EP0408981B1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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EP0408981B1
EP0408981B1 EP90112707A EP90112707A EP0408981B1 EP 0408981 B1 EP0408981 B1 EP 0408981B1 EP 90112707 A EP90112707 A EP 90112707A EP 90112707 A EP90112707 A EP 90112707A EP 0408981 B1 EP0408981 B1 EP 0408981B1
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EP
European Patent Office
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discharge lamp
pressure discharge
woven hose
bulb
lamp according
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EP0408981A3 (en
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Clemens Barthelmes
Andreas Dr. Hohlfeld
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84—Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
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    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H01J61/366—Seals for leading-in conductors

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp, in particular an extremely high-pressure discharge lamp, according to the preamble of claim 1.
  • High-pressure discharge lamps with a noble gas and possibly mercury and metal halide filling and in particular ultra-high pressure discharge lamps usually have long bulb necks into which the shafts of the electrodes are melted.
  • the long piston necks make it possible to place the sealing foils for the electrode shafts as far as possible from the discharge arc in order to avoid sealing problems on the sealing foils due to the heat of the discharge arc.
  • the quartz glass of the bulb neck In the area between the sealing film and the melting end in the direction of the discharge arc, the quartz glass of the bulb neck must not touch the electrode shaft during the mechanical melting process and stick there.
  • the different expansion coefficients of the adhering quartz glass and the tungsten shaft can cause cracks or cracks, which lead to lamp failure in the course of the burning time if the expanding electrode blows the quartz glass in the shaft area. To avoid this, the The electrodes of these lamps are melted by hand.
  • a high-pressure discharge lamp is known from JP-A-1 151 149, in which the shafts of the anode and cathode in the region of the bulb necks are covered by a thin metal foil in order to break the quartz glass in the melt due to the different expansion coefficients of the bulb neck and stem prevent.
  • the present invention has for its object to provide a high-pressure discharge lamp, in which the formation of cracks in the area of the bulb necks is avoided by the resulting quartz glass.
  • the quartz glass can now only be made from the tube according to the invention Touch quartz fibers. Due to the elasticity and the low thermal conductivity of the tube - due to the fabric structure - there is no longer any harmful adhesive effect between the quartz and the fabric tube.
  • the fabric tube also allows the use of centering rollers in the manufacture of the lamp around the electrodes axially to the axis of rotation of the melting machine align. This mechanical alignment has not been possible until now because the quartz glass easily stuck to the electrode shaft. So far, the alignment has been carried out by hand so that the quartz that may occur on the electrode shaft during the alignment can be removed again immediately.
  • the quartz tube should extend with one end to the sealing film and the other end should coincide with the end of the melting in the direction of the discharge space.
  • Optimal conditions result when the fabric hose extends at least 0.5 mm in front of the melting end and does not protrude more than 0.5 mm beyond the melting end.
  • the fabric tube should have an inside diameter that corresponds at least to the outside diameter of the electrode shaft and is at most 0.5 mm larger than this.
  • the fabric tube preferably has a wall thickness which is between 0.3 and 2 mm.
  • the invention is illustrated by the following figure.
  • the figure shows a high-pressure mercury vapor discharge lamp according to the invention with a power consumption of 200 W, in which the part of the lamp essential for the invention is cut open. It can be operated with both alternating and direct current.
  • the discharge bulb 1 made of quartz glass has an essentially ellipsoidal shape.
  • an electrode shaft 4, 5 made of tungsten is melted in a gas-tight manner via a molybdenum sealing film 6, 7.
  • the molybdenum sealing film 6, 7, on the other hand, is electrically connected to a base 8, 9 of the SFc 10-4 type, the base sleeve 10, 11 of which is attached to the free end of each piston neck 2, 3.
  • a threaded pin 12, 13 is welded onto the base sleeve 10, 11, on which in turn a knurled nut 14, 15 is screwed.
  • the electrical connection to the mains or ballast is established by connecting cables which are clamped between the base sleeve 10, 11 and the knurled nut 14, 15.
  • Tungsten coils 17, 18 are wound as tips on the two electrode shafts 4, 5 projecting into the discharge space 16.
  • the shaft 4 of the cathode additionally carries a further coil 19 made of a thinner tungsten wire behind the coil tip 17 and wound on the shaft.
  • Both the electrode shaft 4 and the molybdenum layering film 6 of the cathode are longer than the shaft 5 or the film 7 of the anode. This also means that the piston neck 2 for the cathode is longer than the piston neck 3 for the anode.
  • the area of the discharge bulb 1 behind the anode helix tip 18 is provided with a reflective coating 20.
  • the two electrode shafts 4, 5 are surrounded by a flexible hose 21, 22 made of braided quartz fibers.
  • the quartz tubes 21, 22 extend with one end to the sealing film.
  • the the other end of the tube 21, 22 extends up to 0.5 mm in front of the melting end in the direction of the discharge space 16.
  • the two tubes 21, 22 have an inner diameter of 1.6 mm and are therefore the same size as the outer diameter of the respective electrode shaft 4, 5
  • the wall thickness of the hoses is 0.7 mm.
  • the fabric of the quartz tube consists of over 98% SiO2, the rest are trace elements from alkali and alkaline earth oxides.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe, insbesondere Höchstdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Hochdruckentladungslampen mit einer Edelgas- sowie evtl. Quecksilber- und Metallhalogenidfüllung und insbesondere Höchstdruckentladungslampen besitzen meist lange Kolbenhälse, in die die Schäfte der Elektroden eingeschmolzen sind. Die langen Kolbenhälse ermöglichen es, die Dichtungsfolien für die Elektrodenschäfte möglichst weit entfernt vom Entladungsbogen zu plazieren, um Abdichtungsprobleme an den Dichtungsfolien durch die Wärme des Entladungsbogen zu vermeiden. Im Bereich zwischen Dichtungsfolie und Einschmelzende in Richtung Entladungsbogen darf das Quarzglas des Kolbenhalses den Elektrodenschaft beim maschinellen Einschmelzvorgang nicht berühren und dort haften bleiben. Wird dies nicht beachtet, können durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des anhaftenden Quarzglases und des Wolframschaftes Sprünge oder Risse entstehen, die im Laufe der Brenndauer zu einem Ausfall der Lampen führen, wenn die ausdehnende Elektrode das Quarzglas im Schaftbereich sprengt. Um dies zu vermeiden, wird daher die Einschmelzung der Elektroden bei diesen Lampen von Hand vorgenommen.
  • Aus der US-PS 3 742 283 ist bekannt, die Elektrodenschäfte im Bereich der Quetschung mit konzentrischen Röhren aus Cermet, einer Schmelzverbindung aus pulverförmigem Metall und Quarzglas, zu umgeben, um Spannungen im Bereich der Quetschungen klein zu halten. Die Röhren besitzen einen Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen dem des Quarzes und dem des metallischen Elektrodenschaftes liegt.
  • Aus der JP-A-1 151 149 ist eine Hochdruckentladungslampe bekannt, bei der die Schäfte der Anode und Kathode im Bereich der Kolbenhälse von einer dünnen Metallfolie umhüllt sind, um einen Bruch des Quarzglases in der Einschmelzung aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten vom Kolbenhals und Schaft zu verhindern.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckentladungslampe zu schaffen, bei der eine Bildung von Rissen im Bereich der Kolbenhälse durch anfallendes Quarzglas vermieden wird.
  • Die Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Im Bereich der Kolbenhälse zwischen Dichtungsfolie und Einschmelzende kann das Quarzglas jetzt lediglich den erfindungsgemäßen Schlauch aus feinen Quarzfasern berühren. Aufgrund der Elastizität und der geringen Wärmeleitfähigkeit des Schlauches - bedingt durch die Gewebestruktur - kommt es zu keinem schädlichen Klebeeffekt zwischen Quarz und Gewebeschlauch mehr.
  • Der Gewebeschlauch erlaubt außerdem den Einsatz von Zentrierrollen bei der Herstellung der Lampe, um die Elektroden axial zur Drehachse der Einschmelzmaschine auszurichten. Diese maschinelle Ausrichtung war bisher nicht möglich, da hierbei leicht das Quarzglas am Elektrodenschaft haften blieb. Die Ausrichtung erfolgte daher bisher von Hand, um das bei der Ausrichtung evtl. an den Elektrodenschaft anfallende Quarz sofort wieder entfernen zu können.
  • Untersuchungen mit Quarzschläuchen verschiedener Dicken und Längen haben ergeben, daß für einen guten Klebeschutz der Quarzschlauch mit seinem einen Ende bis an die Dichtungsfolie reichen und sein anderes Ende mit dem Ende der Einschmelzung in Richtung Entladungsraum zusammenfallen sollte. Optimale Bedingungen ergeben sich, wenn der Gewebeschlauch bis mindestens 0,5 mm vor das Einschmelzende reicht und nicht mehr als 0,5 mm über das Einschmelzende hinausragt. Der Gewebeschlauch sollte dabei einen Innendurchmesser besitzen, der mindestens dem Außendurchmesser des Elektrodenschaftes entspricht und höchstens 0,5 mm größer als dieser ist. Vorzugsweise besitzt der Gewebeschlauch eine Wandstärke, die zwischen 0,3 und 2 mm liegt.
  • Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figur näher veranschaulicht.
  • Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Quecksilberdampf-Höchstdruckentladungslampe mit 200 W Leistungsaufnahme, bei der der für die Erfindung wesentliche Teil der Lampe aufgeschnitten ist. Sie kann sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom betrieben werden. Der Entladungskolben 1 aus Quarzglas besitzt eine im wesentlichen ellipsoidförmige Gestalt. An den den Brennpunkten benachbarten Rundungen des Kolbens 1 ist je ein zylindrischer Kolbenhals 2, 3, ebenfalls aus Quarzglas, angesetzt. In diese beiden Kolbenhälse 2, 3 ist je ein Elektrodenschaft 4, 5 aus Wolfram über eine Molybdändichtungsfolie 6, 7 gasdicht eingeschmolzen. Die Molybdändichtungsfolie 6, 7 ist andererseits mit einem Sockel 8, 9 vom Typ SFc 10-4 elektrisch verbunden, dessen Sockelhülse 10, 11 auf das freie Ende jedes Kolbenhalses 2, 3 aufgesteckt ist. Auf die Sockelhülse 10, 11 ist ein Gewindestift 12, 13 geschweißt, auf den wiederum eine Rändelmutter 14, 15 geschraubt ist. Die elektrische Verbindung mit dem Netz bzw. Vorschaltgerät wird durch Verbindungskabel hergestellt, die zwischen Sockelhülse 10, 11 und Rändelmutter 14, 15 eingeklemmt werden.
  • Auf die beiden in den Entladungsraum 16 ragenden Elektrodenschäfte 4, 5 sind als Spitzen Wolframwendeln 17, 18 aufgewickelt. Für den Gleichstrombetrieb trägt der Schaft 4 der Kathode zusätzlich hinter der Wendelspitze 17 eine weitere auf den Schaft gewickelte Wendel 19 aus einem dünneren Wolframdraht. Sowohl der Elektrodenschaft 4 als auch die Molybdänschichtungsfolie 6 der Kathode sind länger als der Schaft 5 bzw. die Folie 7 der Anode. Dadurch ergibt sich auch, daß der Kolbenhals 2 für die Kathode länger als Kolbenhals 3 für die Anode ist. Der Bereich des Entladungskolbens 1 hinter der Anodenwendelspitze 18 ist mit einer reflektierenden Beschichtung 20 versehen.
  • Die beiden Elektrodenschäfte 4, 5 sind von einem flexiblen Schlauch 21, 22 aus geflochtenen Quarzfasern umgeben. Die Quarzschläuche 21 , 22 reichen mit ihrem einen Ende bis an die Dichtungsfolie. Das andere Ende des Schlauches 21, 22 reicht bis jeweils 0,5 mm vor das Einschmelzende in Richtung Entladungsraum 16. Die beiden Schläuche 21, 22 besitzen einen Innendurchmesser von 1,6 mm und sind damit genauso groß wie der Außendurchmesser des jeweiligen Elektrodenschaftes 4, 5. Die Wandstärke der Schläuche beträgt 0,7 mm. Das Gewebe des Quarzschlauches besteht aus über 98 % SiO₂, der Rest sind Spurenelemente aus Alkali- und Erdalkalioxiden.

Claims (7)

  1. Hochdruckentladungslampe, insbesondere Höchstdruckentladungslampe, mit einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Entladungskolben (1) aus Quarzglas, der eine Füllung aus einem oder mehreren Edelgasen, evtl. Quecksilber sowie evtl. Metallhalogeniden, besitzt und an dessen Enden in der Längsachse des Kolbens (1) je ein zylindrischer Kolbenhals (2, 3) angeordnet ist, in den jeweils eine Dichtungsfolie (6, 7) gasdicht eingeschmolzen ist, an deren Ende in Richtung Entladungskolben (1) der Schaft (4, 5) eine Elektrode befestig ist der im Bereich zwischen der Dichtungsfolie (6, 7) und dem Ende des Kolbenhalses (2, 3) in Richtung Entladungskolben (1) eine Manschette trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette aus einem flexiblen Gewebeschlauch (21, 22) aus hochwärmebeständigem, elektrisch-isolierenden, anorganischen Material besteht.
  2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch (21, 22) aus Quarzfasern besteht.
  3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch (21, 22) mit seinem einen Ende bis an die Dichtungsfolie (6, 7) reicht.
  4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch (21, 22) mit seinem anderen Ende bis mindestens 0,5 mm vor das Einschmelzende in Richtung Entladungsraum (16) reicht.
  5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch (21, 22) mit seinem anderen Ende höchstens 0,5 mm über das Einschmelzende in Richtung Entladungsraum (16) hinausragt.
  6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch (21, 22) einen Innendurchmesser besitzt, der mindestens dem Außendurchmesser des Elektrodenschafts (4, 5) entspricht und höchstens 0,5 mm größer als der Außendurchmesser des Elektrodenschafts (4, 5) ist.
  7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeschlauch (21, 22) eine Wandstärke zwischen 0,3 und 2 mm besitzt.
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