EP0316617B1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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EP0316617B1
EP0316617B1 EP88117682A EP88117682A EP0316617B1 EP 0316617 B1 EP0316617 B1 EP 0316617B1 EP 88117682 A EP88117682 A EP 88117682A EP 88117682 A EP88117682 A EP 88117682A EP 0316617 B1 EP0316617 B1 EP 0316617B1
Authority
EP
European Patent Office
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pressure discharge
discharge lamp
lamp according
discharge vessel
leaf spring
Prior art date
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EP88117682A
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English (en)
French (fr)
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EP0316617A2 (de
EP0316617A3 (en
Inventor
Joachim Dassler
Klaus Kramer
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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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
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/34—Double-wall vessels or containers

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • Such high-pressure discharge lamps can be sodium high-pressure discharge lamps with a discharge vessel made of alumina ceramic or metal halide discharge lamps with a discharge vessel made of quartz glass.
  • Such lamps with high powers previously required a stable holding frame for the discharge vessel, which is composed of many individual parts.
  • the invention has for its object to further simplify the structure of the support frame. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
  • the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that a reduction in the number of parts of the holding frame facilitates the production on a rack assembly machine. Furthermore, the problem of thermal expansion and the electrical connection is solved at the same time and undesirable vibrations are damped with almost no deflection from the lamp axis.
  • the discharge vessel 8 made of translucent aluminum oxide ceramic is arranged axially.
  • One of the supply wires 6a is connected in a manner known per se via a further U-shaped angled lead wire 9 (made of nickel with 2% manganese addition or nickel-plated iron) with the current lead 10a designed as a niobium tube for the lower, i.e. near the base electrode 11 of the discharge vessel connected.
  • the feed wire 6a is angled at a 45 ° angle so that it can be welded to the lead wire 9 at two points of contact.
  • the end of the discharge vessel 8 near the base is thus rigidly held in the lamp axis.
  • the power supply is fitted in a vacuum-tight manner into the discharge vessel by means of a ceramic end plug.
  • the second feed wire 6b is also connected in a known manner to a metal support rod 12 which is guided parallel to the discharge vessel 8 to the end of the outer bulb 2 remote from the base.
  • the feed wire 6b is also angled at a 45 ° angle and welded to the metal support rod 12, which has an end part bent at a right angle, at two points of contact.
  • the end of the metal support rod 12 which is remote from the base is angled transversely to the lamp axis and is bent into a pitch circle 13 which includes the fastening nipple 4 as a holder.
  • the diameter of the pitch circle is selected such that it lies against the end of the outer bulb remote from the base.
  • the support rod is made of nickel with a 2% manganese additive or of nickel-plated iron.
  • the electrode 14 of the discharge vessel 8, which is remote from the base, is connected to a leaf spring stamped part 15 made of stainless steel via a base supply lead 10b which is formed as a niobium tube.
  • the plane of the stamped part 15 is arranged perpendicular to the lamp axis.
  • the stamped part 15 is connected directly to the support rod 12 of the frame 5 via an angled welding plate 16 by projection welding.
  • the welding plate has three beads (humps).
  • the stamped part 15 itself is shown in an enlarged view from above in FIG. It essentially consists of a stabilizing outer frame part 17 and an intermediate part 18 arranged inside.
  • the outer frame part 17 is formed by two arms 19, which are integrally formed on one side of a plate-like extension 21, expand and end in two mutually parallel sections 20 .
  • the attachment piece 21 also has the welding plate 16 angled by 90 ° on another side for mounting on the frame.
  • the two end sections 20 are led back in a meandering shape by 180 ° in the direction of the extension piece 21 and connected to one another via the intermediate part 18.
  • the intermediate part 18 has a plate-like fastening element 22, which is provided with a central bore 23.
  • the bore 23 is arranged exactly in the lamp axis in the built-in lamp (FIG. 1).
  • the upper power supply line 10b is in turn attached to the fastening element 22 by means of projection welding, the fastening element 22 having three beads (projection) 27 (visible in FIG. 2) starting from the center for better welding of the Nb tube to the intermediate part.
  • the ceramic discharge vessel 8 expands along the lamp axis in the direction of the fastening nipple 4.
  • the leaf spring stamped part 15 can follow this expansion.
  • the distance h1 between the welding plate acting as a fixed point on the support rod and the discharge vessel expanding along the lamp axis is relatively large.
  • This long "lever travel" h1 (in FIG. 2) has two disadvantages in comparison to the preferred embodiment of the leaf spring part as a stamped part. Firstly, it leads to poorer damping behavior in the case of vibrations, and secondly, at very high temperatures and a correspondingly large expansion, the upper end of the discharge vessel can be slightly deflected laterally.
  • the "lever path” is quasi shortened by the stable frame part and essentially only the intermediate part springs against the frame part. Only about half the distance h2 (FIG. 2) between the 180 ° bend at the end section 20 and the bore 23 is to be understood as a "lever path". The shorter lever travel improves the damping properties. In addition, the lateral deflection of the discharge vessel is minimized.
  • the distance h1 is at this exemplary embodiment about 17 mm long, the distance h2 about 9 mm long.
  • the leaf spring stamped part enables a secure electrical connection between the upper power supply and the support rod of the holding frame (via the welding plate 16 and via the welding beads 27 in the vicinity of the bore 23). At the same time, it can follow the thermal expansion of the discharge vessel during operation (approx. 1 mm) and dampens unwanted vibrations.
  • Figure 3 shows another embodiment of the support frame of the high pressure sodium lamp.
  • the meaning of the reference numerals corresponds to that of FIG. 1.
  • the upper power supply 10b but also the lower power supply 10a are now connected to the holding frame 5 via a leaf spring stamped part 15.
  • the welding plate 16 of the additional stamped part 15 is connected directly to the first feed wire 6a.
  • FIG. 4 Another embodiment is shown in FIG. 4.
  • This is a metal halide high-pressure discharge lamp known per se with an outer bulb (not shown) and with an axially arranged discharge vessel 24 made of quartz glass, which has pinch seals at both ends, into which power leads 25a, b made of molybdenum wire are melted in a vacuum-tight manner.
  • Such lamps are described for example in EP-A-173 235 and in EP-A-145 072.
  • the upper power supply line 25b is again connected to the support rod 12 of the holding frame 5 via a leaf spring stamped part 15 '. It essentially corresponds again to the embodiment shown in FIG. Due to the much smaller diameter of the molybdenum wire (approx.
  • the fastening element 22 ' is equipped with a welding plate 26 angled by 90 °, on which the power supply 25b is attached.
  • the welding plate 26 is similar to the welding plate 16 'on the frame side.
  • This type of attachment can also be used in high-pressure sodium lamps which, instead of a tubular current supply, have a current supply made of wire (cf., for example, EP-A-160 445).
  • a getter ring and / or a getter pellet can be attached in the outer bulb.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckentladungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei derartigen Hochdruckentladungslampen kann es sich um Natriumhochdruckentladungslampen mit einem Entladungsgefäß aus Aluminiumoxidkeramik oder um Metallhalogenidentladungslampen mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas handeln.
  • Derartige Lampen mit hohen Leistungen (z.B. 250 W) benötigen bisher ein stabiles Haltegestell für das Entladungsgefäß, das aus vielen Einzelteilen zusammengesetzt ist.
  • Besonders bei Natriumhochdruckentladungslampen tritt das Problem auf, daß das keramische Entladungsgefäß einen außerordentlich hohen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Es ist wegen der hohen Betriebstemperaturen (ca. 1000 °C) daher notwendig, eine Anpassung an die unterschiedliche Ausdehnung (verglichen mit metallischem Haltegestell und gläsernem Außenkolben) vorzunehmen. Hierbei ist es wünschenswert, die axiale Ausrichtung des Entladungsgefäßes aufrechtzuerhalten, da derartige Lampen häufig in Reflektoren eingesetzt werden.
  • Hierbei mußte bisher das Problem der Wärmeausdehnung des Entladungsgefäßes und das Problem der sicheren elektrischen Verbindung zwischen Stromzuführung des Entladungsgefäßes und Haltegestell immer getrennt gelöst werden.
  • Aus der DE-A-29 35 980 ist bekannt, die Wärmeausdehnung mittels einer axialen Bohrung in einem Zylinder aus Isoliermaterial zu kompensieren. Der Zylinder ist mit einem Federband am Haltegestell befestigt. Andererseits erfolgt die elektrische Zuleitung über eine bewegliche offene 180°-Schleife aus dünnem Draht oder Metallfolie. Unerwünschte Schwingungen werden durch diese Anordnung nicht gedämpft.
  • In der US-A-3 882 346 wird die Wärmeausdehnung des Entladungsgefäßes von der axial angeordneten Schlaufe eines am Haltegestell befestigten Stützdrahtes aufgefangen. Die elektrische Verbindung zwischen Haltegestell und Stromzuführung wird durch ein elastisches Metallband hergestellt, das zugleich dämpfend auf Schwingungen wirkt. Dadurch, daß die Ebene des Metallbandes in der Lampenlängsachse liegt, finden diese Schwingungen quer zur Lampenachse statt, was die optischen Eigenschaften verschlechtert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des Haltegestells weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Weitere Ausbildungen der Erfindungen, die besonders vorteilhaft sind, finden sich in den Unteransprüchen.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine Reduzierung der Teilezahl des Haltegestells die Fertigung auf einem Gestellmontageautomaten erleichtert. Weiterhin wird das Problem der Wärmeausdehnung und der elektrischen Verbindung gleichzeitig gelöst und unerwünschte Schwingungen werden nahezu ohne Auslenkung aus der Lampenachse gedämpft.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand von Zeichnungen im folgenden näher beschrieben werden.
    • Figur 1
    zeigt eine Natriumhochdrucklampe mit Stanzteil
    Figur 2
    zeigt das Stanzteil in Vergrößerung
    Figur 3
    zeigt eine andere Ausführungsform des Gestellaufbaus
    Figur 4
    zeigt eine Metallhalogenidentladungslampe (ohne Außenkolben)
    Figur 1 zeigt eine Natriumhochdruckentladungslampe 1 mit einer Leistungsaufnahme von 150 W. Sie weist einen zylindrischen Außenkolben 2 aus Hartglas mit Schraubsockel 3 auf. Am sockelfernen Ende des Außenkolbens ist ein Befestigungsnippel 4 für das Gestell 5 ausgeformt. Das Gestell weist zwei Zuführungsdrähte 6 auf, die voneinander isoliert mittels einer Tellereinschmelzung 7 in den Außenkolben vakuumdicht eingeschmolzen sind und in üblicher Weise mit dem Sockel 3 verbunden sind. Die Stromzuführungen 6 sind dreiteilig gegliedert. Das sockelseitige Endstück ist aus Nickel, das Mittelstück (Bereich der Durchführung) aus Wolfram und das sockelferne Endstück aus Nickel mit 2 %igem Manganzusatz oder nickelplattiertem Eisen gefertigt.
  • Im Innern des Außenkolbens, der auch elliptisch geformt sein kann, ist axial das Entladungsgefäß 8 aus durchscheinender Aluminiumoxid-Keramik angeordnet.
  • Einer der Zuführungsdrähte 6a ist in an sich bekannter Weise über einen weiteren U-förmig abgewinkelten Leitungsdraht 9 (aus Nickel mit 2 %igem Manganzusatz oder nickelplattiertem Eisen) mit der als Niob-Rohr ausgebildeten Stromzuführung 10a für die untere, d.h. sockelnahe Elektrode 11 des Entladungsgefäßes verbunden. Um eine sichere Verbindung zu gewährleisten, ist dabei der Zuführungsdraht 6a im 45°-Winkel so abgewinkelt, daß er an dem Leitungsdraht 9 an zwei Berührungspunkten verschweißt werden kann. Das sockelnahe Ende des Entladungsgefäßes 8 ist somit starr in der Lampenachse gehaltert. Die Stromzuführung ist jeweils mittels eines keramischen Endstopfens vakuumdicht in das Entladungsgefäß eingepaßt.
  • Der zweite Zuführungsdraht 6b ist in ebenfalls bekannter Weise mit einem Metallstützstab 12 verbunden, welcher parallel zum Entladungsgefäß 8 zum sockelfernen Ende des Außenkolbens 2 geführt ist. Der Zuführungsdraht 6b ist ebenfalls im 45°-Winkel abgewinkelt und mit dem Metallstützstab 12, der ein rechtwinklig abgebogenes Endteil aufweist, an zwei Berührungspunkten verschweißt. Das sockelferne Ende des Metallstützstabs 12 ist quer zur Lampenachse abgewinkelt und zu einem Teilkreis 13 gebogen, der den Befestigungsnippel 4 halternd umfaßt. In einer anderen Ausführungsform ohne Nippel ist der Durchmesser des Teilkreises so gewählt, daß er innen am sockelfernen Ende des Außenkolbens anliegt. Der Stützstab ist aus Nickel mit einem 2 %igen Manganzusatz oder aus nickelplattiertem Eisen gefertigt.
  • Die sockelferne Elektrode 14 des Entladungsgefäßes 8 ist über eine als Niob-Rohr ausgebildete sockelferne Stromzuführung 10b mit einem Blattfeder-Stanzteil 15 aus Edelstahl verbunden. Die Ebene des Stanzteils 15 ist dabei senkrecht zur Lampenachse angeordnet. Das Stanzteil 15 ist direkt mit dem Stützstab 12 des Gestells 5 über eine abgewinkelte Schweißplatte 16 durch Buckelschweißung verbunden. Die Schweißplatte weist hierzu drei Sicken (Buckel) auf.
  • Das Stanzteil 15 selbst ist in Figur 2 in Vergrößerung von oben dargestellt. Es besteht im wesentlichen aus einem stabilisierenden äußeren Rahmenteil 17 und einem innen angeordneten Zwischenteil 18. Das äußere Rahmenteil 17 wird von zwei Armen 19 gebildet, die gemeinsam an einer Seite eines plättchenartigen Ansatzstücks 21 angeformt sind, sich aufweiten und in zwei zueinander parallelen Abschnitten 20 enden. Das Ansatzstück 21 weist zur Montage am Gestell außerdem an einer anderen Seite die um 90° abgewinkelte Schweißplatte 16 auf. Die beiden Endabschnitte 20 sind mäanderförmig um 180° in Richtung zum Ansatzstück 21 zurückgeführt und über das Zwischenteil 18 miteinander verbunden. Das Zwischenteil 18 weist ein plättchenartiges Befestigungselement 22 auf, das mit einer zentralen Bohrung 23 versehen ist. Die Bohrung 23 ist in der eingebauten Lampe genau in der Lampenachse angeordnet (Fig. 1.). Sie ermöglich das Evakuieren des zentral aufgeschweißten Nb-Rohres beim Pumpprozeß der Lampen. Die Befestigung der oberen Stromzuführung 10b am Befestigungselement 22 erfolgt wiederum mittels Buckelschweißung, wobei das Befestigungselement 22 drei von der Mitte ausgehende Sicken (Buckel) 27 (in Fig. 2 erkennbar) zum besseren Verschweißen des Nb-Rohres mit dem Zwischenteil aufweist.
  • Alle Elemente des Stanzteils 15, außer der abgewinkelten Schweißplatte 16, liegen in einer Ebene. Im Lampenbetrieb dehnt sich das keramische Entladungsgefäß 8 entlang der Lampenachse in Richtung zum Befestigungsnippel 4 aus. Das Blattfeder-Stanzteil 15 kann dieser Ausdehnung folgen.
  • Man kann als Verbindungselement zwischen oberer Stromzuführung 10b und Stützstab 12 auch ein einfaches Blattfeder-Bandstück verwenden, das in einer Ebene senkrecht zur Lampenachse angeordnet ist und eine abgewinkelte Schweißplatte (s.o.) aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Entfernung h1 zwischen der als Fixpunkt wirkenden Schweißplatte am Stützstab und dem entlang der Lampenachse sich ausdehnenden Entladungsgefäß relativ groß. Dieser lange "Hebelweg" h1 (in Fig. 2) hat im Vergleich zur bevorzugten Ausführungsform des Blattfeder-Teils als Stanzteil zwei Nachteile. Erstens führt er zu einem schlechteren Dämpfungsverhalten bei Schwingungen und zweitens kann bei sehr hohen Temperaturen und entsprechend großer Ausdehnung eine geringfügige seitliche Auslenkung des oberen Endes des Entladungsgefäßes stattfinden.
  • Bei der bevorzugten Ausführung als Stanzteil, wie oben beschrieben, wird der "Hebelweg" durch das stabile Rahmenteil gleichsam verkürzt und im wesentlichen federt nur das Zwischenteil gegen das Rahmenteil. Als "Hebelweg" ist dabei nur die etwa halb so lange Strecke h2 (Fig. 2) zwischen der 180°-Biegung am Endabschnitt 20 und der Bohrung 23 aufzufassen. Der kürzere Hebelweg verbessert die Dämpfungseigenschaften. Außerdem wird die seitliche Auslenkung des Entladungsgefäßes minimiert. Die Strecke h1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 17 mm lang, die Strecke h2 ca. 9 mm lang.
  • Das Blattfeder-Stanzteil ermöglicht eine sichere elektrische Verbindung zwischen der oberen Stromzuführung und dem Stützstab des Haltegestells (über die Schweißplatte 16 und über die Schweißsicken 27 in der Nähe der Bohrung 23). Gleichzeitig kann es der Wärmeausdehnung des Entladungsgefäßes im Betrieb folgen (ca. 1 mm) und dämpft unerwünschte Schwingungen.
  • Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Haltegestells der Natriumhochdrucklampe. Die Bezugszeichen entsprechen in ihrer Bedeutung der Figur 1. Im Unterschied zur Figur 1 ist jetzt nicht nur die obere Stromzuführung 10b, sondern auch die untere Stromzuführung 10a über ein Blattfederstanzteil 15 mit dem Haltegestell 5 verbunden. Die Schweißplatte 16 des zusätzlichen Stanzteils 15 ist dabei direkt mit dem ersten Zuführungsdraht 6a verbunden.
  • Eine andere Ausführung ist in Figur 4 gezeigt. Dabei handelt es sich um eine an sich bekannte Metallhalogenidhochdruckentladungslampe mit Außenkolben (nicht gezeigt) und mit einem axial angeordneten Entladungsgefäß 24 aus Quarzglas, das an seinen beiden Enden Quetschdichtungen aufweist, in die Stromzuführungen 25a, b aus Molybdändraht vacuumdicht eingeschmolzen sind. Derartige Lampen sind beispielsweise in der EP-A-173 235 und in der EP-A-145 072 beschrieben. Erfindungsgemäß ist die obere Stromzuführung 25b mit dem Stützstab 12 des Haltegestells 5 wieder über ein Blattfeder-Stanzteil 15' verbunden. Es entspricht im wesentlichen wieder der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform. Aufgrund des im Vergleich zum Niob-Rohr (Durchmesser 3,5 mm) wesentlich kleineren Durchmessers des Molybdändrahtes (ca. 0,8 bis 1,0 mm) ist jedoch das Befestigungselement 22' mit einer um 90° abgewinkelten Schweißplatte 26 ausgestattet, an dem die Stromzuführung 25b befestigt ist. Die Schweißplatte 26 ähnelt der gestellseitigen Schweißplatte 16' . Diese Art der Befestigung läßt sich auch bei Natriumhochdrucklampen verwenden, die anstatt einer rohrartigen Stromzuführung eine Stromzuführung aus Draht aufweisen (vgl. z.B. EP-A-160 445). Im Außenkolben kann ein Getterring und/oder ein Getterpellet angebracht sein.

Claims (8)

  1. Hochdruckentladungslampe (1), bestehend aus
    - einem Außenkolben (2) aus Glas
    - einem rohrförmigen Entladungsgefäß (8) aus durchsichtigem Material, das zwei axial ausgerichtete Elektroden (11, 14) und eine Gasfüllung enthält
    - einem Sockel (3)
    - einem Haltegestell (5), das das Entladungsgefäß (8) im Inneren des Außenkolbens (2) in axialer Richtung hält, und das im wesentlichen zwei vakuumdicht in den Außenkolben (2) eingeschmolzene Zuführungsdrähte (6a, 6b) aufweist, von denen einer mit einem parallel zum Entladungsgefäß (8) ausgerichteten Metallstützstab (12) elektrisch-leitend verbunden ist, wobei der Stab (12) am sockelfernen Ende des Außenkolbens befestigt ist
    - zwei axial aus dem Entladungsgefäß (8) herausgeführte Stromzuführungen (10a, 10b), die mit dem Haltegestell (5) elektrisch-leitend verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die sockelfern angeordnete Stromzuführung (10b) über ein im wesentlichen ebenes Blattfeder-Teil (15) mit dem Haltegestell (5) elektrisch-leitend und mechanisch-starr verbunden ist, wobei die Ebene des Blattfeder-Teils senkrecht zur Lampenachse angeordnet ist.
  2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattfeder-Teil ein Stanzteil (15) mit einem stabilisierenden äußeren Rahmenteil (17) und einem dagegenfedernden inneren Zwischenteil (18) ist.
  3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzteil (15) ein plättchenartiges Ansatzstück (21) zur Montage am Haltegestell (5) aufweist, an das zwei Arme (19) angeformt sind, die das äußere Rahmenteil (17) bilden.
  4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme (19) in zwei zueinander parallelen Abschnitten (20) enden, die über ein mäanderförmig gebogenes Zwischenteil (18) miteinander verbunden sind.
  5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an das Zwischenteil (18) ein plättchenartiges Befestigungselement (22) zur Montage der sockelfernen Stromzuführung (10b) angeformt ist.
  6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (22) mit einer zentralen Bohrung (23) versehen ist, die in der Lampenachse liegt.
  7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stromzuführungen (10a, 10b) über ein Blattfeder-Teil mit dem Haltegestell (5) verbunden sind.
  8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand h2 zwischen dem freien Ende der Endabschnitte (20) und der Lampenachse etwa halb so groß ist wie der Abstand h1 zwischen Lampenachse und Ansatzstück (21).
EP88117682A 1987-11-17 1988-10-24 Hochdruckentladungslampe Expired - Lifetime EP0316617B1 (de)

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DE19873739008 DE3739008A1 (de) 1987-11-17 1987-11-17 Hochdruckentladungslampe
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