EP0092221B1 - Low-power high-pressure discharge lamp - Google Patents

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EP0092221B1
EP0092221B1 EP83103744A EP83103744A EP0092221B1 EP 0092221 B1 EP0092221 B1 EP 0092221B1 EP 83103744 A EP83103744 A EP 83103744A EP 83103744 A EP83103744 A EP 83103744A EP 0092221 B1 EP0092221 B1 EP 0092221B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
coil
section
discharge lamp
pressure discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP83103744A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0092221A3 (en
EP0092221A2 (en
Inventor
Dietrich Dr. Dipl.-Phys. Fromm
Helmut Klingshirn
Achim Gosslar
Jürgen Dr. Heider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP0092221A2 publication Critical patent/EP0092221A2/en
Publication of EP0092221A3 publication Critical patent/EP0092221A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0092221B1 publication Critical patent/EP0092221B1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp which has the features of the first part of claim 1.
  • FR-A-2 445 614 attempts to solve this problem for a double-sided pinched miniature metal halide discharge lamp, which is to be operated in particular with direct current, by means of a self-heating electrode.
  • the electrode consists of a power supply shaft, on which a filament with a metal cap is inserted, the filament being additionally wrapped with a tungsten wire.
  • the electrode should also have a maximum electrode surface, cause minimal heat conduction in the sealing area and be as stable as possible.
  • the large surface area of the electrode promotes strong heat radiation, which - as mentioned above - is disadvantageous.
  • the construction results in a very complex construction, which is very difficult to miniaturize, as is necessary for a high-pressure discharge lamp of low power.
  • a low-pressure discharge lamp which has electrodes made of tungsten wire in the form of a helix.
  • the electrode surface designed in this way can decisively reduce the large electrode surface required for a small current density.
  • US-A-4 101 796 lists a high pressure discharge lamp with a hydrogen getter.
  • the getter is accommodated in an electrode shaft of the lamp designed as a container.
  • the electrode shaft can carry an electrode head in the form of a helically wound wire.
  • the electrode head designed in this way has the task of avoiding an arc at the end face of the electrode shaft so that the gettering process is not hindered. Due to the large mass of the electrode shaft, the electrode experiences a strong heat dissipation, which results in poor ignitability of the electrode. In addition, there is a cold spot at the melting point of the electrode, which can lead to the condensation of metal halides and thus to electrode corrosion.
  • the invention has for its object to provide a high-pressure discharge lamp with a metal halide filling and a power less than 100 W, in which a rapid ignition - even in the warm state - is ensured by a special design of the electrodes and corrosion of the electrodes is largely avoided.
  • the electrode should have a simple structure and be inexpensive to manufacture.
  • a quick ignition of the lamp depends on the arc acceptance of the electrodes, which in turn is determined by the heating time of the electrodes up to the glow emission.
  • the heating time t is proportional to the square of the radius r des Electrode shaft and indirectly proportional to the length 1 of the electrode and to the current intensity of the lamp 1 (tr 2/1 x 1/1). If one assumes a fixed radius of the electrode and a certain fixed operating current of the lamp, the heating-up time can be shortened by increasing the length of the electrode.
  • the electrode according to the invention By designing the electrode according to the invention, an increase in the electrode length for the thermal heat flow is achieved without changing the electrode spacing and thus the arc length.
  • the dimensions of the discharge vessel can thus be maintained. It is important that the individual turns of the coil part do not touch each other, so that a thermal short circuit is excluded, which would cancel out the increase in the electrode length.
  • the slope of the filament can be used in miniature lamps, e.g. B. with power consumption less than 50 W, according to the very small electrode dimensions assume very low values.
  • Burning voltage tests were carried out on the high-pressure discharge lamps according to the invention in a double-pinched design, in which the axis of the filament part forms angles between 0 and 90 ° with the shaft part of the electrode. It was found that at an angle of 45 ° and greater, the electrode tips are removed very quickly and thus lead to a considerable increase in the lamp lamp voltage and the re-ignition voltage. The best values regarding the least possible removal of the electrode tip were obtained for electrode shapes in which the axis of the helical part essentially forms a straight line with the shaft part. After 3000 hours of operation there was only a rise in operating voltage of a few volts.
  • the transition from the shaft to the spiral part takes place with only one bend, an angle of equal to or less than 10 ° being able to result between the axis of the spiral part and the shaft.
  • the manufacture of such an electrode is inexpensive and also simple. It has been found that a small angle of at most 10 ° between the shaft and the axis of the helical part does not result in a measurable deterioration compared to an angle of 0 °.
  • the electrode For an embodiment of the high-pressure discharge lamp according to the invention which is pinched on one side, it has proven advantageous to bend the electrode so that the axis of the filament part forms an angle of 90 ° with the shaft part.
  • the axes of the coil parts of the two electrodes are then aligned essentially parallel to the discharge arc. The slightest removal of the electrode tips takes place here.
  • the temperature of the shaft in the electrode design according to the invention is lower than in the case of a pure pin electrode because of the longer distance from the hot electrode tip to the shaft.
  • the temperature-dependent electrode corrosion caused by the metal halides in the lamp, which is generated in particular by tin halides, can thus have an increased effect. Corrosion occurs particularly at the transition to melting and at the first bend when transitioning from the shaft to the helical part.
  • Thicker electrodes would resist corrosion for a sufficiently long period of time. Due to the larger wire diameter of the electrode, however, there would be a much greater heat dissipation, so that the sheet transfer would deteriorate again.
  • the shaft part of the electrode in the lamp according to the invention is therefore surrounded by a sheath made of high-melting metal.
  • This sheath preferably extends into the first turn of the coil part of the electrode and is melted into the discharge vessel at the other end.
  • a helix in which the individual turns lie close to one another has proven to be particularly favorable for the sheathing.
  • the coil offers good protection against electrode corrosion and, at the same time, no greater heat dissipation into the quartz mass is effected, as a result of which the electrode's good arc absorption is retained.
  • the coil serving as a protective sheath is slightly conical, the end with the larger coil diameter facing the coil part of the electrode.
  • the wide end resulting from the conical shape can easily be pushed over the first bend of the helical part, while the other narrow end of the protective helix finds a firm hold on the shaft part.
  • the 70 W High-pressure discharge lamp 1 consists of a two-sided squeezed discharge vessel 2 made of quartz glass, which is enclosed by an outer bulb 3.
  • the electrodes 4, 5 - shown schematically - are melted gas-tight into the discharge vessel 2 by means of foils 6, 7 and via the current leads 8, 9, the sealing foils 10, 11 of the outer bulb 3 and via further short current leads with the electrical connections of the ceramic base (R7s ) 12, 13 connected.
  • a getter material 14 applied to a metal plate is additionally melted potential-free via a piece of wire.
  • the ends 15, 16 of the discharge vessel 2 are provided with a heat-reflecting coating.
  • the discharge vessel 2 contains metal iodides and bromides of sodium, tin, thallium, indium and lithium as the filling.
  • the lamp 1 - with a power consumption of 70 W - has a luminous efficacy of 70 lm / W at a nominal current of 0.9 A.
  • FIG. 2 shows an electrode 4, 5 with an enveloping protective filament 17, as is installed in the high-pressure discharge lamp 1 according to FIG. 1.
  • the electrode 4, 5 itself consists of a single piece of wire with a wire diameter of 0.4 mm. It is composed of a shaft part 8 of 4.9 mm in length and a spiral part 9 with 3 1/2 turns of 2.7 mm in height. The clear width between the individual turns of the spiral part 9 - with an inner diameter of 1 mm - is 0.15 to 0.25 mm.
  • the electrode 4, 5 consists of tungsten, which is enriched with 0.7 thorium dioxide, and contains no emitter.
  • the protective helix 17 is made of pure tungsten wire with a wire diameter of 0.1 mm and, with its fourteen closely adjacent turns, has a height of 1.4 mm.
  • the protective helix 17 is conically shaped, the opening angle being 2 °.
  • One end 20 of the protective helix 17 with the smaller inside diameter of 0.35 mm (before assembly) adheres firmly to the shaft part 18 and is melted into the discharge vessel 2 with one turn.
  • the other end 21 of the protective coil 17 with the larger inner diameter is pulled over the first bend of the coil part 19 of the electrode 4, 5.
  • FIG. 3 shows the construction of a discharge vessel 23 made of quartz glass and squeezed on one side of a high-pressure discharge lamp 22 according to the invention with a power consumption of approximately 35 W.
  • the electrodes 25, 26 - shown schematically - are melted into the discharge vessel 23 and connected to the power supply lines 29, 30 via sealing foils 27, 28.
  • the filling elements of the discharge vessel 23 correspond to those of the 7 W high-pressure discharge lamp 1 listed above.
  • FIG. 4 shows an electrode 25 of the discharge vessel 23 squeezed on one side according to FIG. 3.
  • the electrode 25 with a height of 8 mm consists of a single piece of wire with a wire diameter of 0.25 mm. It has a shaft part 37 and a helical part 38 with 2 1/4 turns, the latter having a height of 0.9 mm.
  • the clear width between the individual turns of the helical part 38 - with an inner diameter of 0.3 mm - is 0.1 mm.
  • the helical part 38 is angled by 90 ° with respect to the shaft part 37.
  • This electrode 25 also consists of tungsten enriched with 0.7% thorium dioxide and contains no emitter.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe, die die Merkmale des ersten Teils des Anspruchs 1 aufweist.The invention relates to a high-pressure discharge lamp which has the features of the first part of claim 1.

Bei Hochdruckentladunglampen mit Metallhalogenidfüllungen geht die Entwicklung seit kurzem in verstärkttem Maße zu kleinen Leistungen, insbesondere kleiner als 100 W. Ein großes Problem stellt bei diesem Lampentyp das schnelle und einwandfreie Zünden der kalten und insbesondere das Wiederzünden der warmen Lampe sowie das Erreichen einer befriedigenden Lebensdauer dar. Eine langsame und schwere Zündung, die auf eine schlechte Bogenübernahme der Elektroden zurück zuführen ist, verursacht eine rasche Schwärzung des Entladungsgefäßes. Andererseits kommt es durch die Verwendung von Metallhalogeniden als Füllsubstanz zu einer Korrosion der Elektroden, insbesondere, da bei Lampen kleiner Leistung der Elektrodenschaft minimale Abmessungen besitzt. Sowohl die Schwärzung des Entladungsgefäßes als auch die Korrosion der Elektroden bewirken einen vorzeitigen Ausfall der Lampe. Die schlechte Bogenübernahme ist insbesondere auf eine langsame Aufheizung der Elektrode auf Betriebstemperatur zurückzuführen Eine solche Elektrode weist außerdem meist einen großen Wärmeverlust auf, der natürlich im Hinblick auf eine schnelle Aufheizung weitgehend unterbunden werden sollte.In the case of high-pressure discharge lamps with metal halide fillings, the development has recently increasingly become small outputs, in particular less than 100 W. A major problem with this type of lamp is the quick and faultless ignition of the cold and, in particular, the re-ignition of the warm lamp and the achievement of a satisfactory service life A slow and heavy ignition, which can be attributed to poor arc acceptance of the electrodes, causes the discharge vessel to blacken quickly. On the other hand, the use of metal halides as filler leads to corrosion of the electrodes, in particular since the electrode shaft has minimal dimensions in the case of lamps of low power. Both the blackening of the discharge vessel and the corrosion of the electrodes cause the lamp to fail prematurely. The poor sheet acceptance is due in particular to slow heating of the electrode to operating temperature. Such an electrode also usually has a large heat loss, which of course should be largely prevented in view of rapid heating.

Dieses Problem wird in FR-A-2 445 614 für eine zweiseitig gequetschte Miniatur-Metallhalogenid-Entladungslampe, die insbesondere mit Gleichstrom betrieben werden soll, durch eine selbstheizende Elektrode zu lösen versucht. Die Elektrode besteht aus einem Stromzuführungsschaft, auf den eine Wendel mit einer Metallkappe gesteckt ist, wobei die Wendel zusätzlich mit einem Wolframdraht umwickelt ist. Die Elektrode soll insbesondere auch eine maximale Elektrodenoberfläche haben, eine minimale Wärmeleitung in den Dichtungsbereich bewirken und möglichst stabil sein. Durch die große Oberfläche der Elektrode wird jedoch gerade eine starke Wärmeabstrahlung gefördert, die - wie oben aufgeführt - von Nachteil ist. Außerdem ergibt sich durch den Aufbau eine sehr aufwendige Konstruktion, die bei einer Miniaturisierung, wie sie für eine Hochdruckentladungslampe kleiner Leistung notwendig ist, große Schwierigkeiten bereitet.FR-A-2 445 614 attempts to solve this problem for a double-sided pinched miniature metal halide discharge lamp, which is to be operated in particular with direct current, by means of a self-heating electrode. The electrode consists of a power supply shaft, on which a filament with a metal cap is inserted, the filament being additionally wrapped with a tungsten wire. In particular, the electrode should also have a maximum electrode surface, cause minimal heat conduction in the sealing area and be as stable as possible. However, the large surface area of the electrode promotes strong heat radiation, which - as mentioned above - is disadvantageous. In addition, the construction results in a very complex construction, which is very difficult to miniaturize, as is necessary for a high-pressure discharge lamp of low power.

Aus US-A-1 680 572 ist auch eine Niederdruckentladungslampe bekannt, die Elektroden aus Wolframdraht in Form einer Helix aufweist. Durch eine solchermaßen gestaltete Elektrode kann die für eine kleine Stromdichte benötigte große Elektrodenoberfläche entscheidend reduziert werden.From US-A-1 680 572 a low-pressure discharge lamp is also known which has electrodes made of tungsten wire in the form of a helix. The electrode surface designed in this way can decisively reduce the large electrode surface required for a small current density.

In US-A-4 101 796 ist eine Hochdruckentladungslampe mit einem Wasserstoffgetter aufgeführt. Der Getter ist in einem als Behälter ausgebildeten Elektrodenschaft der Lampe untergebracht. Der Elektrodenschaft kann in einer speziellen Ausführung einen Elektrodenkopf in Form eines schraubenlinienförmig gewundenen Drahtes tragen. Der so gestaltete Elektrodenkopf hat die Aufgabe, einen Bogenansatz an der Stirnfläche des Elektrodenschaftes zu vermeiden, damit der Gettervorgang nicht behindert wird. Aufgrund der großen Masse des Elektrodenschaftes erfährt die Elektrode eine starke Wärmeableitung, die eine schlechte Zündfähigkeit der Elektrode zur Folge hat. Außerdem ergibt sich an der Einschmelzung der Elektrode eine Kaltstelle, die zur Kondensation von Metallhalogeniden und damit zur Elektrodenkorrosion führen kann.US-A-4 101 796 lists a high pressure discharge lamp with a hydrogen getter. The getter is accommodated in an electrode shaft of the lamp designed as a container. In a special version, the electrode shaft can carry an electrode head in the form of a helically wound wire. The electrode head designed in this way has the task of avoiding an arc at the end face of the electrode shaft so that the gettering process is not hindered. Due to the large mass of the electrode shaft, the electrode experiences a strong heat dissipation, which results in poor ignitability of the electrode. In addition, there is a cold spot at the melting point of the electrode, which can lead to the condensation of metal halides and thus to electrode corrosion.

Die Korrosion der Elektroden bei Hochdruckentladungslampen, die insbesondere am Elektrodenschaft ansetzt, kann z. B. durch Umhüllung des Schaftes mit einem Keramikröhrchen unterbunden werden. Hierbei treten jedoch häufig Probleme beim Einschmelzen des Keramikmaterials in das Entladungsgefäß auf. In der GB-A-1 242 173 hingegen wird eine zweiseitig gequetschte Metallhalogenid-Entladungslampe von 400 W beschrieben, bei der die Elektroden in Form einer dicht gewickelten Wendel ausgeführt und mit ihrer Achse senkrecht zur Achse des Entladungsgefäßes angebracht sind. Dadurch wird eine bessere Aufheizung der Entladungsgefäßenden erreicht und ein Kondensieren der Metallsalze in diesen Bereichen herabgesetzt. Eine Korrosion der Elektroden ist somit weitgehend ausgeschlossen. Ein Drehen der Elektroden um 90° in einem zweiseitig gequetschten Entladungsgefäß - die Achsen der Elektrodenwendeln sind im wesentlichen senkrecht zum Entladungsbogen ausgerichtet - hat jedoch eine schnellere Abtragung der Elektrodenspitzen zur Folge und ist, wie auch später noch gezeigt wird, für eine Hochdruckentladungslampe kleiner Leistung ungünstig.The corrosion of the electrodes in high-pressure discharge lamps, which attaches in particular to the electrode shaft, can, for. B. can be prevented by covering the shaft with a ceramic tube. However, problems often occur when the ceramic material melts into the discharge vessel. GB-A-1 242 173, on the other hand, describes a 400 W metal halide discharge lamp which is squeezed on both sides and in which the electrodes are designed in the form of a tightly wound filament and their axis is perpendicular to the axis of the discharge vessel. This achieves better heating of the discharge vessel ends and reduces condensation of the metal salts in these areas. Corrosion of the electrodes is therefore largely excluded. However, rotating the electrodes by 90 ° in a discharge vessel squeezed on both sides - the axes of the electrode filaments are essentially perpendicular to the discharge arc - results in faster removal of the electrode tips and, as will also be shown later, is disadvantageous for a low-power discharge lamp of low power .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckentladungslampe mit Metallhalogenidfüllung und einer Leistung kleiner als 100 W zu schaffen, bei der durch eine spezielle Konstruktion der Elektroden ein schnelles Zünden - auch im warmen Zustand - gewährleistet ist und eine Korrosion der Elektroden weitgehend vermieden wird. Dabei sollte die Elektrode einen einfachen Aufbau besitzen und kostengünstig herzustellen sein.The invention has for its object to provide a high-pressure discharge lamp with a metal halide filling and a power less than 100 W, in which a rapid ignition - even in the warm state - is ensured by a special design of the electrodes and corrosion of the electrodes is largely avoided. The electrode should have a simple structure and be inexpensive to manufacture.

Die Hochdruckentladungslampe mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungsgemäß durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet:The high-pressure discharge lamp with the features mentioned in the preamble of the main claim is characterized according to the invention by the following features:

-benachbarte Windungen des Wendelteils berühren einander nicht,

  • - die Umhüllung besteht aus hochschmezendem Metall.
neighboring turns of the helical part do not touch each other,
  • - The casing is made of refractory metal.

Ein schnelles Zünden der Lampe hängt von der Bogenübernahme der Elektroden ab, die wiederum von der Aufheizzeit der Elektroden bis zur Glühemission bestimmt wird. Die Aufheizzeit t ist proportional zum Quadrat des Radius r des Elektrodenschaftes und indirekt proportional zur Länge 1 der Elektrode und zur Stromstärke 1 der Lampe (t-r2/1 x 1/1). Geht man also von einem festen Radius der Elektrode und einer bestimmten festen Betriebsstromstärke der Lampe aus, so läßt sich eine Verkürzung der Aufheizzeit durch eine Vergrößerung der Elektrodenlänge erreichen.A quick ignition of the lamp depends on the arc acceptance of the electrodes, which in turn is determined by the heating time of the electrodes up to the glow emission. The heating time t is proportional to the square of the radius r des Electrode shaft and indirectly proportional to the length 1 of the electrode and to the current intensity of the lamp 1 (tr 2/1 x 1/1). If one assumes a fixed radius of the electrode and a certain fixed operating current of the lamp, the heating-up time can be shortened by increasing the length of the electrode.

Durch eine erfindungsgemäße Ausbildung der Elektrode wird eine Vergrößerung der Elektrodenlänge für den thermischen Wärmefluß erreicht, ohne daß dabei der Elektrodenabstand und damit die Bogenlänge verändert wird. Die Abmessungen des Entladungsgefäßes können somit beibehalten werden. Wichtig ist dabei, daß die einzelnen Windungen des Wendelteils sich nicht berühren, so daß ein thermischer Kurzschluß ausgeschlossen ist, der die Vergrößerung der Elektrodenlänge wieder aufheben würde. Die Steigung des Wendelteils kann bei Miniaturlampen, z. B. mit Leistungsaufnahmen kleiner als 50 W, entsprechend der sehr kleinen Elektrodendimensionen sehr geringe Werte annehmen.By designing the electrode according to the invention, an increase in the electrode length for the thermal heat flow is achieved without changing the electrode spacing and thus the arc length. The dimensions of the discharge vessel can thus be maintained. It is important that the individual turns of the coil part do not touch each other, so that a thermal short circuit is excluded, which would cancel out the increase in the electrode length. The slope of the filament can be used in miniature lamps, e.g. B. with power consumption less than 50 W, according to the very small electrode dimensions assume very low values.

Es wurden Brennspannungsuntersuchungen an erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampen in zweiseitig gequetschter Ausführung vorgenommen, bei denen die Achse des Wendelteils mit dem Schaftteil der Elektrode Winkel zwischen 0 und 90° bilden. Dabei zeigte sich, daß bei einem Winkel von 45° und größer, die Elektrodenspitzen sehr schnell abgetragen werden und dadurch zu einem erheblichen Anstieg der Lampenbrennspannung sowie der Wiederzündspannung führen. Beste Werte bezüglich einer möglichst geringen Abtragung der Elektrodenspitze ergaben sich für Elektrodenformen, bei denen die Achse des Wendelteils mit dem Schaftteil im wesentlichen eine Gerade bildet. Hier war nach 3000 Betriebsstunden nur ein Brennspannungsanstieg von wenigen Volt festzustellen.Burning voltage tests were carried out on the high-pressure discharge lamps according to the invention in a double-pinched design, in which the axis of the filament part forms angles between 0 and 90 ° with the shaft part of the electrode. It was found that at an angle of 45 ° and greater, the electrode tips are removed very quickly and thus lead to a considerable increase in the lamp lamp voltage and the re-ignition voltage. The best values regarding the least possible removal of the electrode tip were obtained for electrode shapes in which the axis of the helical part essentially forms a straight line with the shaft part. After 3000 hours of operation there was only a rise in operating voltage of a few volts.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Elektroden erfolgt der Übergang vom Schaftzum Wendelteil mit nur einer Biegung, wobei sich zwischen der Achse des Wendelteils und dem Schaft ein Winkel von gleich oder kleiner 10° ergeben kann. Die Herstellung einer solchen Elektrode ist kostengünstig und zudem einfach. Es hat sich herausgestellt, daß ein kleiner Winkel von höchstens 10° zwischen dem Schaft und der Achse des Wendelteils gegenüber einem Winkel von 0° keine meßbare Verschlechterung ergibt.In a preferred embodiment of the electrodes, the transition from the shaft to the spiral part takes place with only one bend, an angle of equal to or less than 10 ° being able to result between the axis of the spiral part and the shaft. The manufacture of such an electrode is inexpensive and also simple. It has been found that a small angle of at most 10 ° between the shaft and the axis of the helical part does not result in a measurable deterioration compared to an angle of 0 °.

Für eine einseitig gequetschte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe hat es sich als günstig erwiesen, die Elektrode abzuknicken, so daß die Achse des Wendelteils mit dem Schaftteil einen Winkel von 90° bildet. Die Achsen der Wendelteile der beiden Elektroden sind dann im wesentlichen parallel zum Entladungsbogen ausgerichtet. Hierbei erfolgt die geringste Abtragung der Elektrodenspitzen.For an embodiment of the high-pressure discharge lamp according to the invention which is pinched on one side, it has proven advantageous to bend the electrode so that the axis of the filament part forms an angle of 90 ° with the shaft part. The axes of the coil parts of the two electrodes are then aligned essentially parallel to the discharge arc. The slightest removal of the electrode tips takes place here.

Durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale der Elektrode wird eine schnelle Übernahme des Lichtbogens erreicht und die Schwärzung des Entladungsgefäßes weitgehend vermieden.Due to the features of the electrode listed in the characterizing part of the main claim, the arc is quickly taken over and the blackening of the discharge vessel is largely avoided.

Die Temperatur des Schaftes liegt bei der erfindungsgemäßen Elektrodenausführung wegen der längeren Wegstrecke von der heißen Elektrodenspitze bis zum Schaft niedriger als bei einer reinen Stiftelektrode. Damit kann die durch die Metallhalogenide in der Lampe hervorgerufene, temperaturabhängige Elektrodenkorrosion, die insbesondere durch Zinnhalogenide erzeugt wird, verstärkt einwirken. Die Korrosion setzt besonders am Übergang zur Einschmelzung sowie an der ersten Biegung beim Übergang vom Schaft- zum Wendelteil ein.The temperature of the shaft in the electrode design according to the invention is lower than in the case of a pure pin electrode because of the longer distance from the hot electrode tip to the shaft. The temperature-dependent electrode corrosion caused by the metal halides in the lamp, which is generated in particular by tin halides, can thus have an increased effect. Corrosion occurs particularly at the transition to melting and at the first bend when transitioning from the shaft to the helical part.

Dickere Elektroden würden der Korrosion in bezug auf die Lebensdauer hinreichend lange widerstehen. Durch den größeren Drahtdurchmesser der Elektrode käme es jedoch zu einer wesentlich stärkeren Wärmeableitung, so daß wieder eine Verschlechterung der Bogenübernahmeintreten würde.Thicker electrodes would resist corrosion for a sufficiently long period of time. Due to the larger wire diameter of the electrode, however, there would be a much greater heat dissipation, so that the sheet transfer would deteriorate again.

Um eine Korrosion zu verhindern, ist daher der Schaftteil der Elektrode bei der erfindungsgemäßen Lampe von einer Umhüllung aus hochschmelzendem Metall umgeben. Diese Umhüllung reicht vorzugsweise bis in die erste Windung des Wendelteils der Elektrode und ist mit dem anderen Ende in das Entladungsgefäß mit eingeschmolzen. Auf diese Weise werden auch insbesondere der Übergang des Schaftes in den Wendelteil und die Einschmelzstelle des Schaftes in das Entladungsgefäß geschützt. Für die Umhüllung hat sich als besonders günstig eine Wendel herausgestellt, bei der die einzelnen Windungen dicht aneinanderliegen. Die Wendel bietet einen guten Schutz gegen die Elektrodenkorrosion und gleichzeitig wird keine größere Wärmeableitung in die Quarzmasse bewirkt, wodurch die gute Bogenübernahme der Elektrode erhalten bleibt.In order to prevent corrosion, the shaft part of the electrode in the lamp according to the invention is therefore surrounded by a sheath made of high-melting metal. This sheath preferably extends into the first turn of the coil part of the electrode and is melted into the discharge vessel at the other end. In this way, the transition of the shaft into the helical part and the melting point of the shaft into the discharge vessel are protected in particular. A helix in which the individual turns lie close to one another has proven to be particularly favorable for the sheathing. The coil offers good protection against electrode corrosion and, at the same time, no greater heat dissipation into the quartz mass is effected, as a result of which the electrode's good arc absorption is retained.

Die als Schutzumhüllung dienende Wendel ist leicht konisch ausgebildet, wobei das Ende mit dem größeren Wendeldurchmesser dem Wendelteil der Elektrode zugewandt ist. Das durch die konische Form sich ergebende weite Ende kann dabei leicht über die erste Biegung des Wendelteils geschoben werden, während das andere enge Ende der Schutzwendel einen festen Halt auf dem Schaftteil findet.The coil serving as a protective sheath is slightly conical, the end with the larger coil diameter facing the coil part of the electrode. The wide end resulting from the conical shape can easily be pushed over the first bend of the helical part, while the other narrow end of the protective helix finds a firm hold on the shaft part.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht.

  • Figur 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit zweiseitig gequetschtem Entladungsgefäß.
  • Figur 2 zeigt eine Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß Figur
  • Figur 3 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einseitig gequetschtem Entladungsgefäß.
  • Figur 4 zeigt eine Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß Figur 3.
The invention is illustrated by the following exemplary embodiments.
  • FIG. 1 shows the construction of a high-pressure discharge lamp according to the invention with a discharge vessel squeezed on both sides.
  • FIG. 2 shows an electrode for a high-pressure discharge lamp according to FIG
  • FIG. 3 shows the construction of a high-pressure discharge lamp according to the invention with a discharge vessel squeezed on one side.
  • FIG. 4 shows an electrode for a high-pressure discharge lamp according to FIG. 3.

Die in Figur 1 dargestellte 70-W-Hochdruckentladunglampe 1 besteht aus einem zweiseitig gequetschten Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, das von einem Außenkolben 3 umschlossen ist. Die Elektroden 4, 5 - schematisch dargestellt - sind mittels Folien 6, 7 gasdicht in das Entladungsgefäß 2 eingeschmolzen und über die Stromzuführungen 8, 9, die Dichtungsfolien 10, 11 des Außenkolbens 3 und über weitere kurze Stromzuführungen mit den elektrischen Anschlüssen der Keramiksockel (R7s) 12, 13 verbunden. In eine Quetschung des Entladungsgefäßes 2 ist zusätzlich - über ein Drahtstück - ein auf einem Metallplättchen aufgebrachtes Gettermaterial 14 potentialfrei eingeschmolzen. Die Enden 15, 16 des Entladungsgefäßes 2 sind mit einem wärmereflektierenden Belag versehen. Als Füllung enthält das Entladungsgefäß 2 neben Quecksilber und einem Edelgas Metalljodide und -bromide von Natrium, Zinn, Thallium, Indium und Lithium. Die Lampe 1 - mit einer Leistungsaufnahme von 70 W - weist bei einem Nennstrom von 0,9 A eine Lichtausbeute von 70 lm/W auf.The 70 W High-pressure discharge lamp 1 consists of a two-sided squeezed discharge vessel 2 made of quartz glass, which is enclosed by an outer bulb 3. The electrodes 4, 5 - shown schematically - are melted gas-tight into the discharge vessel 2 by means of foils 6, 7 and via the current leads 8, 9, the sealing foils 10, 11 of the outer bulb 3 and via further short current leads with the electrical connections of the ceramic base (R7s ) 12, 13 connected. In a pinch of the discharge vessel 2, a getter material 14 applied to a metal plate is additionally melted potential-free via a piece of wire. The ends 15, 16 of the discharge vessel 2 are provided with a heat-reflecting coating. In addition to mercury and a noble gas, the discharge vessel 2 contains metal iodides and bromides of sodium, tin, thallium, indium and lithium as the filling. The lamp 1 - with a power consumption of 70 W - has a luminous efficacy of 70 lm / W at a nominal current of 0.9 A.

Figur 2 zeigt eine Elektrode 4, 5 mit einer umhüllenden Schutzwendel 17, wie sie in der Hochdruckentladungslampe 1 gemäß Figur 1 eingebaut ist. Die Elektrode 4, 5 selbst besteht aus einem einzigen Drahtstück mit einem Drahtdurchmesser von 0,4 mm. Sie setzt sich aus einem Schaftteil 8 von 4,9 mm Länge und einem Wendelteil 9 mit 3 1/2 Windungen von 2,7 mm Höhe zusammen. Die lichte Weite zwischen den einzelnen Windungen des Wendelteils 9 - mit einem inneren Durchmesser von 1 mm - beträgt 0,15 bis 0,25 mm. Die Elektrode 4, 5 besteht aus Wolfram, das mit 0,7 Thoriumdioxid angereichert ist, und enthält keinen Emitter.FIG. 2 shows an electrode 4, 5 with an enveloping protective filament 17, as is installed in the high-pressure discharge lamp 1 according to FIG. 1. The electrode 4, 5 itself consists of a single piece of wire with a wire diameter of 0.4 mm. It is composed of a shaft part 8 of 4.9 mm in length and a spiral part 9 with 3 1/2 turns of 2.7 mm in height. The clear width between the individual turns of the spiral part 9 - with an inner diameter of 1 mm - is 0.15 to 0.25 mm. The electrode 4, 5 consists of tungsten, which is enriched with 0.7 thorium dioxide, and contains no emitter.

Die Schutzwendel 17 ist aus reinem WolframDraht mit einem Drahtdurchmesser von 0,1 mm und weist mit ihren vierzehn dicht aneinanderliegenden Windungen eine Höhe von 1,4 mm auf. Die Schutzwendel 17 ist konisch geformt, wobei der Öffnungswinkel 2° beträgt. Das eine Ende 20 der Schutzwendel 17 mit dem kleineren Innendurchmesser von 0,35 mm (vor der Montage) haftet fest auf dem Schaftteil 18 und ist mit einer Windung in das Entladungsgefäß 2 eingeschmolzen. Das andere Ende 21 der Schutzwendel 17 mit dem größeren Innendurchmesser ist über die erste Biegung des Wendelteils 19 der Elektrode 4, 5 gezogen.The protective helix 17 is made of pure tungsten wire with a wire diameter of 0.1 mm and, with its fourteen closely adjacent turns, has a height of 1.4 mm. The protective helix 17 is conically shaped, the opening angle being 2 °. One end 20 of the protective helix 17 with the smaller inside diameter of 0.35 mm (before assembly) adheres firmly to the shaft part 18 and is melted into the discharge vessel 2 with one turn. The other end 21 of the protective coil 17 with the larger inner diameter is pulled over the first bend of the coil part 19 of the electrode 4, 5.

In Figur 3 ist der Aufbau eines einseitig gequetschten Entladungsgefäßes 23 aus Quarzglas einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe 22 mit einer Leistungsaufnahme von ca. 35 W dargestellt. Die Elektroden 25, 26 - schematisch dargestellt - sind in das Entladungsgefäß 23 eingeschmolzen und über Dichtungsfolien 27, 28 mit den Stromzuführungen 29, 30 verbunden. Die Füllungselemente des Entladungsgefäßes 23 entsprechen denen der oben aufgeführten 7-W-Hochdruckentladungslampe 1.FIG. 3 shows the construction of a discharge vessel 23 made of quartz glass and squeezed on one side of a high-pressure discharge lamp 22 according to the invention with a power consumption of approximately 35 W. The electrodes 25, 26 - shown schematically - are melted into the discharge vessel 23 and connected to the power supply lines 29, 30 via sealing foils 27, 28. The filling elements of the discharge vessel 23 correspond to those of the 7 W high-pressure discharge lamp 1 listed above.

Figur 4 zeigt eine Elektrode 25 des einseitig gequetschten Entladungsgefäßes 23 gemäß Figur 3. Die Elektrode 25 mit einer Höhe von 8 mm besteht aus einem einzigen Drahtstück mit einem Drahtdurchmesser von 0,25 mm. Sie besitzt einen Schaftteil 37 und einen Wendelteil 38 mit 2 1/4 Windungen, wobei letzterer eine Höhe von 0,9 mm aufweist. Die lichte Weite zwischen den einzelnen Windungen des Wendelteils 38 - mit einem inneren Durchmesser von 0,3 mm - beträgt 0,1 mm. Der Wendelteil 38 ist gegenüber dem Schaftteil 37 um 90° abgewinkelt. Auch diese Elektrode 25 besteht aus mit 0,7 % Thoriumdioxid angereichertem Wolfram und enthält keinen Emitter.FIG. 4 shows an electrode 25 of the discharge vessel 23 squeezed on one side according to FIG. 3. The electrode 25 with a height of 8 mm consists of a single piece of wire with a wire diameter of 0.25 mm. It has a shaft part 37 and a helical part 38 with 2 1/4 turns, the latter having a height of 0.9 mm. The clear width between the individual turns of the helical part 38 - with an inner diameter of 0.3 mm - is 0.1 mm. The helical part 38 is angled by 90 ° with respect to the shaft part 37. This electrode 25 also consists of tungsten enriched with 0.7% thorium dioxide and contains no emitter.

Claims (6)

1. High-pressure discharge lamp with a power of less than 100 w whose discharge container (2, 23), in particlar composed of quartz glass, contains, in addition to a filling of mercury and also additives of metal halides and noble gas, two hermetically seated electrodes (4,5; 25, 26) composed of high-melting metal, each electrode (4, 5; 25, 26) having the following characteristics:
- the electrode (4, 5; 25, 26) is made up of a straight shank part (18, 37) facing the seal and a second part (19, 38) contructed as a coil and facing the discharge,
- shank section (18,37) and coil section (19, 38) consist of a single piece of wire with constant wire diameter,
- the axis of the coil section (19,38) extends in the direction of the discharge arc,
- the end of the shank section (18, 37) facing away from the coil section (19, 38) is sealed direclty into the discharge container (2, 23),
- the shank section (18, 37) is surrounded by a sheath which is sealed by means of the end facing away from the discharge into the discharge container,

characterized in that adjacent windings of the coil section (19, 38) do not touch each other and in that the sheathing consists of high-melting metal.
2. High-pressure discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the axis of the coil section (19) forms essentially a straight line with the shaft section (18) of the electrode (4, 5).
3. High-pressure discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the axis of the coil section (38) and the shaft section (37) of the electrode (25, 26) form an angle of about 90°.
4. High-pressure discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the end of the sheathing facing the discharge extends at least right up into the first winding of the coil section (19) of the electrode (4, 5).
5. High-pressure discharge lamp according to one of the Claims 1 to 4, characterized in that the sheathing consists of a coil (17) whose individual windings are situated close together.
6. High-pressure discharge lamp according to Claim 5, characterized in that the coil (17) serving as sheathing is constructed slightly conically, the end (21) with the greater coil diameter facing the coil section (19) of the electrode (4, 5).
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