EP0569824B1 - Elektrische Lampe - Google Patents

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EP0569824B1
EP0569824B1 EP93107223A EP93107223A EP0569824B1 EP 0569824 B1 EP0569824 B1 EP 0569824B1 EP 93107223 A EP93107223 A EP 93107223A EP 93107223 A EP93107223 A EP 93107223A EP 0569824 B1 EP0569824 B1 EP 0569824B1
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lamp
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electric lamp
supply conductors
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EP93107223A
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Ralf Seedorf
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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
    • H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
    • H01J61/523—Heating or cooling particular parts of the lamp

Definitions

  • the invention relates to an electric lamp according to the preamble of claim 1.
  • Such lamps are, for example, halogen incandescent lamps with a quartz glass bulb or high-pressure discharge lamps with a discharge vessel made of quartz glass, in which the lamp bulb or the discharge vessel is sealed by means of metal foil seals.
  • the incandescent filament or the electrodes are supplied with electrical energy via these melted-on metal foils (molybdenum foils), by means of which the discharge vessel is sealed in a gastight manner, and via current leads welded to them.
  • EP-A 184 867 discloses forced cooling of the lamp from the outside, which likewise ensures protection against oxidation of the melted-in metal foils and the power supply parts welded to them.
  • This forced cooling essentially consists of a heat-dissipating steel wool that surrounds the metal foil melts.
  • the patent US Pat. No. 4,20,097 describes a high-pressure discharge lamp with a base on one side and a discharge vessel which is closed on both sides and which is arranged in the axis of symmetry of a parabolic reflector.
  • the reflector neck and one end of the discharge vessel are fixed in a base sleeve, the base sleeve and the reflector neck enclosing the discharge vessel end anchored in the base at a distance, so that the remaining air gap between the discharge vessel and the reflector neck or base body cools the discharge vessel and in particular the discharge vessel near the base allow the surrounding air.
  • the patent US 4,967,330 discloses a light-emitting diode which is surrounded by a hollow cylinder.
  • the open ends of the hollow cylinder allow cooling of the light-emitting diode and thus ensure an optimal operating temperature of the light-emitting diode.
  • the temperature at the lamp ends in the immediate vicinity of the metal pins projecting from them can be reduced to such an extent that no significant oxidation occurs the power supply parts of the lamp occurs.
  • only the lamp bulb ends are cooled in the cooling device according to the invention, so that the processes taking place within the lamp bulb, such as, for example, the halogen cycle process or the filling composition in the gas discharge, are not impaired.
  • the cooling device according to the invention enables a compact design for the lamps, since they do not change the external dimensions of the lamps and there is no need for an envelope bulb.
  • a high-pressure discharge lamp with a base on one side is shown schematically in FIG. It has a discharge vessel 1 made of quartz glass with two diametrically arranged ends 1a, 1b, in each of which a molybdenum foil 2a, 2b is melted in a gas-tight manner.
  • a tungsten electrode 3a, 3b, which extends into the discharge space 1c, and a metal pin 4a, 4b protruding from the discharge vessel 1a, 1b and consisting of molybdenum are welded to the molybdenum foils 2a, 2b.
  • the discharge vessel 1 is fixed at its end 1a in a G 22 base 5 made of ceramic.
  • the base 5 has two metallic contact pins 6a, 6b for the electrical voltage supply of the lamp.
  • Each contact pin 6a, 6b is in each case electrically conductively connected to one of the molybdenum pins 4a, 4b protruding from the discharge vessel via a hollow, tubular power supply 7a, 7b.
  • the tubular current leads 7a, 7b are each welded to the corresponding molybdenum pin 4a, 4b and guided to the contact pins 6a, 6b by means of bushings in the base 5.
  • the contact pins 6a, 6b have matching receptacles, in each of which one end of the corresponding power supply 7a, 7b is inserted and welded or soldered to the contact pin 6a, 6b.
  • the lamp base 5 To cool the lamp ends 1a, 1b, the lamp base 5 has two laterally arranged cooling gas connections 8a, 8b, each of which is connected to one of the hollow power supply lines 7a and 7b.
  • the tubular power supply lines 7a, 7b are made of nickel and have an outside diameter of approximately 3 mm and a wall thickness of approximately 0.5 mm in a 1200 W high-pressure discharge lamp.
  • the ends of these current leads 7a, 7b which are welded to the molybdenum pins 4a, 4b, are shaped such that the cooling gas flow is directed onto the lamp bulb ends 1a, 1b.
  • a ventilation opening 9 is also provided in the lamp base 5 so that the cooling gas flow can escape from the tubular power supply 7a.
  • the cooling gas preferably air or nitrogen, is blown by means of a blower (not shown) through the connections 8a, 8b and the hollow power supply lines 7a, 7b and directed onto the lamp bulb ends la, 1b.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a high-pressure discharge lamp based on one side, according to a second exemplary embodiment.
  • This second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment described above only in that the ends 1a, 1b of the discharge vessel are sealed with a glass solder 10 in the region of the molybdenum pins 4a, 4b protruding from them.
  • the two exemplary embodiments are the same in all other details.
  • the glass solder 10 offers the particularly vulnerable welding points between the molybdenum foils 2a, 2b and the molybdenum pins 4a, 4b an additional protection against oxidation.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a high-pressure discharge lamp according to the invention, which is capped on one side, in accordance with a third exemplary embodiment. It differs from the first exemplary embodiment only in the area of the lamp base 5 '.
  • the lamp base 5 ' has no laterally arranged cooling gas connections as in the first embodiment.
  • the cooling gas is here supplied to the tubular current leads 7a ', 7b' via the electrical contact pins 6a ', 6b' which protrude from the lamp base 5 '.
  • the contact pins 6a ', 6b', into which the tubular current leads 7a ', 7b' open, are also tubular.
  • the electrical contact pins 6a ', 6b' thus serve both for the power supply and for the supply of cooling gas for the high-pressure discharge lamp.
  • the cooling gas used is preferably air or an inert gas such as e.g. Nitrogen, which is supplied to the lamp by means of a blower (not shown) via the lamp holder (not shown).
  • an inert gas such as e.g. Nitrogen
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments specified here. It can also be used, for example, on thermally highly stressed, single-ended halogen incandescent lamps. Furthermore, the invention can be used with minor adaptations even for thermally heavily loaded, double-ended electrical lamps (high-pressure discharge lamps, halogen incandescent lamps).
  • the tube-like power supply can also consist of another heat-resistant metal, for example stainless steel.
  • the dimensions of these power supplies are not very critical. For example, their outside diameter can be between 2 - 4 mm and their wall thickness can be between 0.4 and 1.0 mm.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe gemäß des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.
  • Bei derartigen Lampen handelt es sich zum Beispiel um Halogenglühlampen mit einem Quarzglaskolben oder um Hochdruckentladungslampen mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, bei denen der Lampenkolben bzw. das Entladungsgefäß mittels Metallfolieneinschmelzungen abgedichtet ist. Über diese eingeschmolzenen Metallfolien (Molybdänfolien), mittels derer das Entladungsgefäß gasdicht verschlossen wird, und über damit verschweißte Stromzuführungen werden die Glühwendel bzw. die Elektroden mit elektrischer Energie versorgt.
  • Während des Lampenbetriebes treten insbesondere bei hochwattigen Halogenglühlampen und bei einseitig gesockelten Hochdruckentladungslampen an den eingeschmolzenen Metallfolien hohe Temperaturen auf, so daß vor allem die Schweißverbindungen zwischen diesen Metallfolien und den aus den Lampenkolben herausragenden Stromzuführungen stark zur Oxidation neigen.
  • Zum Schutz dieser Lampenteile vor einer Oxidation ist es bei Hochdruckentladungslampen allgemein üblich, das Entladungsgefäß innerhalb eines Hüllkolbens anzuordnen, der entweder evakuiert oder mit einem inerten Gas gefüllt ist.
  • Für hochbelastete Halogenglühlampen ist beispielsweise in der EP-A 184 867 eine Zwangskühlung der Lampe von außen offenbart, die ebenfalls einen Oxidationsschutz der eingeschmolzenen Metallfolien und der damit verschweißten Stromzuführungsteile gewährleistet. Diese Zwangskühlung besteht im wesentlichen aus einer wärmeableitenden Stahlwolle, die die Metallfolieneinschmelzungen umgibt.
  • Die oben geschilderten Schutzvorrichtungen haben allerdings den Nachteil, daß sie die Außenabmessungen der Lampen erheblich vergrößern und deshalb deren Einsatzmöglichkeiten einschränken.
  • Die Patentschrift US 4,20,097 beschreibt eine einseitig gesockelte Hochdrukkentladungslampe mit einem zweiseitig verschlossenen Entladungsgefäß, das in der Symmetrieachse eines parabolischen Reflektors angeordnet ist. Der Reflektorhals und ein Ende des Entladungsgefäßes sind in einer Sockelhülse fixiert, wobei die Sockelhülse und der Reflektorhals das im Sockel verankerte Entladungsgefäßende mit Abstand umschließen, so daß der verbleibende Luftspalt zwischen Entladungsgefäß und Reflektorhals bzw. Sockelkörper eine Kühlung des Entladungsgefäßes und insbesondere des sockelnahen Entladungsgefäßendes durch die umgebende Luft ermöglichen.
  • Das Patent US 4,967,330 offenbart eine Leuchtdiode, die von einem Hohlzylinder umgeben ist. Die offenen Enden des Hohlzylinders erlauben eine Kühlung der Leuchtdiode und gewährleisten damit eine optimale Betriebstemperatur der Leuchtdiode.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Lampe mit einem verbesserten Oxidationsschutz für deren Stromzuführungen und die eingeschmolzenen Metallfolien bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann die Temperatur an den Lampenenden in unmittelbarer Umgebung der aus ihnen herausragenden Metallstifte so weit verringert werden, daß keine nennenswerte Oxidation an den Stromzuführungsteilen der Lampe auftritt. Außerdem werden bei der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung nur die Lampenkolbenenden gekühlt, so daß die innerhalb des Lampenkolbens ablaufenden Prozesse, wie z.B. der Halogenkreisprozeß oder die Füllungszusammensetzung in der Gasentladung nicht beeinträchtigt werden. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eine kompakte Bauweise bei den Lampen, da sie die Außenabmessungen der Lampen nicht verändert und auf einen Hüllkolben verzichtet werden kann.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Lampenenden im Bereich der aus ihnen herausragenden Metallstifte mit einem Glaslot zu versiegeln, wodurch der Oxidationsschutz für die eingeschmolzenen Metallfolien und besonders auch für die Schweißstellen zwischen diesen Metallfolien und den aus den Lampenkolben herausragenden Metallstiften weiter verbessert wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen einseitig gesockelten Hochdruckentladungslampe entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
    Figur 2
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen einseitig gesockelten Hochdruckentladungslampe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
    Figur 3
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen einseitig gesockelten Hochdruckentladungslampe nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • In Figur 1 ist schematisch eine einseitig gesockelte Hochdruckentladungslampe dargestellt. Sie besitzt ein Entladungsgefäß 1 aus Quarzglas mit zwei diametral angeordneten Enden 1a, 1b, in denen jeweils eine Molybdänfolie 2a, 2b gasdicht eingeschmolzen ist. Mit den Molybdänfolien 2a, 2b sind jeweils eine in den Entladungsraum 1c hineinreichende Wolframelektrode 3a, 3b und jeweils ein aus dem Entladungsgefäß 1a, 1b herausragender Metallstift 4a, 4b, der aus Molybdän besteht, verschweißt. Das Entladungsgefäß 1 ist mit seinem Ende 1a in einem G 22-Sockel 5 aus Keramik fixiert. Der Sockel 5 besitzt zwei metallische Kontaktstifte 6a, 6b zur elektrischen Spannungsversorgung der Lampe.
  • Jeder Kontaktstift 6a, 6b ist jeweils über eine hohle, rohrartig ausgebildete Stromzuführung 7a, 7b elektrisch leitend mit jeweils einem der aus dem Entladungsgefäß herausragenden Molybdänstifte 4a, 4b verbunden.
  • Die rohrartigen Stromzuführungen 7a, 7b sind dabei jeweils mit dem entsprechenden Molybdänstift 4a, 4b verschweißt und mittels Durchführungen im Sockel 5 zu den Kontaktstiften 6a, 6b geführt. Die Kontaktstifte 6a, 6b weisen paßgerechte Aufnahmen auf, in die jeweils ein Ende der entsprechenden Stromzuführung 7a, 7b eingefügt und mit dem Kontaktstift 6a, 6b verschweißt oder verlötet ist.
  • Zur Kühlung der Lampenenden 1a, 1b besitzt der Lampensockel 5 zwei seitlich angeordnete Kühlgasanschlüsse 8a, 8b, die jeweils mit einer der hohlen Stromzuführungen 7a bzw. 7b verbunden sind.
  • Die rohrartigen Stromzuführungen 7a, 7b bestehen aus Nickel und haben bei einer 1200 W-Hochdruckentladungslampe einen Außendurchmesser von ca. 3 mm und eine Wandstärke von ungefähr 0,5 mm. Außerdem sind die Enden dieser Stromzuführungen 7a, 7b, die mit den Molybdänstiften 4a, 4b verschweißt sind, derart geformt, daß der Kühlgasstrom auf die Lampenkolbenenden 1a, 1b gelenkt wird.
    Im Lampensockel 5 ist auch eine Lüftungsöffnung 9 vorgesehen, damit der Kühlgasstrom aus der rohrartigen Stromzuführung 7a entweichen kann.
    Das Kühlgas, vorzugsweise Luft oder Stickstoff, wird mittels eines Gebläses (nicht abgebildet) durch die Anschlüsse 8a, 8b und die hohlen Stromzuführungen 7a, 7b geblasen und auf die Lampenkolbenenden la, 1b gelenkt.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer einseitig gesockelten Hochdruckentladungslampe gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß die Enden 1a, 1b des Entladungsgefäßes im Bereich der aus ihnen herausragenden Molybdänstifte 4a, 4b mit Hilfe eines Glaslotes 10 versiegelt sind. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Das Glaslot 10 bietet den besonders gefährdeten Schweißstellen zwischen den Molybdänfolien 2a, 2b und den Molybdänstiften 4a, 4b einen zusätzlichen Oxidationsschutz.
  • Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen einseitig gesockelten Hochdruckentladungslampe entsprechend eines dritten Ausführungsbeispiels.
    Es unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur im Bereich des Lampensockels 5' .
    Der Lampensockel 5' besitzt hier keine seitlich angeordneten Kühlgasanschlüsse wie im ersten Ausführungsbeispiel. Das Kühlgas wird hier über die elektrischen Kontaktstifte 6a', 6b', die aus dem Lampensockel 5' herausragen, den rohrartigen Stromzuführungen 7a', 7b' zugeführt. Dazu sind die Kontaktstifte 6a', 6b', in welche die rohrartigen Stromzuführungen 7a', 7b' einmünden, ebenfalls rohrartig ausgebildet.
  • Die elektrischen Kontaktstifte 6a', 6b' dienen also sowohl zur Stromversorgung wie auch zur Kühlgaszufuhr für die Hochdruckentladungslampe. Bei dem verwendeten Kühlgas handelt es sich vorzugsweise um Luft oder um ein inertes Gas, wie z.B. Stickstoff, das mittels eines Gebläses (nicht abgebildet) über die Lampenfassung (nicht abgebildet) der Lampe zugeführt wird. In allen anderen Details stimmen das dritte und das erste Ausführungsbeispiel überein.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier angegebenen Ausführungsbeispiele. Sie kann beispielsweise auch auf thermisch hochbelastete, einseitig gesockelte Halogenglühlampen angewandt werden. Ferner läßt sich die Erfindung mit geringfügigen Anpassungen auch für thermisch stark belastete, zweiseitig gesockelte elektrische Lampen (Hochdruckentladungslampen, Halogenglühlampen) verwenden.
  • Insbesondere können die rohrartigen Stromzuführungen auch aus einem anderen wärmebeständigen Metall, z.B. aus Edelstahl, bestehen. Die Abmessungen dieser Stromzuführungen sind nicht sehr kritisch. So kann ihr Aussendurchmesser zwischen ca. 2 - 4 mm betragen und ihre Wandstärke zwischen 0,4 und 1,0 mm liegen.

Claims (6)

  1. Elektrische Lampe mit einem lichtdurchlässigen Lampenkolben (1), der zwei Enden (1a, 1b) aufweist, die mittels einer oder mehrerer im Lampenkolbenmaterial eingeschmolzener Metallfolien (2a, 2b) abgedichtet sind, wobei die Metallfolien (2a, 2b) mit aus den Lampenkolbenenden (1a, 1b) herausragenden Metallstiften (4a, 4b) elektrisch leitend verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstifte (4a, 4b) elektrisch leitend mit rohrartig ausgebildeten Stromzuführungen (7a, 7b; 7a', 7b') verbunden sind, durch die im Betriebszustand der Lampe ein Kühlgasstrom auf die Lampenkolbenenden (1a, 1b) mit den eingeschmolzenen Metallfolien (2a, 2b) gelenkt wird.
  2. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampenkolbenenden (1a, 1b) im Bereich der aus ihnen herausragenden Metallstifte (4a, 4b) mittels eines Glaslotes (10) versiegelt sind.
  3. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe einen Sockel (5;5') mit elektrischen Anschlüssen (6a, 6b; 6a', 6b') für eine elektrische Spannungsquelle und mit Durchführungen für die rohrartigen Stromzuführungen (7a, 7b; 7a', 7b') besitzt, wobei die rohrartigen Stromzuführungen (7a, 7b;7a', 7b') jeweils mit mindestens einem dieser elektrischen Anschlüsse (6a, 6b;6a', 6b') elektrisch leitend verbunden sind.
  4. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (5;5') Kühlgasanschlüsse (6a', 6b';8a, 8b) zur Durchleitung eines Kühlgasstromes durch die rohrartigen Stromzuführungen (7a, 7b; 7a',7b') besitzt.
  5. Elektrische Lampe nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse (6a', 6b') als hohle Kontaktstifte ausgebildet sind, in welche die rohrartigen Stromzuführungen (7a',7b') einmünden, wobei diese hohlen Kontaktstifte (6a', 6b') auch als Kühlgasanschlüsse dienen.
  6. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine einseitig gesockelte kompakte Hochdruckentladungslampe mit einem zweiseitig verschlossenen Entladungsgefäß (1) ohne Außenkolben ist.
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