EP0269957A2 - Einseitig gequetschte Hochdruckentladungslampe - Google Patents

Einseitig gequetschte Hochdruckentladungslampe Download PDF

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EP0269957A2
EP0269957A2 EP87117106A EP87117106A EP0269957A2 EP 0269957 A2 EP0269957 A2 EP 0269957A2 EP 87117106 A EP87117106 A EP 87117106A EP 87117106 A EP87117106 A EP 87117106A EP 0269957 A2 EP0269957 A2 EP 0269957A2
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EP
European Patent Office
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core pin
discharge lamp
pressure discharge
lamp according
electrodes
Prior art date
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EP87117106A
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English (en)
French (fr)
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EP0269957A3 (en
EP0269957B1 (de
Inventor
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
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Publication date
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Publication of EP0269957A3 publication Critical patent/EP0269957A3/de
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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 is based on a high-pressure discharge lamp squeezed on one side according to the preamble of claim 1.
  • Such high-pressure discharge lamps are known from DE-OS 32 32 207 and 32 42 840. They are characterized by relatively low powers (35 W - 150 W), so that they can also be used for interior lighting.
  • the object of the invention is to improve the life behavior of these lamps and to reduce the disturbing power fluctuations.
  • a major advantage of the invention is that the corrosion of the electrodes is greatly restricted by the installation of a core pin.
  • the mechanism responsible for this has not yet been elucidated.
  • the change in the temperature profile along the electrodes caused by the core pin presumably results in a positive change around the halogen cycle, as a result of which the tungsten mining no longer takes place predominantly at the relatively cold places on the electrode shaft near the pinch.
  • the installation of the core pin also advantageously leads to an increased heat capacity of the electrodes, in particular in the area of the helical part.
  • the heat dissipation along the electrode shaft is low because the diameter of the electrode wire can be kept small. Overall, this results in a more uniform temperature distribution in the discharge volume, which reduces the dependence of the color temperature on the burning position.
  • the time from electrical breakdown to arc acceptance is shortened, so that the ignitability of the lamp is improved.
  • the increased heat capacity also reduces the amplitude of the periodic temperature fluctuations at the electrodes linked to the frequency of the alternating voltage and thus lowers the re-ignition peak.
  • Another advantage of the invention is that the core pin mechanically stabilizes the helical part and prevents it from bending. The fluctuations in performance that have previously occurred are therefore largely eliminated.
  • the invention enables a targeted influencing and optimization of important parameters in the case of metal halide discharge lamps which are pinched on one side.
  • a particularly advantageous ratio between the high heat capacity at the electrode tip (i.e. in the area of the coil part) and low heat dissipation along the electrode shaft can be achieved if the core factor of the electrode is ⁇ 100%.
  • the core factor is given by the ratio between the diameter of the core pin and the diameter of the electrode wire (see e.g. U.S. Patent No. 4,208,609).
  • the tip and shaft of the electrode are made from a single piece of wire.
  • This wire is doped with a substance with a low electron work function (ThO2).
  • ThO2 low electron work function
  • the lowest possible thorium content is desirable in order not to falsify the color spectrum of the lamp.
  • the use of a separate core pin allows only the area of the electrode tip to be detached. This prevents maloperation, in which the arc is formed between the two electrode shafts in the vicinity of the pinch seal. With conventional lamps, the inevitable co-doping of the shaft made this malfunction easier. Doping the core pin without doping the electrode shaft increases the reliability of lamp operation.
  • a further advantage results if the core pin protrudes on the end of the helical part facing the discharge. Since the core pin has a relatively small diameter in the case of small-watt lamp versions (for example 35 W), the arc attachment becomes relieved and stabilized. The same goal has hitherto been achieved in the case of lamps pinched on both sides in that a filament is pushed onto a straight electrode shaft. The insertion of a core pin is, however, much cheaper in terms of manufacturing technology, since it can be attached by simply clamping.
  • the core pin ends on the discharge side with the tip of the filament part.
  • the attachment can either be done by simply clamping or by fusing the core pin and the spiral part at the discharge end. This forms a dome, which in turn enables a stable arch approach.
  • the core pin advantageously also protrudes from the end of the coil part facing away from the discharge.
  • the temperature in this region of the vessel volume close to the wall can be regulated in a simple manner - by the length of the protruding part of the core pin.
  • undesirable cooling points can thereby be avoided.
  • the corrosion-inhibiting effect of the core pin proves to be particularly advantageous in lamps with fillings, the additives of which have a very high chemical aggressiveness towards built-in parts; this applies in particular to tin halides, which are required to achieve warm light colors.
  • FIG. 1 shows the construction of a high-pressure discharge lamp 1 with a power consumption of 150 W.
  • the lamp 1 consists of a discharge vessel 2 made of quartz glass, which is squeezed on one side and is enclosed by an outer bulb 3, also made of quartz glass, which is also squeezed on one side.
  • the electrodes 4, 5 (in a schematic representation) are gas-tight into the discharge vessel 2 by means of foils 6, 7 melted down and connected to the electrical connections of a ceramic base (not shown) via the current leads 8, 9, the sealing foils 10, 11 of the outer bulb 3 and via further short current leads 12, 13.
  • a getter material 14 which has been broken open on a metal plate is additionally melted potential-free - via a piece of wire.
  • the discharge vessel 2 In addition to mercury (15 mg) and an inert gas, the discharge vessel 2 also contains metal iodides and bromides of sodium, tin, thallium, indium and lithium (a total of 2.3 mg of metal halides and an additional 0.2 mg of tin).
  • the operating pressure is approx. 35 bar.
  • the lamp 1 has a luminous efficacy of 83 lm / W at a nominal current of 1.8 A.
  • FIG. 2 shows an electrode 4, 5 according to the invention for the high-pressure discharge lamp of FIG. 1. It has a straight shaft 15 of 8.7 mm in length and an integrally formed spiral part 16 with 2 1/4 turns with an outer diameter of 1.50 mm, wherein the shaft 15 and the helical part 16 consist of a single piece of wire with a wire diameter of 0.5 mm.
  • the helical part 16 is angled by approximately 90 ° with respect to the shaft 15, as a result of which the discharge runs transversely to the two shafts 15.
  • the clear width between the turns of the spiral part 16 - with an inner diameter of 0.45 mm - is 0 , 05 mm.
  • the electrodes 4, 5 consist of undoped tungsten and contain no emitter.
  • the core pin 17 is thus also arranged almost at a 90 ° angle to the shaft 15.
  • the core pin 17 has a length of 1.9 mm and a diameter of 0.50 mm, so that the core factor is 100%.
  • the end of the core pin 17 facing the discharge ends with the tip of the coil part 16, the electrode spacing being 6.5 mm. At the end of the coil part facing away from the discharge, the core pin 17 projects 0.2 mm.
  • the core pin 17 is fastened in the helical part 16 in a very simple manner by pure clamping.
  • FIG. 3 shows a side view of this electrode 4, 5 rotated by 90 °.
  • the central axis of the spiral part 16, including the core pin 17, is laterally offset against the shaft 15. This is due to the fact that the spiral part 16 and shaft 15 are made in one piece, the shaft 15 being guided tangentially away from the spiral part 16 during the spiraling process.
  • the two electrodes 4, 5 are arranged in the lamp so that the central axes of the two filament parts are aligned with one another.
  • FIG. 4 Another possibility of attachment is shown in Figure 4.
  • the core pin 17 (diameter 0.5 mm) is fused on the discharge side to the spiral part 16 (inner diameter 0.55 mm).
  • This type of fastening has the advantage that the tolerances in the dimensions of the core pin 17 and the helical part 16 are significantly less critical.
  • the melting process at the tip of the electrode results in a crest 18, which ensures a stable arc set.
  • the electrode shape previously used corresponds to the embodiment described in FIG. 2, but without a core pin.
  • a comparison of the operating behavior of lamps with and without a core pin provides the following results:
  • the electrode corrosion in the lamp is significantly reduced.
  • the average lifespan could be increased by about 20% compared to lamps without a core pin.
  • the temperature curve along the electrodes is shown in FIG. 5.
  • the corresponding measuring points are marked in FIG. 2.
  • the temperature drop from the arc (at the tip of the core pin, measuring point a) to the end of the coil (measuring point b, c) is significantly lower than in the case of the electrode without a core pin, in accordance with the greater heat capacity in the area of the coil part 16 (Curve II).
  • the temperature drop in the area of the shaft (measuring points d, e; measuring point e is near the inner wall of the pinch) is much more pronounced for the electrode with a core pin (curve I), which results in reduced heat dissipation along the shaft 15 to the pinch corresponds.
  • the protruding part of the core pin (measuring point c ⁇ ) facing away from the discharge shows an abnormal temperature behavior, since here the temperature rises again somewhat compared to measuring point c. The observed reduced electrode corrosion is probably related to this significantly changed temperature profile.
  • Figure 6 shows a comparison of the power fluctuations of the two lamp types.
  • the absolute value of the internal voltage is about 100 V.
  • Typical for electrodes without a core pin (curve II) is the sharp drop in internal voltage (max. 12%) during the first thousand hours of operation. This behavior is caused by a reduction in the electrode spacing due to the bending of the helix wire.
  • the improved stabilization for electrodes with a core pin (curve I) is evident in the significantly lower drop in the operating voltage (max. 2.5%).
  • the electrodes 4, 5 are made from an undoped tungsten wire with a wire diameter of 0.25 mm.
  • the straight shaft 15 has a length of 5.7 mm and the molded spiral part 16 with 1 1/4 turns has a height of 0.80 mm.
  • the core pin 17 (made of 0.7% ThO2-enriched tungsten) has a length of 1.2 mm and a diameter of 0.3 mm, so that the core factor is 120%; it protrudes 0.3 mm beyond the helical part 16 with its end facing the discharge, the electrode spacing is 4 mm.
  • the core pin 17 protrudes by 0.2 mm.
  • the filling of the discharge vessel is similar to the first exemplary embodiment, but the bromine has been replaced by iodine and an additional excess of tin has been introduced.
  • This lamp also shows similarly improved operating properties as the lamp shown in the first exemplary embodiment.
  • fillings with other metals and halides can also be used, for example, a filling with iodides of sodium and thallium and several rare earths (Dy, Ho, Tm) achieves a higher color temperature.
  • iodides of sodium and thallium and several rare earths Dy, Ho, Tm
  • the exact dimensions of the electrodes depend on the geometry of the discharge vessel and the power consumption of the lamp. A compromise must be found between the containment of electrode corrosion and good ignitability.
  • the composition of the lamp fill also influences the electrode dimensions.

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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

Einseitig gequetschte Hochdruckentladungslampe kleiner Leistung, bei der die beiden Elektroden (4, 5) aus geraden, zueinander parallelen Schäften (15) und an den Schäften (15) angeformten Wendelteilen (16) bestehen. Die Wendelteile sind jeweils gegenüber dem Schaft (15) um etwa 90° abgewinkelt und stehen sich gegenüber. Jedes Wendelteil (16) ist mit einem Kernstift (17) ausgestattet. Figur 2.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer einseitig gequetsch­ten Hochdruckentladungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Hochdruckentladungslampen sind aus den DE-OS 32 32 207 und 32 42 840 bekannt. Sie zeichnen sich durch relativ niedrige Leistungen (35 W - 150 W) aus, so daß sie auch für die Innenraumbeleuchtung eingesetzt werden können.
  • Die Lebensdauer dieser Lampen ist dadurch einge­schränkt, daß die aggressive Füllung eine schnelle Korrosion der Elektroden bewirkt. Besonders stark tritt dieses Problem bei Füllungen auf, die einen hohen Anteil an Zinnhalogeniden enthalten. Des weiteren hat sich gezeigt, daß sich im Betrieb auf­grund der hohen Belastung der gewendelte Teil der Elektroden verbiegt, wodurch sich der Elektrodenab­stand verändert. Es treten daher im Betrieb der Lampe störende Leistungsschwankungen auf.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Lebensdauerverhalten dieser Lampen zu verbessern und die störenden Leistungsschwankungen zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge­staltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Korrosion der Elektroden durch den Einbau eines Kernstifts stark eingeschränkt wird. Der dafür verantwortliche Mechanismus ist noch nicht aufgeklärt. Vermutlich bedingt die durch den Kernstift hervorge­rufene Änderung des Temperaturprofils entlang der Elektroden eine positive Veränderung um Halogenkreis­lauf, wodurch sich der Wolframabbau nicht mehr über­wiegend an den relativ kalten Stellen am Elektroden­schaft in der Nähe der Einquetschung vollzieht.
  • Der Einbau des Kernstifts führt außerdem vorteilhaft zu einer erhöhten Wärmekapazität der Elektroden insbesondere im Bereich des Wendelteils. Gleichzeitig ist die Wärmeableitung entlang des Elektrodenschafts gering, da der Durchmesser des Elektrodendrahtes klein gehalten werden kann. Insgesamt ergibt sich dadurch zum einen eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Entladungsvolumen, wodurch die Abhängigkeit der Farb­temperatur von der Brennlage reduziert wird. Zum anderen wird die Zeit vom elektrischen Durchschlag bis zur Bogenübernahme verkürzt, so daß die Zündwilligkeit der Lampe verbessert wird. Die erhöhte Wärmekapazität vermindert zudem auch die Amplitude der mit der Frequenz der Wechselspannung verknüpften periodischen Temperaturschwankungen an den Elektroden und erniedrigt damit die Wiederzündspitze.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Kernstift das Wendelteil mechanisch stabilisiert und dessen Verbiegen verhindert. Die bisher auftre­tenden Leistungsschwankungen werden deshalb weitgehend beseitigt.
  • Die Erfindung ermöglicht eine gezielte Beeinflussung und Optimierung wichtiger Parameter bei einseitig gequetschten Metallhalogenidentladungslampen. Ein besonders vorteilhaftes Verhältnis zwischen hoher Wärmekapazität an der Elektrodenspitze (d.i. im Bereich des Wendelteils) und geringer Wärmeableitung entland des Elektrodenschaftes läßt sich erzielen, wenn der Kernfaktor der Elektrode ≧ 100 % ist. Der Kernfaktor ist durch das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Kernstifts und dem Durchmesser des Elektrodendrahtes gegeben (vgl. z.B. US-PS 4 208 609).
  • Bei konventionellen Lampen sind Spitze und Schaft der Elektrode aus einem Stück Draht gefertigt. Dieser Draht ist mit einer Substanz mit geringer Elektronen­austrittsarbeit (ThO₂) dotiert. Ein möglichst geringer Thoriumgehalt ist wünschenswert, um nicht das Farbspektrum der Lampe zu verfälschen. Die Verwendung eines separaten Kernstifts erlaubt es, nur den Bereich der Elektrodenspitze zu dptieren. Dadurch wird ein Fehlbetrieb verhindert, bei dem der Bogen sich zwischen den beiden Elektrodenschäften in der Nähe der Quetschdichtung ausbildet. Bei konventionellen Lampen erleichterte die unvermeidliche Mit-Dotierung des Schaftes diese Fehlfunktion. Durch Dotierung des Kernstiftes, ohne jedoch gleichzeitig den Elektroden­schaft zu dotieren, wird daher die Zuverlässigkeit des Lampenbetriebs erhöht.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Kernstift auf dem der Entladung zugewandten Ende des Wendel­teils übersteht. Da bei kleinwattigen Lampenversionen (z.B. 35 W) der Kernstift einen relative kleinen Durchmesser aufweist, wird somit der Bogenansatz erleichtert und stabilisiert. Dasselbe Ziel wird bisher bei zweiseitig gequetschten Lampen dadurch erreicht, daß auf einen geraden Elektrodenschaft eine Wendel aufgeschoben wird. Das Einsetzen eines Kernstifts ist jedoch herstellungstechnisch wesentlich günstiger, da hier die Befestigung durch einfaches Klemmen erfolgen kann.
  • Bei höherwattigen Lampenversionen (z.B. 150 W) mit relativ großem Durchmesser des Kernstifts ist es dagegen vorteilhaft, wenn der Kernstift entladungs­seitig mit der Spitze des Wendelteils abschließt. Die Befestigung kann hier entweder durch einfaches Klemmen erfolgen oder durch Verschmelzen von Kernstift und Wendelteil am entladungsseitigen Ende. Dabei bildet sich eine Kuppe, die wiederum einen stabilen Bogenansatz ermöglicht.
  • Der Kernstift steht vorteilhaft auch an dem der Entladung abgewandten Ende des Wendelteils über. Dadurch läßt sich die Temperatur in diesem wandnahen Bereich des Gefäßvolumens auf einfache Weise - durch die Länge des überstehenden Teils des Kern­stifts - regeln. Insbesondere können dadurch uner­wünschte Kühlstellen vermieden werden.
  • Besonders vorteilhaft erweist sich die korrosions­hemmende Wirkung des Kernstifts bei Lampen mit Füllungen, deren Zusätze eine sehr hohe chemische Aggressivität gegenüber Einbauteilen aufweisen; dies gilt insbesondere für Zinnhalogenide, die zum Erzielen warmer Lichtfarben benötigt werden.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Es zeigt
    • Figur 1 eine Hochdruckentladungslampe mit einseitig gequetschtem Entladungsgefäß
    • Figur 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektrode für die Hochdruckentladungslampe der Figur 1
    • Figur 3 eine um 90° gedrehte Ansicht der in Figur 2 gezeigten Elektrode
    • Figur 4 ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektrode
    • Figur 5 einen Vergleich des Temperaturverlaufs entlang von Elektroden gemäß Figur 2, die entweder mit oder ohne Kernstift ausgerüstet sind
    • Figur 6 einen Vergleich der Abweichung von der ursprünglichen Brennspannung als Funktion der Betriebsdauer für dieselben Elektrodenformen
    • Figur 7 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Elektrode
  • In Figur 1 ist der Aufbau einer Hochdruckentladungs­lampe 1 mit einer Leistungsaufnahme von 150 W gezeigt. Die Lampe 1 besteht aus einem einseitig gequetschten Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, das von einem ebenfalls einseitig gequetschten Außenkolben 3, ebenfalls aus Quarzglas, umschlossen ist. Die Elek­troden 4, 5 (in schematischer Darstellung) 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 12, 13 mit den elek­trischen Anschlüssen eines Keramiksockels (nicht gezeigt) verbunden. In die Quetschung des Entla­dungsgefäßes 2 ist zusätzlich - über ein Drahtstück - ein auf einem Metallplättchen aufgebrachres Getter­material 14 potentialfrei eingeschmolzen. Als Füllung enthält das Entladungsgefäß 2 neben Quecksilber (15 mg) und einen Edelgas auch Metalljodide und -bromide von Natrium, Zinn, Thallium, Indium und Lithium (insgesamt 2,3 mg Metallhalogenide und zusätzlich 0,2 mg Zinn). Der Betriebsdruck beträgt ca. 35 bar. Die Lampe 1 weist bei einem Nennstrom von 1,8 A eine Lichtausbeute von 83 lm/W auf.
  • Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Elektrode 4, 5 für die Hochdruckentladungslampe der Figur 1. Sie weist einen geraden Schaft 15 von 8,7 mm Länge und ein ange­formtes Wendelteil 16 mit 2 1/4 Windungen mit einem Außendurchmesser von 1,50 mm auf, wobei der Schaft 15 und das Wendelteil 16 aus einem einzigen Drahtstück mit einem Drahtdurchmesser von 0,5 mm bestehen. Das Wendelteil 16 ist gegenüber dem Schaft 15 um etwa 90° abgewinkelt, wodurch die Entladung quer zu den beiden Schäften 15 verläuft. (Aus fertigungstechnischen Gründen ist das Wendelteil um weniger als 90° abgewinkelt; der genaue Wert hängt vom Durchmesser des Elektrodendrahtes und der Wendelsteigung ab.) Die lichte Weite zwischen den Windungen des Wendelteils 16 - mit einem inneren Durchmesser von 0,45 mm - beträgt 0,05 mm. Die Elektroden 4, 5 bestehen aus undotiertem Wolfram und enthalten keinen Emitter. In den Windungen des Wendelteils 16 ist ein Kernstift 17 aus Wolfram, das mit 0,7 Gew.-% Thoriumdioxid angereichert ist, eingesetzt. Der Kernstift 17 ist somit ebenfalls nahezu im 90°-Winkel zum Schaft 15 angeordnet. Der Kernstift 17 hat eine Länge von 1,9 mm und einen Durchmesser von 0,50 mm, so daß der Kernfacktor 100 % beträgt. Der Kernstift 17 schließt dabei mit seinem der Entladung zugewandten Ende mit der Spitze des Wendelteils 16 ab, wobei der Elektrodenabstand 6,5 mm beträgt. An dem der Entladung abgewandten Ende des Wendelteils steht der Kernstift 17 0,2 mm über. Die Befestigung der Kernstifts 17 im Wendelteil 16 erfolgt dabei in denkbar enfacher Weise durch reines Klemmen.
  • Eine um 90° gedrehte Seitenansicht dieser Elektrode 4, 5 zeigt Figur 3. Die Mittelachse des Wendelteils 16 einschließlich des Kernstifts 17 ist seitlich gegen den Schaft 15 versetzt. Dies rührt daher, daß Wendel­teil 16 und Schaft 15 aus einem Stück gefertigt sind, wobei der Schaft 15 beim Wendelvorgang tangential vom Wendelteil 16 weggeführt ist. Infolgedessen werden die beiden Elektroden 4, 5 in der Lampe so angeordnet, daß die Mittelachsen der beiden Wendelteile zueinander ausgerichtet sind.
  • Eine andere Möglichkeit der Befestigung ist in Figur 4 gezeigt. Dabei ist der Kernstift 17 (Durchmesser 0,5 mm) entladungsseitig mit dem Wendelteil 16 (Innen­durchmesser 0,55 mm) verschmolzen. Diese Art der Befestigung bietet den Vorteil, daß die Toleranzen in den Abmessungen des Kernstiftes 17 und des Wendel­teils 16 wesentlich unkritischer sind. Außerdem ergibt sich durch den Schmelzvorgang an der Elektrodenspitze eine Kuppe 18, die einen stabilen Bogensatz gewährleistet.
  • Die früher verwendete Elektrodenform entspricht der in Figur 2 beschriebenen Ausführungsform, jedoch ohne Kernstift. Ein Vergleich des Betriebsverhaltens von Lampen mit und ohne Kernstift liefert folgende Ergebnisse:
  • Bei Verwendung von Elektroden mit Kernstift ist die Elektrodenkorrosion in der Lampe deutlich herabge­setzt. Die mittlere Lebensdauer konnte um etwa 20 % gegenüber Lampen ohne Kernstift gesteigert werden.
  • Den Temperaturverlauf entlang der Elektroden zeigt Figur 5. Die entsprechenden Meßpunkte sind in Figur 2 markiert. Bei Verwendung von Elektroden mit Kernstift (Kurve I) ist entsprechend der größeren Wärmekapazität im Bereich des Wendelteils 16 der Temperaturabfall vom Bogenansatz (an der Kernstiftspitze, Meßpunkt a) bis zum Ende der Wendel (Meßpunkt b, c) deutlich geringer als bei der kernstiftlosen Elektrode (Kurve II). Dagegen ist der Temperaturabfall im Bereich des Schaftes (Meßpunkte d, e; der Meßpunkt e liegt in der Nähe der Innenwand der Quetschung) bei der Elektrode mit Kernstift (Kurve I) wesentlich stärker ausgeprägt, was einer reduzierten Wärmeableitung entlang des Schaftes 15 zur Quetschung hin entspricht. Der von der Entladung abgewandte, überstehende Teil des Kernstifts (Meßpunkt cʹ) zeigt ein anomales Temperaturverhalten, da hier die Temperatur gegenüber dem Meßpunkt c wieder etwas ansteigt. Die beobachtete reduzierte Elektroden­korrosion hängt wahrscheinlich mit diesem deutlich veränderten Temperaturverlauf zusammen.
  • Einen Vergleich der Leistungsschwankungen der beiden Lampentypen zeigt Figur 6. Als Maß für die Leistungs­ schwankungen dient die Variation Δ UB der Brenn­spannung UB (in Prozent); der absolute Wert der Brennspannung beträgt dabei etwa 100 V. Typisch für Elektroden ohne Kernstift (Kurve II) ist dabei der starke Abfall der Brennspannung (max. 12 %) während der ersten tausend Stunden Betriebsdauer. Dieses Verhalten wird durch eine Verringerung des Elektro­denabstands infolge des Verbiegens des Wendeldrahtes hervorgerufen. Die verbesserte Stabilisierung bei Elektroden mit Kernstift (Kurve I) zeigt sich in dem wesentlich geringeren Abfall der Brennspannung (max. 2,5 %).
  • Ein Maß für die Beurteilung der Zündwilligkeit ist das Verhältnis (UW/UB) von Wiederzündspannung (UW) zu Brennspannung (UB) einer Lampe. Je kleiner dieses Verhältnis ist, umso besser ist die Bogenübernahme. Bei den Lampen, deren Elektrode einen Kernstift enthält, ist erwartungsgemäß die Zündwilligkeit besser (UW/UB = 1,52) als bei Lampen mit kernstiftlosen Elektroden (UW/UB = 1,56).
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Hoch­druckentladungslampe, die jedoch nur 35 W Leistungs­aufnahme besitzt, sind die Elektroden 4, 5 (Figur 7) aus einem undotierten Wolframdraht mit einem Draht­durchmesser von 0,25 mm hergestellt. Der gerade Schaft 15 hat eine Länge von 5,7 mm und das angeformte Wendelteil 16 mit 1 1/4 Windungen hat eine Höhe von 0,80 mm. Der Kernstift 17 (aus mit 0,7 % ThO₂ angereichertem Wolfram) hat eine Länge von 1,2 mm und einen Durchmesser von 0,3 mm, so daß der Kernfaktor 120 % beträgt; er steht mit seinem der Entladung zugewandten Ende 0,3 mm über das Wendelteil 16 über, wobei der Elektrodenabstand 4 mm beträgt. An dem der Entladung abgewandten Ende steht der Kernstift 17 um 0,2 mm über. Die Füllung des Entladungsgefäßes ist ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch ist das Brom durch Jod ersetzt und ein zusätzlicher Überschuß an Zinn eingebracht. Auch diese Lampe zeigt ähnlich verbesserte Betriebseigenschaften wie die im ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Lampe.
  • Zur Erzielung anderer Farbtemperaturen und Lichtfarben können auch Füllungen mit anderen Metallen und Halo­geniden verwendet werden, beispielsweise wird durch eine Füllung mit Jodiden des Natrium und Thallium sowie mehrerer Seltener Erden (Dy, Ho, Tm) eine höhere Farbtemperatur erzielt.
  • Die genauen Abmessungen der Elektroden einschließlich des jeweils zu verwendenden Kernstiftes hängen von der Geometrie des Entladungsgefäßes und der Leistungs­aufnahme der Lampe ab. Es muß dabei ein Kompromiß zwischen der Eindämmung der Elektrodenkorrosion und guter Zündwilligkeit gefunden werden. Dabei hat auch die Zusammensetzung der Lampenfüllung Einfluß auf die Elektrodenabmessungen.

Claims (9)

1. Einseitig gequetschte Hochdruckentladungslampe kleiner Leistung mit folgenden Merkmalen:
- ein Entladungsgefäß (2) aus Quarzglas, das eventuell von einem Außenkolben (3) umgeben ist
- einer Füllung aus Quecksilber und Edelgas mit Zusätzen an Metallen und/oder deren Halogeniden
- zwei Elektroden (4, 5) mit geraden, zueinander parallelverlaufenden Schäften (15) und an den Schäften (15) angeformten Wendelteilen (16), die jeweils gegenüber dem Schaft (15) um etwa 90° ab­gewinkelt sind und sich gegenüberstehen,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wendelteil (16) mit einem Kernstift (17) ausgestattet ist.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei beiden Elektroden der Kern­faktor des Systems Wendelteil (16) - Kernstift (17) ≧ 100 % ist.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4, 5) aus undo­tiertem Wolfram bestehen, während die Kernstifte (17) aus Wolfram bestehen, das mit Substanzen, die eine niedrige Elektronenaustrittsarbeit aufweisen, dotiert ist.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift (17) entladungs­ seitig mit der Spitze des Wendelteils (16) abschließt.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift (17) entladungs­seitig über das Wendelteil (16) übersteht.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift (17) im Wendelteil (16) eingeklemmt ist.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift (17) entladungs­seitig mit dem Wendelteil (16) verschmolzen ist.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstift (17) an dem der Entladung abgewandten Ende des Wendelteils (16) übersteht.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllungszusätze als wesent­lichen Bestandteil Zinn enthalten.
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