EP0555754A1 - High pressure discharge lamp - Google Patents

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EP0555754A1
EP0555754A1 EP93101664A EP93101664A EP0555754A1 EP 0555754 A1 EP0555754 A1 EP 0555754A1 EP 93101664 A EP93101664 A EP 93101664A EP 93101664 A EP93101664 A EP 93101664A EP 0555754 A1 EP0555754 A1 EP 0555754A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
discharge
discharge lamp
pressure discharge
electrode
turns
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP93101664A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen Dr. Scheidt v.
Axel Bunk
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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    • 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 with a metal halide filling according to the preamble of claim 1.
  • Such a metal halide high-pressure discharge lamp for general lighting is known from DE-PS 32 32 207. Lamps of this type usually only have sufficient burning and ignition properties; in addition, a flickering of different strengths can occur after different burning times, which fluctuates greatly over time.
  • Flickers are understood to mean all fluctuations in luminance, ranging from periodic flickering to aperiodic flickering. These fluctuations in luminance are summarized in one value, the flicker factor. Previous investigations have shown that there is a direct proportionality between the flicker factor and the direct voltage component of the lamp current. Technically, the flickering is due to an insufficient electrode temperature, which manifests itself in the sheet jumping at different attachment points.
  • the object of the invention is to provide a high-pressure discharge lamp with a metal halide filling, which shows a flicker that is reduced compared to the prior art, so that the lamp has good ignition and burning properties with stable lighting and electrical data over the life of the lamp .
  • the substantially hemispherical tip of the head part of the electrode ensures that the arc attachment no longer jumps, or only little. Jumping is prevented the more smoothly the surface of the head part is.
  • Essentially hemispherical here means that the tip of the head part can also have a shape slightly different from a hemisphere in the direction of an ellipsoidal or oval shape.
  • the fusion of the head part with the last turn of the coil part facing the discharge increases the mass of the electrode head, so that a higher heat capacity is achieved. As a result, there is no significant cooling of the surface of the head part during the pauses in power; the electrode heads therefore have a uniform temperature during operation and the corrosion of the electrodes (especially in the case of fillings containing tin) is reduced.
  • the spiral part advantageously consists of 1.5 to 2.5 turns that do not touch each other.
  • the heat drain in the direction of crushing, which can additionally cool the surface of the electrode heads, is largely prevented.
  • FIG. 2 shows an electrode 4 of the high-pressure discharge lamp according to FIG. 1.
  • the electrode 4 (the structure of the second electrode is analog) from a single piece of tungsten wire with a diameter of 0.4 mm consists of a shaft part 17 and a helical part 18.
  • the shaft part 17 is over the Molybdenum sealing film 6 melted gas-tight in the pinch 15.
  • the helical part 18 is angled by 90 ° with respect to the shaft part 17 and has 2 turns which are at a distance of 0.1 mm from one another with an outer diameter of 1.2 mm.
  • a solid head part 19 in the form of a sphere with a diameter of 1.0 mm is melted onto the last turn facing the discharge. All electrode parts are made of undoped tungsten.
  • the 150 W high-pressure discharge lamp 20 shown in FIG. 3 with a metal halide filling consists of a discharge vessel 21 made of quartz glass, which is squeezed on both sides and which is enclosed by an outer bulb 22, which is also squeezed on both sides.
  • the electrodes 23, 24 - shown schematically - are melted gas-tight into the discharge vessel 21 by means of foils 25, 26 and via current leads 27, 28, sealing foils 29, 30 of the outer bulb 22 and via further short current leads with the electrical connections of the ceramic base (R7s) 31 , 32 connected.
  • a squeeze of the discharge vessel 21 is additionally - via a Wire piece - a getter material 33 applied to a metal plate is melted in a potential-free manner.
  • the ends 34, 35 of the discharge vessel 21 are provided with a heat-reflecting coating.
  • the discharge vessel 21 contains metal iodides and bromides of sodium, tin, thallium, indium and lithium as fillings.
  • FIG. 4 shows an electrode 23, 24 as it is installed in the high-pressure discharge lamp 20 according to FIG. 3.
  • the electrode 23, 24 has a straight shaft part 36 and a spiral part 37, both parts being made from a single piece of tungsten wire with a diameter of 0.5 mm.
  • the shaft part 36 is melted via the molybdenum sealing film 25, 26 into the respective pinch 38 of the discharge vessel.
  • the helical part 37 has 2.5 turns with an outer diameter of 1.4 mm, the individual turns being 0.15 mm apart.
  • a ball 39 with a diameter of 1.2 mm is melted onto the end of the coil part facing the discharge. All parts of the electrode are made of undoped tungsten; but it can also be used here and in the electrode from FIG. 2 doped tungsten material.

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

In the case of the high-pressure discharge lamp having a pinched discharge vessel and a metal halide filling, the electrodes (4) consist of a straight shank part (17) and of a helical part (18) which faces the discharge and whose turns do not touch one another. Melted on to the end of the helical part (18) is a solid head part (19) which has a spherical shape at least in the direction of the discharge arc and projects to a depth of at least half the diameter of the wire into the helical part (18). The electrode shape results in a major reduction in flickering during operation of the lamp. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einer Metallhalogenidfüllung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a high-pressure discharge lamp with a metal halide filling according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-PS 32 32 207 ist eine solche Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe für die Allgemeinbeleuchtung bekannt. Lampen dieser Art besitzen meist nur ausreichende Brenn- und Zündeigenschaften; außerdem kann sich nach unterschiedlichen Brennzeiten ein verschieden starkes Flickern einstellen, das zeitlich stark schwankt.Such a metal halide high-pressure discharge lamp for general lighting is known from DE-PS 32 32 207. Lamps of this type usually only have sufficient burning and ignition properties; in addition, a flickering of different strengths can occur after different burning times, which fluctuates greatly over time.

Unter Flickern sind hierbei sämtliche Leuchtdichteschwankungen zu verstehen, die vom periodischen Flimmern bis zum aperiodischen Flackern reichen. Diese Leuchtdichteschwankungen werden in einem Wert, dem Flickerfaktor, zusammengefaßt. Bisherige Untersuchungen ergaben, daß zwischen dem Flickerfaktor und dem Gleichspannungsanteil des Lampenstroms eine direkte Proportionalität besteht. Technisch ist das Flickern auf eine ungenügende Elektrodentemperatur zurückzuführen, die sich in einem Springen des Bogens an unterschiedliche Ansatzstellen äußert.Flickers are understood to mean all fluctuations in luminance, ranging from periodic flickering to aperiodic flickering. These fluctuations in luminance are summarized in one value, the flicker factor. Previous investigations have shown that there is a direct proportionality between the flicker factor and the direct voltage component of the lamp current. Technically, the flickering is due to an insufficient electrode temperature, which manifests itself in the sheet jumping at different attachment points.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe mit einer Metallhalogenid-Füllung zu schaffen, die ein gegenüber dem Stand der Technik verringertes Flickern zeigt, so daß sich bei der Lampe gute Zünd- und Brenneigenschaften mit stabilen lichttechnischen und elektrischen Daten über die Lebensdauer der Lampe ergeben.The object of the invention is to provide a high-pressure discharge lamp with a metal halide filling, which shows a flicker that is reduced compared to the prior art, so that the lamp has good ignition and burning properties with stable lighting and electrical data over the life of the lamp .

Die Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The object is achieved in the high-pressure discharge lamp according to the invention by the characterizing features of claim 1. Further advantageous refinements can be found in the subclaims.

Durch die im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildete Spitze des Kopfteils der Elektrode wird erreicht, daß der Bogenansatz nicht mehr bzw. nur mehr wenig springt. Das Springen wird um so besser unterbunden, je glatter die Oberfläche des Kopfteils ist. Im wesentlichen halbkugelförmig bedeutet hierbei, daß die Spitze des Kopfteils auch eine von einer Halbkugel geringfügig abweichende Gestalt in Richtung einer ellipsoidförmigen oder ovalen Form aufweisen kann. Die Verschmelzung des Kopfteils mit der der Entladung zugewandten letzten Windung des Wendelteils bringt eine Vergrößerung der Masse des Elektrodenkopfs, so daß eine höhere Wärmekapazität erreicht wird. Dadurch erfolgt während der Strompausen keine wesentliche Abkühlung der Oberfläche des Kopfteils; die Elektrodenköpfe besitzen somit im Betrieb eine gleichmäßige Temperatur und die Korrosion der Elektroden (insbesondere bei zinnhaltigen Füllungen) wird vermindert.The substantially hemispherical tip of the head part of the electrode ensures that the arc attachment no longer jumps, or only little. Jumping is prevented the more smoothly the surface of the head part is. Essentially hemispherical here means that the tip of the head part can also have a shape slightly different from a hemisphere in the direction of an ellipsoidal or oval shape. The fusion of the head part with the last turn of the coil part facing the discharge increases the mass of the electrode head, so that a higher heat capacity is achieved. As a result, there is no significant cooling of the surface of the head part during the pauses in power; the electrode heads therefore have a uniform temperature during operation and the corrosion of the electrodes (especially in the case of fillings containing tin) is reduced.

Das Wendelteil besteht vorteilhaft aus 1,5 bis 2,5 Windungen, die einander nicht berühren. Der Wärmeabfluß in Richtung Quetschung, der zusätzlich zu einer Abkühlung der Oberfläche der Elektrodenköpfe führen kann, wird dadurch weitgehend unterbunden.The spiral part advantageously consists of 1.5 to 2.5 turns that do not touch each other. The heat drain in the direction of crushing, which can additionally cool the surface of the electrode heads, is largely prevented.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.

Figur 1
zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit einseitig gesockeltem Hüllkolben
Figur 2
zeigt eine Elektrode der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe gemäß Figur 1
Figur 3
zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe mit zweiseitig gesockeltem Hüllkolben
Figur 4
zeigt eine Elektrode der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe gemäß Figur 3
In Figur 1 ist der Aufbau einer erfindungsgemäßen 70 W-Hochdruckentladungslampe 1 mit einem einseitig gequetschten Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas dargestellt, wobei letzteres von einem ebenfalls einseitig gequetschten Außenkolben 3 ebenfalls aus Quarzglas gasdicht umgeben ist. Die schematisch dargestellten Elektroden 4, 5 sind über Dichtungsfolien 6, 7 aus Molybdän in das Entladungsgefäß 2 gasdicht eingequetscht und über Stromzuführungen 8, 9, Dichtungsfolien 10, 11 des Außenkolbens 3 und weitere - hier nicht sichtbare - kurze Stromzuführungen mit den elektrischen Anschlußstiften 12, 13 des Keramiksockels 14 vom Typ G 12 verbunden. An der Quetschung 15 des Entladungsgefäßes 2 ist außerdem ein Gettermaterial 16 auf einem Metallplättchen - über ein Drahtstück - potentialfrei befestigt. Das Entladungsgefäß enthält als Füllung neben Quecksilber und einem Edelgas Metalljodide und -bromide der Elemente Natrium, Zinn, Thallium, Indium und Lithium.The invention is illustrated in more detail by the following figures.
Figure 1
shows the structure of a high-pressure discharge lamp according to the invention with a bulb sealed on one side
Figure 2
shows an electrode of the high-pressure discharge lamp according to the invention according to FIG. 1
Figure 3
shows the structure of a high-pressure discharge lamp according to the invention with a double-ended base bulb
Figure 4
shows an electrode of the high-pressure discharge lamp according to the invention according to FIG. 3
FIG. 1 shows the structure of a 70 W high-pressure discharge lamp 1 according to the invention with a discharge vessel 2 made of quartz glass, which is squeezed on one side, the latter being gas-tightly surrounded by an outer bulb 3, likewise squeezed on one side, made of quartz glass. The schematically illustrated electrodes 4, 5 are squeezed gas-tight into the discharge vessel 2 via sealing foils 6, 7 made of molybdenum and via current leads 8, 9, sealing foils 10, 11 of the outer bulb 3 and further — not visible here — short current leads with the electrical connecting pins 12, 13 of the ceramic base 14 of type G 12 connected. At the pinch 15 of the discharge vessel 2 there is also a getter material 16 on a metal plate - attached via a piece of wire - potential-free. In addition to mercury and a noble gas, the discharge vessel contains metal iodides and bromides of the elements sodium, tin, thallium, indium and lithium.

Figur 2 zeigt eine Elektrode 4 der Hochdruckentladungslampe gemäß Figur 1. Die Elektrode 4 (der Aufbau der zweiten Elektrode ist analog) aus einem einzigen Wolframdrahtstück von 0,4 mm Durchmesser besteht aus einem Schaftteil 17 und einem Wendelteil 18. Das Schaftteil 17 ist über die Molybdän-Dichtungsfolie 6 in die Quetschung 15 gasdicht eingeschmolzen. Das Wendelteil 18 ist gegenüber dem Schaftteil 17 um 90° abgewinkelt und weist 2 Windungen auf, die bei einem äußeren Durchmesser von 1.2 mm einen Abstand von 0,1 mm voneinander haben. Auf die der Entladung zugewandten letzten Windung ist ein massives Kopfteil 19 in Form einer Kugel mit einem Durchmesser von 1,0 mm aufgeschmolzen. Sämtliche Elektrodenteile bestehen aus undotiertem Wolfram.FIG. 2 shows an electrode 4 of the high-pressure discharge lamp according to FIG. 1. The electrode 4 (the structure of the second electrode is analog) from a single piece of tungsten wire with a diameter of 0.4 mm consists of a shaft part 17 and a helical part 18. The shaft part 17 is over the Molybdenum sealing film 6 melted gas-tight in the pinch 15. The helical part 18 is angled by 90 ° with respect to the shaft part 17 and has 2 turns which are at a distance of 0.1 mm from one another with an outer diameter of 1.2 mm. A solid head part 19 in the form of a sphere with a diameter of 1.0 mm is melted onto the last turn facing the discharge. All electrode parts are made of undoped tungsten.

Die in Figur 3 dargestellte 150 W-Hochdruckentladungslampe 20 mit Metallhalogenidfüllung besteht aus einem zweiseitig gequetschten Entladungsgefäß 21 aus Quarzglas, das von einem ebenfalls zweiseitig gequetschten Außenkolben 22 umschlossen ist. Die Elektroden 23, 24 - schematisch dargestellt - sind mittels Folien 25, 26 gasdicht in das Entladungsgefäß 21 eingeschmolzen und über Stromzuführungen 27, 28, Dichtungsfolien 29, 30 des Außenkolbens 22 und über weitere kurze Stromzuführungen mit den elektrischen Anschlüssen der Keramiksockel (R7s) 31, 32 verbunden. In eine Quetschung des Entladungsgefäßes 21 ist zusätzlich - über ein Drahtstück - ein auf einem Metallplättchen aufgebrachtes Gettermaterial 33 potentialfrei eingeschmolzen. Die Enden 34, 35 des Entladungsgefäßes 21 sind mit einem wärmereflektierenden Belag versehen. Als Füllung enthält das Entladungsgefäß 21 neben Quecksilber und einem Edelgas Metalljodide und -bromide von Natrium, Zinn, Thallium, Indium und Lithium.The 150 W high-pressure discharge lamp 20 shown in FIG. 3 with a metal halide filling consists of a discharge vessel 21 made of quartz glass, which is squeezed on both sides and which is enclosed by an outer bulb 22, which is also squeezed on both sides. The electrodes 23, 24 - shown schematically - are melted gas-tight into the discharge vessel 21 by means of foils 25, 26 and via current leads 27, 28, sealing foils 29, 30 of the outer bulb 22 and via further short current leads with the electrical connections of the ceramic base (R7s) 31 , 32 connected. In a squeeze of the discharge vessel 21 is additionally - via a Wire piece - a getter material 33 applied to a metal plate is melted in a potential-free manner. The ends 34, 35 of the discharge vessel 21 are provided with a heat-reflecting coating. In addition to mercury and a noble gas, the discharge vessel 21 contains metal iodides and bromides of sodium, tin, thallium, indium and lithium as fillings.

Figur 4 zeigt eine Elektrode 23, 24, wie sie in der Hochdruckentladungslampe 20 gemäß Figur 3 eingebaut ist. Die Elektrode 23, 24 besitzt ein gerades Schaftteil 36 und ein Wendelteil 37, wobei beide Teile aus einem einzigen Wolframdrahtstück von 0,5 mm Durchmesser gefertigt sind. Das Schaftteil 36 ist über die Molybdän-Dichtungsfolie 25, 26 in die jeweilige Quetschung 38 des Entladungsgefäßes eingeschmolzen. Das Wendelteil 37 weist 2,5 Windungen mit einem äußeren Durchmesser von 1,4 mm auf, wobei die einzelnen Windungen einen Abstand von 0,15 mm voneinander haben. Auf das der Entladung zugewandte Ende des Wendelteils ist eine Kugel 39 mit einem Durchmesser von 1,2 mm aufgeschmolzen. Alle Teile der Elektrode bestehen aus undotiertem Wolfram; es kann aber auch hier und bei der Elektrode aus Figur 2 dotiertes Wolfram-Material Verwendung finden.FIG. 4 shows an electrode 23, 24 as it is installed in the high-pressure discharge lamp 20 according to FIG. 3. The electrode 23, 24 has a straight shaft part 36 and a spiral part 37, both parts being made from a single piece of tungsten wire with a diameter of 0.5 mm. The shaft part 36 is melted via the molybdenum sealing film 25, 26 into the respective pinch 38 of the discharge vessel. The helical part 37 has 2.5 turns with an outer diameter of 1.4 mm, the individual turns being 0.15 mm apart. A ball 39 with a diameter of 1.2 mm is melted onto the end of the coil part facing the discharge. All parts of the electrode are made of undoped tungsten; but it can also be used here and in the electrode from FIG. 2 doped tungsten material.

Claims (3)

Hochdruckentladungslampe (1; 20) mit einer Leistung kleiner gleich 400 W, deren Entladungsgefäß (2; 21) eine Füllung aus Quecksilber, Metallhalogeniden sowie zumindest einem Edelgas enthält und in das über Dichtungsfolien (6, 7; 25, 26) zwei Elektroden (4, 5; 23, 24) gasdicht eingequetscht sind, wobei jede Elektrode (4, 5; 23, 24) folgende Merkmale aufweist: - die Elektrode (4, 5; 23, 24) ist aus einem der Quetschung zugewandten geraden Schaftteil (17; 36) und einem der Entladung zugewandten Wendelteil (18; 37) zusammengesetzt - Schaft- (17; 36) und Wendelteil (18; 37) bestehen aus einem Drahtstück mit konstantem Durchmesser - die Achse des Wendelteils (18; 37) verläuft in Richtung des Entladungsbogens - das Wendelteil (18; 37) besteht aus mindestens 1,5 Windungen, wobei benachbarte Windungen einander nicht berühren, dadurch gekennzeichnet, daß auf das der Entladung zugewandte Ende des Wendelteils (18; 37) ein massives Kopfteil (19; 39) aufgeschmolzen ist, das zumindest in Richtung Entladungsbogen eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt besitzt.High-pressure discharge lamp (1; 20) with an output of less than or equal to 400 W, the discharge vessel (2; 21) of which contains a filling of mercury, metal halides and at least one noble gas and into which two electrodes (4 , 5; 23, 24) are squeezed in a gastight manner, each electrode (4, 5; 23, 24) having the following features: - The electrode (4, 5; 23, 24) is composed of a straight shaft part (17; 36) facing the pinch and a coil part (18; 37) facing the discharge - Shank (17; 36) and spiral part (18; 37) consist of a piece of wire with a constant diameter - The axis of the coil part (18; 37) runs in the direction of the discharge arc - The spiral part (18; 37) consists of at least 1.5 turns, with adjacent turns not touching each other, characterized in that a solid head part (19; 39) is melted onto the end of the helical part (18; 37) facing the discharge and has a substantially spherical shape at least in the direction of the discharge arc. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfteil (19; 39) mindestens einen halben Drahtdurchmesser tief in das Wendelteil (18; 37) hineinragt.High-pressure discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the head part (19; 39) protrudes at least half a wire diameter deep into the helical part (18; 37). Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wendelteil (18; 37) 1,5 bis maximal 2,5 Windungen besitzt.High-pressure discharge lamp according to Claim 1, characterized in that the filament part (18; 37) has 1.5 to a maximum of 2.5 turns.
EP93101664A 1992-02-11 1993-02-03 High pressure discharge lamp Withdrawn EP0555754A1 (en)

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CA (1) CA2089252A1 (en)
DE (1) DE4203977A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3067357A (en) * 1960-09-21 1962-12-04 Gen Electric Electric discharge lamp electrode
EP0269957A2 (en) * 1986-12-01 1988-06-08 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH High-pressure discharge lamp having a single pinch

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DE4203977A1 (en) 1993-08-12
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