmungsradius R des Randes des Biegeteiles nahezu R ≥ 1,2 d betragen (mit d ist gleich Drahtdurchmesser der Elektrodeneinrichtung).
Diese Erfindung kann vollständiger aus der anschließenden Detailbeschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer ersten kleinen Halogenidlampe ist,
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung ist, die den Elektrodenaufbau der Lampe von Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung einer zweiten kleinen Halogenidlampe ist,
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung einer kleinen Halogenidlampe ist, die ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung einer Linie 1-1 in Fig. 4 ist,
Fig. 6 eine Querschnittsdarstellung einer Linie II-II in Fig. 4 ist,
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung einer kleinen Halogenidlampe ist, die ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung einer kleinen Halogenidlampe ist, die ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und
Fig. 9 eine Querschnittsdarstellung einer kleinen Halogenidlampe ist, die ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In bezug auf die Zeichnungen werden im folgenden Ausführungsbeispiele einer Halogenidlampe gemäß der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten beschrieben.
Fig. 1 zeigt beispielsweise eine Halogenidlampe mit einer Lampeneingangsleistung von 150 W, bei welcher ein äußerer Röhrenkolben 10 aus Quarzglas eine Bogenröhre 12 umschließt. Der äußere Röhrenkolben 10 bildet einen preßabgeschlossenen Teil 10a an nur seinem einen Ende, mit welchem ein Paar von metallischen Folienleitern 14 einschließlich Molybdän (Mo) abgeschlossen bzw. abgedichtet ist. Mit diesen metallischen Folienleitern 14 sind äußere Leiterdrähte 16 verbunden, und innere Leiterdrähte 18, die als ein Träger dienen, sind jeweils ebenfalls angeschlossen. Im allgemeinen ist an dem preßabgeschlossenen Teil 10a des äußeren Röhrenkolbens 10 eine (nicht gezeigte) Basis befestigt.
Die Bogenröhre 12 bildet den gleichen einfach-abgeschlossenen Typ wie der äußere Röhrenkolben 10 und umfaßt Quarzglas usw. Die Bogenröhre 12 hat einen nahezu elliptisch geformten Entladungsraum mit beispielsweise einem Innenvolumen von 0,5 cc. Der elliptisch geformte Entladungsraum weist eine als Kolbenachse bezeichnete Hauptachsenrichtung auf, und an einem Ende der die Kolbenachse rechtwinklig schneidenden Nebenachsenrichtung ist ein preßabgeschlossenes Teil 12a gebildet.
In der Bogenröhre 12 sind zwei Elektroden 20 entgegengesetzt zueinander mit einem bestimmten freien Abstand dazwischen in der Kolbenachsenrichtung angeordnet. Diese Elektroden 20 sind mit einem Paar von metallischen Folienleitern 22, wie beispielsweise Mo, jeweils verbunden, welche zu einer Seite des preßabgeschlossenen Teiles 12a abgeschlossen sind. Die inneren Leiterdrähte 18, die auch als den Träger des äußeren Röhrenkolbens 10 dienen, sind jeweils mit dem metallischen Folienleiter 22 verbunden.
Die beiden Elektroden 20 haben den Elektrodenstab 24 und die zu dem Elektrodenstab 24 preßgepaßte und gewikkelte Windung 26. Der Elektrodenstab 24 ist entweder aus einem reinen Rheniumdraht oder einem Rhendium- Wolfram-Legierungsdraht, dessen Durchmesser d 0,5 mm beträgt, oder einem Wolframdraht, der mit reinem Rhenium oder einer Rhenium-Wolfram-Legierung plattiert ist, gebildet. Die Elektrodenstäbe haben Basisenden, die mit den metallischen Folienleitern 22 des preßabgeschlossenen Teiles 12a verbunden sind, während die Spitzenenden gebogen sind, um den gebogenen Spitzenendteil 24a zu bilden, so daß die Elektroden 20 einander gegenüberliegen.
In diesem Fall erstrecken sich die Basisenden der Elektrodenstäbe 24 nahezu vertikal zu dem preßabgeschlossenen Teil 12a. Die gebogenen Spitzenendteile 24a, die an dem Spitzenende der Elektrodenstäbe 24 gebildet sind, sind unter einem Winkel θ gegen die Basisenden gebogen.
Der Biegewinkel θ ist nahezu auf 90º ± 30º (60º ≤ θ ≤ 120º) eingeschränkt, und in dem vorliegenden Fall ist der Teil nahezu bei θ = 90º gebogen.
Der Krümmungsradius R des Teiles, der nahezu bei 90º gebogen ist, beträgt nahezu R ≥ 1,2 d gegenüber dem Drahtdurchmesser d der Elektrodenstäbe 24. In dem vorliegenden Fall gilt R = 1,2 d = 0,6 mm.
Die Elektrodenwindungsteile 26 sind durch Wickeln eines Wolfram- oder eines thorierten (etwa 2 % von ThO&sub2; sind enthalten) Wolframdrahtes in Windungsform mit beispielsweise drei oder vier Wicklungen gebildet. Die Elektrodenwindungsteile 26 sind gewickelt, um an den gebogenen Spitzenenden 24a der Elektrodenstäbe 24 festgelegt zu sein. In diesem Fall sind die Elektrodenwindungsteile 26 an den Elektrodenstäben 24 mit einer oder mehreren Wicklungen angebracht, und die gebogenen Spitzenendteile 24a der Elektrodenstäbe 24 sind von dem Entladungsraum tiefer als die Spitzenenden der Elektrodenwindungsteile 26 zurückgezogen, das heißt, der Draht ist gewickelt, um zu verhindern, daß die Elektrodenstummel 24 in den Entladungsraum weiter als die Spitzenenden der Elektrodenwindungsteile 26 vordringen.
In dem vorliegenden Fall beträgt der Windungsdrahtdurchmesser d 0,5 mm, und die axialen Abmessungen zwischen den einander gegenüberliegenden Elektrodenwindungsteilen 26, das heißt, der Elektrode-zu-Elektrode- Abstand, ist auf etwa 6,8 mm eingestellt.
In den äußeren Röhrenkolben 10 sind ein Start-Edelgas, ein bestimmtes Volumen von Metallhalogeniden, wie beispielsweise Quecksilber, Zinnjodid (SnI&sub2;), Natriumjodid (NaI), Thalliumjodid (TlI), Indiumjodid (InI), Natriumbromid (NaBr), Lithiumbromid (LiBr) und so weiter eingeschlossen. Zusätzlich ist diese Art einer einfach-abgeschlossenen Metallhalogenidlampe so ausgelegt, daß sie bei hohen Lampenlasten leuchtet, um die Lichtemissionswirksamkeit zu steigern, und sie leuchtet bei einer hohen Last von etwa 20 bis 70 in Termen von WL/S, wobei WL (Watt) die Eingangsleistung und S (cm²) den Innenflächenbereich der Bogenröhre bedeuten.
In dem vorliegenden Fall ist die Lampenleistung W auf 150 W eingestellt, wenn der Lampenstrom I 1,8 A während eines stabilen Beleuchtens beträgt. Der Innenflächenbereich S der Bogenröhre beträgt 3,5 cm² und die Lampenlast je Einheitsflächenbereich der Bogenröhre beträgt etwa 43 W/cm².
Der Betrieb der kleinen Metallhalogenidlampe, die ausgebildet ist, wie dies oben beschrieben ist, wird im folgenden erläutert.
Der Elektrodenstab 24 jeder Elektrode 20 weist sein gebogenes Spitzenende auf, und die gebogenen Spitzenendteile 24a des Elektrodenstabes 24 sind derart angeordnet, daß die Spitzenenden nahe zueinander kommen.
Folglich wird der Abstand zwischen den an den Spitzenenden dieser gebogenen Spitzenendteile 24a installierten Elektrodenwindungen 26 kürzer als jeder andere Teil der beiden Elektroden 20, was es erlaubt, daß eine elektrische Entladung sicher an den Elektrodenwindungsteilen 26 auftritt.
Der Biegewinkel θ des gebogenen Spitzenendteiles 24a bezüglich des Basisendes des Elektrodenstabes 24 ist auf 90º ± 30º (60º ≤ θ ≤ 120º) eingeschränkt und ist im vorliegenden Fall nahezu zu θ = 90º ausgebildet. Daher kann die Spitzenendposition des Elektrodenwindungsteiles 26 stark bezüglich des Basisendes des Elektrodenstabes 24 vorstehen.
Als ein Ergebnis kann eine elektrische Entladung sicher zwischen Elektrodenwindungen 26 erzeugt werden, und eine elektrische Entladung an dem Elektrodenstab 24 kann verhindert werden, was einen Bruch des Elektrodenstabes 24 ausschließt.
Der Krümmungsradius R des Randes des Biegeteiles ist auf R ≥ 1,2 d bezüglich des Drahtdurchmessers d des Elektrodenstabes 24 eingestellt, und im vorliegenden Fall gilt R = 1,2 d = 0,6 mm.
Folglich wird der Krümmungsradius R groß, was einen Bruch und einen Biegeriß während des Formens verhindert. Dies verhindert auch einen Bruch und einen Ausfall des Biegeteiles beim Betrieb.
Die einfach-abgeschlossene Metallhalogenidlampe, wie oben beschrieben, leuchtet bei einer hohen Lampenlast, um die Lichtemissionswirksamkeit zu erhöhen. Beispielsweise leuchtet sie bei einem so hohen WL/S-Wert wie 20 - 70, wenn WL (Watt) die Eingangsleistung und S (cm²) den Innenflächenbereich der Lichtemissionsröhre bezeichnen, und in diesem Fall leuchtet die Lampe bei etwa 43 W/cm².
Dennoch wird im vorliegenden Fall der Elektrodenstab 24 mit einem reinen Rhenium- oder einem Rhenium-Wolfram- Legierungs-Draht gebildet. Der Elektrodenstab 24 kann auch aus einem Wolframdraht bestehen, der mit reinem Rhenium- oder einer Rhenium-Wolfram-Legierung beschichtet ist. Der Elektrodenstab 24, der auf diese Weise gebildet ist, erhöht den Halogenwiderstand, schränkt den Temperaturanstieg des Elektrodenstabes 24 während eines Leuchtens ein und verhindert einen Bruch aufgrund eines Gewichtsverlustes an dem Elektrodenstab 24.
Der oben beschriebene Elektrodenstab 24 hat einen niedrigen Schmelzpunkt, was eine gute Verbindungswirksamkeit beim Verbinden des abgeschlossenen Endes 12a mit der metallischen Folie 22 liefert und ein Schweißen vereinfacht.
Im Gegensatz hierzu wird die Windung 20, die an dem Spitzenende des Elektrodenstabes 24 befestigt ist, entweder mit Wolfram oder thoriertem Wolfram gebildet. Folglich hat sie eine gute Elektronenemissionsfähigkeit und einen hohen Schmelzpunkt, um so weniger Möglichkeit zum Streuen von Elektrodenmaterialien zu bieten und ein Schwärzen der Röhrenwand zu verringern.
Da das gebogene Spitzenende 24a des Elektrodenstabes 24 von der Entladungsraumseite im Vergleich mit dem Spitzenende des Elektrodenwindungsabschnittes 26 eingekerbt ist, wird eine Bogenfleckerzeugung an dem Spitzenende des mit dem niedrigen Schmelzpunkt gebildeten Elektrodenstabes 24 verhindert. Dies verhindert ein Streuen des Elektrodenstabes 24, um so ein Absinken des Lumenoder Helligkeitshaltungsfaktors aufgrund eines Schwärzens der Kolbenwand zu vermeiden.
Fig. 3 ist eine Querschnittsdarstellung einer zweiten kleinen Metallhalogenidlampe.
In den Zeichnungen haben die gleichen Teile wie in den Fig. 1 und 2 die gleichen Bezugszeichen und eine (zusätzliche) Definition ist weggelassen.
In Fig. 3 sind der Außenkolben 10, der preßabgeschlossene Teil 10a, der metallische Folienleiter 14 und der externe Leiterdraht 16 nicht gezeigt.
In Fig. 3 ist der Basisteil der ein Paar bildenden Elektroden 20 mit dem metallischen Folienleiter 22 des kompressionsabgeschlossenen Teiles 12a verbunden und umfaßt den Elektrodenstab 24, dessen Spitzenenden den gebogenen Spitzenendteil 24a bilden und die gebogen sind, damit jede Elektrode 20 einander gegenüberliegt, und den Elektrodenwindungsteil 26, der zu dem Elektrodenstab 24 preßangepaßt und gewickelt ist. Der Elektrodenstab 20 besteht entweder aus einem reinen Rheniumoder einem Rhenium-Wolfram-Legierungs-Draht eines Durchmessers d von 0,5 mm oder aus einem Wolfram-Draht, der mit reinem Rhenium oder einer Rhenium-Wolfram-Legierung beschichtet ist. Die Elektrodenstäbe 24 sind mit Isolationshülsen 28, die beispielsweise aus Quarzglas und so weiter bestehen, jeweils bedeckt.
Die Konfiguration, in welcher der Elektrodenstab 24 mit der Isolationshülse 28 auf diese Weise bedeckt ist, verhindert die Erzeugung eines Bogenfleckes am Spitzenende des aus dem Material eines niedrigen Schmelzpunktes gebildeten Elektrodenstabes 24 und vermeidet erfolgreich ein Streuen zwischen Elektrodenstäben 24 mit der Isolationshülse 28, um so weiter eine Absenkung des Helligkeitshaltungsfaktors aufgrund eines Schwärzens der Kolbenwand zu verhindern.
Nunmehr sind in der einfach-abgeschlossenen Bogenröhre, die gemäß den ersten und zweiten Lampen gestaltet ist, die Elektrodenstäbe und die externen Leiterdrähte, die durch die Elektrodenstäbe geführt sind, zu der gleichen Seite des metallischen Folienleiters verschweißt. Die einfach-abgeschlossene kleine Metallhalogenidlampe, wie oben beschrieben, ist ausgelegt, um bei einer erhöhten Lampenlast für eine erhöhte Lichtemissionswirksamkeit zu leuchten. Dies erhöht nicht nur die Temperatur der Lichtemissionsröhre, sondern steigert auch einen Dampfdruck in dem Entladungsraum. Die in den Entladungsraum gepackte Substanz, wie beispielsweise gepacktes Metallhalogenid, tritt durch den freien Abstand zwischen Gläsern an den Abdichtungen aus, wenn der Druck erhöht wird.
An dem preßabgeschlossenen Teil wird Luftdichtheit des Entladungsraumes durch die Elektrodenstäbe, die metallischen Folienleiter und die externen Leiterdrähte, die mit dem Glas an den Abdichtungen verbunden sind, gehalten. Da jedoch die Temperatur an den Abdichtungen während eines Leuchtens ansteigt, steigt der Gasdruck des Metallhalogenids in dem Entladungsraum über 20-fachen Atmosphärendruck an. Dieses Hochdruckgas dringt in die verbundene Fläche zwischen Elektrodenstäben und Glas an den Abdichtungen ein, wodurch eine Adhäsion bzw. Haftung der verbundenen Oberfläche zwischen Elektrodenstäben und Glas an den Abdichtungen verschlechtert und ein Leckabstand erzeugt wird. Der Leckabstand entwickelt sich graduell zu der verbundenen Oberfläche zwischen dem metallischen Folienleiter und Glas an den Abdichtungen und schreitet weiter fort zu der verbundenen Oberfläche zwischen dem externen Leiterdraht und Glas an den Abdichtungen und erzeugt eventuell einen Leckabstand, der den Entladungsraum zu der Außenseite zwischen den Elektrodenstäben, dem metallischen Folienleiter und dem externen Leiterdraht und Glas an den Abdichtungen führt, um so Metallhalogenid in dem Entladungsraum zur Außenseite zu streuen, obwohl die Erscheinung nur selten beobachtet wird.
Wenn in einem solchen Fall die Elektrodenstäbe und externen Leiterdrähte jeweils mit der gleichen Oberfläche der metallischen Folienleiter verbunden sind, sind die jeweils zwischen den Elektrodenstäben, metallischen Folienleitern und elektrischen Leiterdrähten Sowie Glas an den Abdichtungen gebildeten Leckabstände auf der gleichen Oberflächenseite verschoben, um so den Leckabstand zu erzeugen, der den Entladungsraum zu der Außenseite mit der kürzesten Distanz führt. Folglich wird die Zeit zum Erzeugen des Lecks verkürzt, um so die Lampenlebensdauer zu verringern.
Die Fig. 4 bis 9 zeigen kleine Metallhalogenidlampen von Ausführungsbeispielen gemäß der Erfindung mit verbesserter Lampenlebensdauer. In den unten beschriebenen Ausführungsbeispielen haben die zu bereits beschriebenen Beispielen gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen, so daß von einer näheren Erläuterung abgesehen wird. In den Fig. 4 und 7 sind der Außenkolben 10, der kompressionsabgeschlossene oder -abgedichtete Teil 10a, der metallische Folienleiter 14 und der Außenseiten- Leiterdraht 16 nicht gezeigt.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen das erste Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, in welchem die Quarz glas-Bogenröhre 12 der Metallhalogenidlampe der Lam- peneingangsleistung von 150 W in einer elliptischen Kugel mit einem Innenvolumen von 0,5 cc gebildet ist. In der Bogenröhre 12 sind zwei Elektroden 20&sub1;, 20&sub2; einander gegenüberliegend mit einem bestimmten freien Abstand in der Kolbenachsrichtung angeordnet und jeweils mit dem preßabgeschlossenen Teil 12a versiegelt bzw. abgedichtet. Die Elektroden 20&sub1;, 20&sub2; umfassen Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; und Elektrodenwindungsteile 26&sub1;, 26&sub2;. Die Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; umfassen beispielsweise einen reinen Rheniumdraht mit 0,5 mm Durchmesser, während die Elektrodenwindungsteile 26&sub1;, 26&sub2; durch Wickeln von einigen Schleifen eines thorierten Wolframdrahtes mit einem Durchmesser von 0,5 mm um die gebogenen Spitzenenden der Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; gebildet sind. Die Elektrodenwindungsteile 26&sub1;, 26&sub2; liegen einander mit einem freien Abstand von etwa 6 mm längs der Kolbenachsrichtung gegenüber.
Die Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; sind mit den metallischen Folienleitern 22&sub1;, 22&sub2;, wie beispielsweise Molybdän, verbunden, die in den preßabgeschlossenen Teil 12a abgedichtet sind. In einem derartigen Fall sind die Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; so angeordnet, daß sie entgegengesetzte Flächen bezüglich der Seiten jeweils der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; bilden. Das heißt, wie aus der in Fig. 5 gezeigten Darstellung folgt, ist ein Elektrodenstab 24&sub1; mit der Rückfläche von einem der metallischen Folienleiter 22&sub2; verschweißt, während der andere Elektrodenstab 24&sub2; mit der Vorderfläche des anderen metallischen Folienleiters 22&sub2; verschweißt ist. Die Hauptachsrichtung der metallischen Folienleiter 22&sub2; beträgt etwa 15 mm, und die Breite ist etwa 3 mm, während die Verbindungen mit den Elektrodenstäben 24&sub1;, 24&sub2; etwa 1,5 - 2 mm betragen.
Mit diesen metallischen Folienleitern 22&sub1;, 22&sub2; sind interne Leiterdrähte 18&sub1;, 18&sub2; verbunden und zu der Außenseite von dem Rand des preßabgeschlossenen Teiles 12a geführt. In diesem Fall ist jeder Leiterdraht 18&sub1;, 18&sub2; mit der Oberfläche gegenüber zu den Elektrodenstäben 24&sub1;, 24&sub2; verbunden, die mit den metallischen Folienleitern 22&sub1;, 22&sub2; verbunden sind, bezüglich der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2;, an die die Leiterdrähte angeschlossen sind. Das heißt, ein interner Leiterdraht 18&sub1; ist mit der Vorderfläche eines metallischen Folienleiters 22&sub1; verschweißt, wohingegen der andere interne Leiterdraht 18&sub2; mit der Rückfläche des anderen metallischen Folienleiters 22&sub1; verbunden ist. Folglich sind, wie von einem metallischen Folienleiter 22&sub1; zu sehen ist, der Elektrodenstab 24&sub2; und der mit diesem verbundene interne Leiterdraht 18&sub1; jeweils mit entgegengesetzten Oberflächen verbunden. Wie von einem metallischen Folienleiter 22&sub2; zu sehen ist, sind auch der Elektrodenstab 24&sub2; und der mit diesem verbundene interne Leiterdraht 18&sub2; jeweils an entgegengesetzte Oberflächen angeschlossen
In die Bogenröhre 12 sind ein Zünd- bzw. Startedelgas und ein bestimmtes Volumen an Quecksilber, SnI&sub2;, NaI, TlI, InI, NaBr, LiBr und andere Metallhalogenide eingebracht.
Nunmehr wird der Betrieb der in der oben angegebenen Weise ausgebildeten Lampe im folgenden näher erläutert.
Beim Herstellen des preßabgeschlossenen Teiles 12a an dem Spitzenende der Bogenröhre 12 werden die zuvor mit den Elektrodenstäben 24&sub1;, 24&sub2; und den internen Leiterdrähten 18&sub1;, 18&sub2; verbundenen metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; in die noch nicht geschlossene Kolbenöffnung eingeführt, und die Kolbenöffnungswand wird mit Brennern erhitzt, um weich zu werden. Dann wird mit zwei nicht gezeigten Pinzetten die weichgemachte Kolbenwand in der Richtung eines Pfeiles A in Fig. 6 komprimierte Dies schließt die Kolbenöffnung, und die metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; werden gleichzeitig eingeschlos sen.
In diesem Fall tendieren die dicht durch Gläser gehaltenen metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; dazu, die mit einer Seite von einem der gezeigten metallischen Folienleiter (beispielsweise 22&sub1;) verbundenen Elektrodenstäbe 24&sub1; in der durch eine Strichpunktlinie (dargestellt in Richtung eines Pfeiles B) zu neigen bzw. kippen. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Elektrodenstab 24&sub1; mit einer Oberfläche bezüglich eines der metallischen Folienleiter 22&sub2; verschweißt, während der andere Elektrodenstab 24&sub2; mit der anderen Oberfläche bezüglich des anderen metallischen Folienleiters 22&sub2; verschweißt ist. Folglich neigen sich diese Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; entgegengesetzt bezüglich der Bogenmitte in dem Kolben.
Wenn daher die Elektrodenwindungsteile 26&sub1;, 26&sub2; seitlich von der Kolbenachse aufgrund des Neigens oder Kippens der Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; abweichen, so sind sie in der Richtung symmetrisch bezüglich der Kolbenmitte verschoben, und daher stimmt die Bogenmitte nahezu mit der Kolbenmitte überein. Dies stabilisiert die Lichtemissionskennlinien, und da keine Möglichkeit für den Bogen besteht, sich intensiv einem bestimmten Teil der Kolbenwand anzunähern, wird die Lichtemissionsröhre 12 nicht lokal erwärmt, was zu einer langen Lebensdauer führt.
Zusätzlich ist jeder interne Leiterdraht 18&sub1;, 18&sub2; mit der Oberfläche verbunden, die entgegengesetzt zu den Elektrodenstäben 24&sub1;, 24&sub2; ist, die mit den metallischen Folienleitern 22&sub1;, 22&sub2; verbunden sind, bezüglich der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2;, mit denen die Leiterdrähte verbunden sind, was für das Gas in dem Entladungsraum zum Lecken eine lange Zeit erforderlich macht. Das heißt, einer der Elektrodenstäbe 24&sub1; ist mit der Rückfläche von einem metallischen Folienleiter 22&sub1; verbunden, wohingegen der Leiterdraht 18&sub1;, der hiermit verbunden ist, mit der Vorderfläche des metallischen Folienleiters 22&sub1; verschweißt ist. Einer der Elektrodenstäbe 24&sub2; ist mit der Vorderfläche von einem metallischen Folienleiter 22&sub2; verschweißt, wohingegen der Leiterdraht 18&sub2;, der hiermit verbunden ist, mit der Rückfläche des metallischen Folienleiters 22&sub2; verschweißt ist.
Folglich werden in dem Fall, daß irgendein Leck auftritt, die jeweils auf der Kontaktfläche zwischen diesen Elektrodenstäben 24&sub1;, 24&sub2;, den metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; und den internen Leiterdrähten 18&sub1;, 18&sub2; und Glas an den Abdichtungen erzeugten Leckabstände auch entlang der Leiterdrahtrichtung abwechselnden Oberflächen erzeugt. Damit wird der Kriechabstand zwischen Leckabständen, die den Entladungsraum zur Außenseite führen, praktisch vergrößert. Dies verlängert die Zeit zum Erzeugen eines Gaslecks in dem Entladungsraum, um so die Lampenlebensdauer zu verlängern.
Insbesondere überschreitet in der kleinen einfach-abge dichteten Entladungslampe, die bei der Last WL/S einen hohen Wert von etwa 20 - 70 hat, der Gasdruck in dem Entladungsraum während eines Leuchtens etwa einen 20- fachen Atmosphärendruck. Selbst bei einem derartigen Hochdruckgas kann ein Verbinden der Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; und der internen Leiterdrähte 18&sub1;, 18&sub2; mit den Oberflächen entgegengesetzt zu den metallischen Folienleitern 22&sub1;, 22&sub2; eine frühe Erzeugung eines Lecks verhindern, wodurch eine lange Lebensdauer erzielt wird.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein Elektrodenstab 24&sub1; mit der Rückfläche von einem metallischen Folienleiter 22&sub1; verschweißt, während der andere elektrische Elektrodenstab 24&sub2; mit der Vorderfläche des anderen metallischen Folienleiters 22&sub2; verschweißt ist, um eine Bogenabweichung zu verhindern, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf irgendwelche Einzelheiten dieser Beschreibung eingegrenzt sein soll.
Fig. 7 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus der Darstellung in der Zeichnung zu ersehen ist, sind beide Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; mit der Rückfläche jeweils der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; verschweißt, während die internen Leiterdrähte 18&sub1;, 18&sub2; mit den Vorderflächen der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; verschweißt sind. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel und wird daher nicht näher erläutert.
Fig. 8 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie aus der Darstellung in der Zeichnung zu ersehen ist, sind beide Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; angeordnet, um Oberflächen entgegengesetzt zu den Seiten jeweils der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; zu bilden. Das heißt, ein Elektrodenstab 24&sub1; ist mit der Rückfläche des metallischen Folienleiters 22&sub1; verschweißt, während der andere Elektrodenstab 24&sub2; mit der Vorderfläche des metallischen Folienleiters 22&sub2; verschweißt ist.
Ein Ende jedes der internen Leiterdrähte 18&sub1;, 18&sub2; ist mit der Oberfläche entgegengesetzt zu diesen Elektrodenstäben 24&sub1;, 24&sub2; verbunden, die mit den metallischen Folienleitern 22&sub1;, 22&sub2; gegenüber zu diesen zu verbinden sind. Das heißt, ein Ende der internen Leiterdrähte 18&sub1; ist mit der Vorderfläche von einem metallischen Folienleiter 22&sub1; verbunden, während das andere Ende der internen Leiterdrähte 18&sub1; mit der Rückfläche des anderen metallischen Folienleiters 22&sub2; verbunden ist. Daher sind, wie von dem metallischen Folienleiter 22&sub1; zu sehen, die Elektrodenstäbe 24&sub1; und der mit dem metallischen Folienleiter 22&sub1; verbundene Leiterdraht 18&sub1; auf zueinander entgegengesetzten Oberflächen verbunden. Wie von dem anderen metallischen Folienleiter 22&sub2; zu sehen, sind die Elektrodenstäbe 24&sub2; und der mit dem metallischen Folienleiter 22&sub2; verbundene Leiterdraht 18&sub2; auf der Oberfläche entgegengesetzt zueinander angeschlossen.
Zusätzlich ist jedes der anderen Enden der internen Leiterdrähte 18&sub1;, 18&sub2; ausgebildet, um eine Oberfläche entgegengesetzt zueinander bezüglich der Seiten eines Paares der metallischen Folienleiter 18&sub1;, 18&sub2; zu bilden, die mit dem preßabgedichteten Teil 10a installiert sind. Das heißt, das andere Ende des einen Leiterdrahtes 18&sub1; ist mit der Rückfläche des einen metallischen Folienleiter 18&sub1; verschweißt, während das andere Ende des anderen Leiterdrahtes 18&sub2; mit der Vorderfläche des anderen metallischen Folienleiters 24&sub2; verschweißt ist. Die übrige Konfiguration ist die gleiche wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, und eine Erläuterung hierzu ist weggelassen.
Fig. 9 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie aus der Darstellung in der Zeichnung zu ersehen ist, sind beide Elektrodenstäbe 24&sub1;, 24&sub2; mit den Rückflächen der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; verschweißt, während ein Ende der internen Leiterdrähte 18&sub1;, 18&sub2; mit den Vorderflächen der metallischen Folienleiter 22&sub1;, 22&sub2; verschweißt ist.
Ein Ende jedes der internen Leiterdrähte 18&sub1;, 18&sub2; ist angeordnet, um eine Oberfläche entgegengesetzt zueinander bezüglich der Seiten eines Paares von metallischen Folienleitern 14&sub1;, 14&sub2; zu bilden, die in dem preßabgeschlossenen Teil abgedichtet sind. Das heißt, das andere Ende von einem internen Leiterdraht 18&sub1; ist mit der Vorderfläche von einem metallischen Folienleiter 14&sub1; verschweißt, während das andere Ende des internen Leiterdrahtes 18&sub1; mit der Rückfläche des anderen metallischen Folienleiters 14&sub1; verschweißt ist.
Auf diese Weise kann das Verbinden der Elektrodenstäbe und internen Leiterdrähte mit den zueinander entgegengesetzten Oberflächen der metallischen Folienleiter jeweils die Länge des Leckabstandes, der den Entladungsraum zur Außenseite führt, verbessern. Folglich kann die Zeit zum Erzeugen eines Lecks gedehnt werden, um die Lampenlebensdauer zu steigern.

Claims

1. Einfach-abgeschlossene Metalldampfentladungslampe mit:

einem Paar von Elektrodeneinrichtungen (20, 20&sub1;, 20&sub2;) mit Biegeteilen, deren Spitzen- bzw. Vorderenden entgegengesetzt zueinander in einen Entladungsraum gebogen sind,

einem Paar von metallischen Folienleitereinrichtungen (22, 22&sub1;, 22&sub2;), mit deren einem Ende hiervon die rückwärtigen Enden der Elektrodeneinrichtungen (20, 20&sub1;, 20&sub2;) verbunden sind,

einem Paar von Verdrahtungsgliedern (18, 18&sub1;, 18&sub2;), von denen jedes eine Ende mit dem anderen Ende der metallischen Folienleitereinrichtungen (22, 22&sub1;, 22&sub2;) verbunden ist, und

einer Lichtbogenröhreneinrichtung (12), die an ihrem einen Ende einen inneren preßabgedichteten Teil zum Einschließen des Paares von Elektrodeneinrichtungen, der metallischen Leitereinrichtung und der Verdrahtungsglieder hat und eine Quecksilber, Halogenid und ein Startgas enthaltende Füllung enthält, wobei:

die Elektrodeneinrichtungen (20, 20&sub1;, 20&sub2;) nahezu parallel angeordnet sind und Elektrodenstäbe (24, 24&sub1;, 24&sub2;) mit einem Biegeteil und einem um die Vorderenden der Elektrodenstäbe (24, 24&sub1;, 24&sub2;) gewickelten Elektrodenwindungsteil (26, 26&sub1;, 26&sub2;) als den Vorderendteil der Elektrodeneinrichtungen (20, 20&sub1;, 20&sub2;) umfassen, wobei ein Winkel θ des Biegeteiles 60º ≤ θ ≤ 120º beträgt,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Krümmungsradius R des Randes des Biegeteiles gegeben ist durch R ≥ 1,2 d, mit d ist gleich Drahtdurchmesser der Elektrodeneinrichtungen (20, 20&sub1;, 20²), (und)

die Elektrodenstäbe (24, 24&sub1;, 24&sub2;) und die mit den metallischen Folienleitereinrichtungen (22, 22&sub1;, 22&sub2;) verbundenen entsprechenden Verdrahtungsglieder (18, 18&sub1;, 18&sub2;) auf den zueinander entgegengesetzten Oberflächen der gleichen metallischen Folienleitereinrichtung (22, 22&sub1;, 22&sub2;) verbunden sind.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Annahme, daß eine Innenfläche der Lichtbogenröhreneinrichtung (12) mit S (cm²) und eine Eingangsleistung mit WL (Watt) bezeichnet sind, die Lampe bei der Last von 20 - 70 für WL/S leuchtet.

3. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenwindungsteile (26, 26&sub1;, 26&sub2;) aus Wolfram oder thoriertem Wolfram gebildet sind.

4. Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstäbe (24, 24&sub1;, 24&sub2;) aus einem Material aus Rhenium, Rhenium-Wolfram-Legierung, mit Rhenium-beschichtetem Wolfram oder mit einer Rhenium-Wolfram-Legierung beschichtetem Wolfram gebildet sind.

5. Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstäbe (24, 24&sub1;, 24&sub2;) einen nicht durch die Elektrodenwindungsteile (26, 26&sub1;, 26&sub2;) gewickelten Teil haben, der mit einer Isolierhülse (28) bedeckt ist.

6. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeteil unter dem Winkel gebogen ist, der es erlaubt, daß die Vorderenden der Elektrodenstäbe (24, 24&sub1;, 24&sub2;) einander gegenüberliegen und praktisch den kürzesten Abstand zwischen diesen erzeugen.

7. Lampe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine externe metallische Folienleitereinrichtung (14, 14&sub1;, 14&sub2;), mit deren einem Ende das andere Ende der Verdrahtungsglieder (18, 18&sub1;, 18&sub2;) der Metallhalogenidlampe verbunden ist und mit deren anderem Ende ein externes verdrahtungsglied (16) verbunden ist, und eine äußere Kolbeneinrichtung (10), die einen externen preßabgeschlossenen Teil (10a) auf einem Ende hat, um die Verdrahtungsglieder (18, 18&sub1;, 18&sub2;) der Metallhalogenidlampe, externe metallische Folienleitereinrichtungen (14, 14&sub1;, 14&sub2;) und das externe verdrahtungsglied (16) abzudichten und auch die Lichtbogenröhreneinrichtung (12) einzuschließen.

8. Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnete daß die anderen Enden des Paares der Verdrahtungsglieder (18&sub1;, 18&sub2;) mit jeweiligen entgegengesetzten Oberflächen der jeweiligen externen metallischen Folienleitereeinrichtungen (14&sub1;, 14&sub2;) verbunden sind.