DE69216916T2

DE69216916T2 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE69216916T2
Application number: DE69216916T
Authority: DE
Inventors: Hubertus Arnoldus Marti Coenen; Gerardus Marinus Joseph Luijks
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2012-06-06
Also published as: JPH05159748A; JP3356797B2; US5185557A; EP0520538B1; EP0520538A1; CA2070845A1; DE69216916D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das mit Raum dazwischen von einem Außenkolben umschlossen ist und mit einem Sockel versehen ist, sowie mit einer Zündschaltung, die einen SIDAC umfaßt, was ein bidirektionaler Diodenthyristor ist, wie er z.B. aus den Schriftstücken DE-A-37 04 441 und US-A-4 950 961 bekannt ist.
Eine Lampe der eingangs erwähnten Art ist aus US-A-4 520 294 bekannt. Bei der bekannten Lampe, die für einen Betrieb in Reihe mit einem Stabilisationsvorschaltgerät an einer Wechselspannungsquelle geeignet ist, liegt der SIDAC (bidirektionaler Diodenthyristor) im Außenkolben und ist zum Schutz vor Reduktion und Verdampfung von Teilen des SIDAC mit einer Umhüllung aus Glas versehen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß hiermit große Nachteile verbunden sind. Einerseits ist die Fertigung eines SIDAC mit solch einer Umhüllung sehr schwierig, wodurch der SIDAC sehr teuer wird. Andererseits hat sich herausgestellt, daß die bekannte Lampe einen hohen Prozentsatz von Frühausfällen infolge von Schwärzung des Entladungsgefäßes aufweist.
Für ein relativ einfaches Lampenfertigungsverfahren, unter anderem weil im Unterschied beispielsweise zum Sockel relativ viel Platz zur Verfügung steht, ist es jedoch günstig, die Zündschaltung einschließlich des SIDAC im Außenkolben zu plazieren. Zudem brauchen, wenn die Zündschaltung im Außenkolben plaziert ist, nur zwei elektrische Leiter vom Entladungsgefäß zum Sockel durch diesen Außenkolben geführt zu werden. Dies bedeutet einen erheblichen Fertigungsvorteil im Vergleich zu Konstruktionen, bei denen nur ein Teil der Starterschaltung im Außenkolben enthalten ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zu verschaffen, bei der die beschriebenen Nachteile vermieden werden, wobei dennoch ein verhältnismäßig einfaches Lampenfertigungsverfahren erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Lampe der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Lampe dadurch gekennzeichnet ist, daß der SIDAC in einer gasgefüllten hermetisch verschlossenen Kapsel innerhalb des Außenkolbens montiert ist. Der Vorteil hierbei ist, daß das Wärmegleichgewicht zwischen dem Entladungsgefäß und dem Außenkolben bei einer hermetisch verscmossenen Kapsel nicht beeinflußt wird. Als hermetisch verschlossene Kapsel wird vorzugsweise eine Kapsel aus Glas verwendet.
Ein Vorteil ist, daß der SIDAC in einer Glaskapsel mittels einer Technik untergebracht wird, die seit langem bekannt ist und sich als wirksam erwiesen hat, so daß die Fertigung einfach und zuverlässig ist, was im Vergleich zur bekannten Lampe zu Kostenverringerung führt. Der Druck des Gases sorgt dann dafür, daß Dissoziation und/oder Verdampfung von Komponenten, aus denen der SIDAC aufgebaut ist, verhindert werden. Die Gaszusammensetzung wird so gewählt, daß unter den herrschenden Bedingungen beim Lampenbetrieb keine Reaktionen mit Komponenten des SIDAC auftreten. Geeignete Gase sind Edelgase, Stickstoff und Sauerstoff und SF&sub6;. Die Gasfüllung kann von einem einzigen Gas gebildet werden, aber es sind auch Kombinationen von Gasen möglich.
Wie oben erwähnt, ist es denkbar, den Außenkolben selbst mit einem geeigneten Gas zu füllen, statt eine gesonderte Kapsel zu verwenden. Auf diese Weise kann ein gleichwertiger Schutz gegen Dissoziation und/oder Verdampfung des SIDAC erhalten werden. Aufheizen des SIDAC kann auch infolge von Konvektion und Leitung in dem in dem Außenkolben vorhandenen Gas verringert werden. Die genannte Konvektion und Leitung führen zu Wärmeverlusten und beeinflussen somit die Lichtausbeute der Lampe. Daher ist dies für eine große Anzahl von Typen von Hochdruckendadungslampen eine weniger geeignete Lösung. Andererseits bieten die erhöhte Konvektion und Leitung eine größere Freiheit beim Lampendesign, wodurch es möglich wird, innerhalb der gleichen Abmessungen eine Lampe mit höherer Nennleistung und entsprechend höherem Lichtstrom zu entwerfen, während eine Lampe mit gleicher Nennleistung und gleichem Lichtstrom kleinere Abmessungen hat.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß durch die Verwendung der hermetisch verschlossenen, gasgefüllten Kapsel für die Montage des SIDAC die erfindungsgemäße Maßnahme allgemein in Hochdruckentladungslampen anwendbar ist.
Eine weitere Verbesserung der Lampe kann erreicht dadurch werden, daß die Kapsel mit einer strahlungreflektierenden Schicht versehen ist. Hierdurch wird in einfacher, aber wirksasner Weiser erreicht, daß Aufheizen des SIDAC im Betriebszustand der Lampe wesentlich verringert wird. Die strahlungreflektierende Schicht kann sowom außen als auch innen angebracht werden. Wenn die Zündschaltung auch einen spannungsabhängigen Kondensator enthält, wird dieser Kondensator vorzugsweise zusammen mit dem SIDAC in der Kapsel montiert. Der spannungsabhängige Kondensator wird vorzugsweise so positioniert, daß die Längsachse des Entladungsgefäßes nahezu in einer gemeinsamen Ebene mit dem Kondensator liegt, der üblicherweise plattenförmig ist. Bestrahlung des Kondensators wird hierbei minimiert.
Die Verwendung eines SIDAC in Kombination mit einem spannungsabhängigen Kondensator ermöglicht es, sehr hohe Spannungsimpulse zu generieren. Bei einer so konstruierten Zündschaltung ist die hermetisch verschlossene Kapsel vorzugsweise mit SF&sub6; bei einem Druck von zumindest 0,5 Atmosphären gefüllt.
Eine weitere Verbesserung ist möglich, indem die Zündschaltung auch mit einer Sicherung versehen wird. Hierdurch wird erreicht, daß selbst unter ungünstigen Bedingungen, wie Kurzschluß des Kondensators, eine Überlastung des Stabilisationsvorschaltgeräts durch extrem hohe Ströme durch Schmelzen der Sicherung verhindert wird. Die Sicherung kann in der Kapsel enthalten sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Ansicht einer Lampe und
Figur 2 ein Schaltbild eines von der Lampe von Figur 1 zusammen mit einem Stabilisationsvorschaltgerät gebildeten Schaltkreises.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lampe 2 mit einem Entladungsgefäß 3, das mit Raum dazwischen von einem Außenkolben 30 umschlossen ist und mit einem Sockel 31 versehen ist, sowie mit einer Zündschaltung 10, die einen SIDAC 6 umfaßt. Der SIDAC 6 ist in einer gasgefüllten hermetisch verschlossenen Glaskapsel 11 montiert. Das Enfladungsgefäß 3 ist mit Lampenelektroden 4 und 5 versehen, zwischen denen im Betriebszustand der Lampe eine Entladung stattfindet. Die Lampenelektrode 4 ist mit einem Lampenanschlußpunkt C des Sockels 31 über einen starren Stromleiter 40 verbunden. In gleicher Weise ist die Lampenelektrode 5 über einen starren Stromleiter 50 mit einem Lampenanschlußpunkt D des Sockels 31 verbunden.
Die Starterschaltung 10 ist auch mit einer Sicherung 7 und einem spannungsabhängigen Kondensator 8 versehen. Der spannungsabhängige Kondensator 8 ist hier in der Kapsel 11 zusammen mit dem SIDAC 6 montiert.
In Figur 2 haben Teile, die denen von Figur 1 entsprechen, gleiche Bezugszeichen. A und B sind Anschlußpunkte zum Anschließen einer Wechselspannungsquelle. Anschlußpunkt A ist mit dem Lampenanschlußpunkt C über ein Stabilisationsvorschaltgerät 1 verbunden. Anschlußpunkt B ist mit dem Lampenanschlußpunkt D verbunden. Die von der Kette aus SIDAC 6, Sicherung 7, spannungsabhängiger Kondensator 8, Widerstände 9 und 12, und einem Bimetallschalter 13 gebildete Zündschaltung 10 generiert zusammen mit dem Stabilisationsvorschaltgerät 1 in bekannter Weise Zündimpulse zwischen den Lampenanschlußpunkten C und D, und somit zwischen den Lampenelektroden 4 und 5.
Das Entladungsgefäß 3 kann mit einer äußeren Hilfselektrode 5a als weitere Zündhilfe versehen sein.
Der Bimetallschalter 13 ist im nicht gezündeten Zustand der Lampe geschlossen und im Betriebszustand der Lampe infolge der Wärmeentwicklung während dieses Betriebszustandes geöffnet. Bei einer möglichen Ausführungsform ist der Bimetallschalter so ausgeführt, daß er auch dafür sorgt, daß der elektrische Kontakt zwischen der Hilfselektrode 5a und der Lampenelektrode 5 im Betriebszustand der Lampe unterbrochen ist. Eine weitere Möglichkeit ist, daß im geöffneten Zustand des Bimetallschalters 13 die Hilfselektrode 5a infolge der Wirkung dieses Bimetallschalters nahezu vom Entladungsgefäß 3 weggebogen wird.
Die Widerstände 9 und 12 sollen dafür sorgen, daß der spannungsabhängige Kondensator sich immer entladen kann, auch bei offenem Bimetallschalter 13.
Der Widerstand 9 dient zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit des Zeitpunkts, zu dem ein Zündimpuls generiert wird, in bezug auf den Momentanwert der Versorgungsspannung.
In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemaßen Lampe war die Lampe eine Hochdruck-Natriumentladungslampe mit einer Nennleistung von 150 W. Das Endadungsgefäß enthielt Xenon mit einem Druck von 27 kPa bei 300 K zusätzlich zu Natrium und Quecksilber. Die Lampe wurde mit einer Versorgungsspannungsquelle von 120 V, 60 Hz über ein Quecksilber - CWA 175 W - Stabilisationsvorschaltgerät, Typ 71A3002 der Marke Advance Transformer, betrieben. Das Entladungsgefäß war mit einer äußeren Hilfselektrode versehen.
Die Zündschaltung wurde von einem SIDAC, Typ K1-V-15I der Marke Shindengen, gebildet, der zusammen mit einem spannungsabhängigen Kondensator der Marke TDK in einer gasgefüllten gasdichten Glaskapsel montiert war. Der plattenförmige Kondensator befand sich auf einem Abstand von ungefähr 20 mm vom nächstgelegenen Ende des Entladungsgefäßes und lag mit der Ungsachse des Entladungsgefäßes nahezu in einer gemeinsamen Ebene. Die Gasfüllung wurde von SF&sub6; gebildet, das einen Druck von 0,5 at bei Raumtemperatur hatte.
Bei Anschluß an die Versorgungsquelle von 120 V, 60 Hz generierte die Zündschaltung ungefähr 1 ms nach jedem Nulldurchgang der Versorgungsspannung einen Zündspannungsimpuls von ungefähr 2,5 kV. Die Lampe zündete daraufhin schnell und zuverlässig. Die Lampe erwies sich somit für einen Betrieb in einer üblichen Installation für eine Hochdruck-Quecksilberlampe und damit als Ersatz für eine 175-W-Hochdruck-Quecksilberlampe als geeignet.

Claims

1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das mit Raum dazwischen von einem Außenkolben umschlossen ist und mit einem Sockel versehen ist, sowie mit einer Zündschaltung, die einen SIDAC umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der SWAC in einer gasgefüllten hermetisch verschlossenen Kapsel innerhalb des Außenkolbens montiert ist.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel mit einer strahlungreflektierenden Schicht versehen ist.

3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschaltung auch einen spannungsabhängigen Kondensator umfaßt, der zusammen mit dem SIDAC in der Kapsel montiert ist.