EP1039505A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the invention is based on a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
- These are in particular metal halide lamps, especially one-sided versions. But also high pressure sodium lamps or high-pressure mercury discharge lamps are suitable.
- EP-A 566 975 already discloses a high-power discharge lamp of high power known in which a discharge vessel by means of a frame in an outer bulb is supported. At least one power supply to the discharge vessel is included a frame part electrically connected.
- It is an object of the present invention to provide a high-pressure discharge lamp provide the preamble of claim 1, which is a reliable and heavy-duty Has connection between electrically conductive parts and thus a enables extended service life.
- nickel and / or zircon is now used as a solder between those to be connected electrically conductive parts used.
- the thermal load on the solder joint is significantly reduced because the transition resistance is very low. This makes it easy to make extensive contact with the lamp parts to be connected achieve.
- the contact area is larger by at least a factor of 10 when welding.
- This technique is particularly applicable to parts made of molybdenum, since nickel is combines well with molybdenum. This technique is also suitable when the diameter the parts are relatively large, in particular larger than 2 mm. With those to be connected Parts are often wires with a diameter of 1 to 5 mm.
- the pure nickel (or zircon) solder is first used as a ring-shaped wire or applied as a cylinder and then heated. Its melting point is more than 1300 ° C (Ni: 1450 ° C; Zr: 1850 ° C).
- the solder joint is preferred by Induction manufactured. It is advantageous if there is extensive contact between the two parts to be connected by wrapping the first part with the second part is produced.
- the present invention relates to a high-pressure discharge lamp electrical cables and with an outer bulb in which a discharge vessel is held by means of frame parts, at the ends of the discharge vessel Power leads are brought out.
- At least one connection between two Lines, hereinafter referred to as first and second electrically conductive feed, is made by a solder joint that uses nickel and / or zircon as solder.
- the first feed is a frame part and the second feed is a Power supply.
- the connection can also be on two frame parts or obtain different parts of a power supply or feedthrough.
- Solder connection can any number of connections within the lamp or in Base area outside the outer bulb of the lamp by the invention Solder connection to be realized.
- the leads are usually wires (or pins or rods) with one Diameter up to 7 mm.
- a practical lower limit is 1 mm. But also different designed parts (for example sheets) can be connected to other parts become.
- At least one, preferably both feeds are made of molybdenum. Because Molybdenum forms a particularly intimate connection with nickel and / or zircon.
- the operating current is Lamp more than 20 A. Currents of 100 A can also be coped with.
- connection according to the invention is of great importance in the case of a lamp in which a discharge vessel sealed on two sides in an outer bulb with a base on one side is supported by a frame.
- Figure 1 shows a metal halide lamp, partly in section
- FIG. 1 shows the structure of a socket on one side according to the invention High pressure discharge lamp shown.
- High-pressure discharge lamp is a metal halide lamp for photo-optical Purposes with a power consumption of 6 kW.
- the high-pressure discharge lamp has a discharge vessel that is closed on both sides 1 made of quartz glass, in which an ionizable filling gas and two electrodes 2 are enclosed are.
- the discharge vessel 1 is evacuated by means of a two-part frame 3, 4 (or also filled with nitrogen), outer bulb sealed on one side 5 supported.
- the outer bulb 5 is essentially axially symmetrical. Its close to the base End 6 is cemented in a ceramic base 7.
- the base 7 has one High voltage strength of more than 70 kV.
- a long frame bracket 3 runs along the discharge vessel 1 to the base, dome-shaped end 8 of the outer bulb and is there with a power supply 9, which is led axially out of the discharge vessel by means of two turns 10 connected. In the area of the turns, the power supply and the bracket are included Nickel solder 11 soldered. This power supply 9 remote from the base is in a pump connection 12 fixed in the dome 8 of the outer bulb.
- the long bracket 3 is partially from a quartz glass tube 13 encased in an extension tube 20 near the base End 6 of the outer bulb 5 is inserted.
- a short frame bracket 4, which is parallel to the long bracket, is similar 3 is arranged, surrounded by a quartz glass tube 14 and in the end near the base 6 supported.
- the bracket 4 is with the end 6 near the base of the discharge vessel led out power supply 15 connected by the wire here of the bracket 4 is wound around the power supply 15.
- Nickel solder 16 soldered in the area of the connection point.
- the brackets 3, 4 made of molybdenum are each with solid strands 17 with contact pins 18 connected at the end of the base.
- the cavities inside the base are covered with a high-voltage resistant ceramic potting compound 19 filled.
- This lamp achieved in comparison to an identical lamp with spot welding as a connection between power supply and frame bracket more than 300% longer lifespan. Instead of 150 hours, more than 600 hours are achieved.
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Die Hochdruckentladungslampe ist mit elektrischen Zuführungen (3,4,9,15) und mit einem Außenkolben (5) ausgestattet, in dem ein Entladungsgefäß (1) mittels Gestellteilen gehaltert ist. An den Enden des Entladungsgefäßes (1) sind Stromzuführungen (9,15) herausgeführt. Die Verbindung zwischen einer ersten und einer zweiten elektrisch leitenden Zuführung ist durch eine Lötverbindung (11,16), die Nickel und/oder Zirkon als Lot verwendet, hergestellt. <IMAGE>
Description
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Metallhalogenidlampen,
vor allem einseitig gesockelte Versionen. Aber auch Natriumhochdrucklampen
oder Quecksilber-Hochdruckentladungslampen sind geeignet.
Aus der EP-A 566 975 ist bereits eine Hochdruckentladungslampe hoher Leistung
bekannt, bei der ein Entladungsgefäß mittels eines Gestells in einem Außenkolben
gehaltert ist. Dabei ist mindestens eine Stromzuführung des Entladungsgefäßes mit
einem Gestellteil elektrisch leitend verbunden.
Bisher ist als Verbindungstechnik eine Schweißung (Punkt- oder Widerstandsschweißung)
üblich. Als Alternative wird das Hartlöten mittels einer Nickel-Kupfer-Legierung
(Ni-Cu) verwendet. Bei hohen Strömen, insbesondere bei mehr als 20 A,
erweisen sich jedoch beide Techniken als nachteilig, weil aufgrund des hohen
Übergangswiderstands die thermische Belastung der Verbindungsstelle zu groß
wird. Die Lebensdauer derartiger Lampen ist daher auf 150 Std. begrenzt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die eine zuverlässige und hochbelastbare
Verbindung zwischen elektrisch leitenden Teilen aufweist und damit eine
verlängerte Lebensdauer ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird jetzt Nickel und/oder Zirkon als Lot zwischen den zu verbindenden
elektrisch leitenden Teilen verwendet. Die thermische Belastung der Lötstelle
ist damit erheblich reduziert, denn der Übergangawiderstand ist sehr gering.
Damit läßt sich leicht eine großflächige Kontaktierung der zu verbindenden Lampenteile
erzielen. Die Kontaktfläche ist um mindestens einen Faktor 10 größer als
beim Schweißen.
Besonders gut ist diese Technik bei Teilen aus Molybdän anwendbar, da Nickel sich
gut mit Molybdän verbindet. Diese Technik eignet sich auch dann, wenn der Durchmesser
der Teile relativ groß ist, insbesondere größer als 2 mm. Bei den zu verbindenden
Teilen handelt es sich häufig um Drahte mit einem Durchmesser von 1 bis 5
mm.
Das Lot aus reinem Nickel (bzw. Zirkon) wird dabei zunächst als Draht in Ringform
oder als Zylinder aufgetragen und dann erwärmt. Sein Schmelzpunkt liegt bei mehr
als 1300 °C (Ni: 1450 °C; Zr: 1850 °C). Die Lötverbindung wird bevorzugt durch
Induktion hergestellt. Vorteilhaft ist es dabei, wenn ein großflächiger Kontakt zwischen
den beiden zu verbindenden Teile durch Umwickeln des ersten Teils mit dem
zweiten Teil hergestellt wird.
Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine Hochdruckentladungslampe mit
elektrischen Leitungen und mit einem Außenkolben, in dem ein Entladungsgefäß
mittels Gestellteilen gehaltert ist, wobei an den Enden des Entladungsgefäßes
Stromzuführungen herausgeführt sind. Mindestens eine Verbindung zwischen zwei
Leitungen, im folgenden als erste und zweite elektrisch leitende Zuführung bezeichnet,
ist durch eine Lötverbindung, die Nickel und/oder Zirkon als Lot verwendet, hergestellt.
Insbesondere ist die erste Zuführung ein Gestellteil und die zweite Zuführung eine
Stromzuführung. Die Verbindung kann sich jedoch auch auf zwei Gestellteile oder
verschiedene Teile einer Stromzuführung oder Durchführung beziehen. Selbstverständlich
können beliebig viele Verbindungen innerhalb der Lampe bzw. auch im
Sockelbereich außerhalb des Außenkolbens der Lampe durch die erindungsgemäße
Lötverbindung realisiert sein.
Die Zuführungen sind normalerweise Drähte (bzw. Stifte oder Stäbe) mit einem
Durchmesser bis 7 mm. Eine praktische Untergrenze ist 1 mm. Aber auch anders
gestaltete Teile (beispielsweise Bleche) können so mit anderen Teilen verbunden
werden.
Mindestens eine, bevorzugt beide Zuführungen sind aus Molybdän gefertigt. Denn
Molybdän geht eine besonders innige Verbindung mit Nickel und/oder Zirkon ein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Betriebsstrom der
Lampe mehr als 20 A. Auch Ströme von 100 A können verkraftet werden.
Große Bedeutung hat die erfindungsgemäße Verbindung bei einer Lampe, bei der
ein zweiseitig verschlossenes Entladungsgefäß in einem einseitig gesockelten Außenkolben
mittels eines Gestells gehaltert ist.
Um eine möglichst großflächige Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden
Teilen zu erreichen, empfiehlt es sich, daß die eine der beiden Zuführungen um die
andere Zuführung herumgewickelt ist. Eine sichere Kontaktierung wird mit ein bis
drei Windungen erreicht.
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden. Figur 1 zeigt eine Metallhalogenidlampe, teilweise im Schnitt
Beschreibung der Zeichnungen
In Figur 1 ist der Aufbau einer erfindungsgemäßen einseitig gesockelten
Hochdruckentladungslampe dargestellt. Bei der hier im Ausführungsbeispiel beschriebenen
Hochdruckentladungslampe handelt es sich um eine Metallhalogenidlampe für fotooptische
Zwecke mit einer Leistungsaufnahme von 6 kW.
Die Hochdruckentladungslampe besitzt ein zweiseitig verschlossenes Entladungsgefäß
1 aus Quarzglas, in dem ein ionisierbares Füllgas und zwei Elektroden 2 eingeschlossen
sind.
Das Entladungsgefäß 1 wird mittels eines zweiteiligen Gestells 3, 4 in einem evakuierten
(oder auch mit Stickstoff gefüllten), einseitig verschlossenen Außenkolben
5 gehaltert. Der Außenkolben 5 ist im wesentlichen axialsymmetrisch. Sein sockelnahes
Ende 6 ist in einem Keramiksockel 7 eingekittet. Der Sockel 7 besitzt eine
Hochspannungsfestigkeit von mehr als 70 kV.
Ein langer Gestellbügel 3 läuft am Entladungsgefäß 1 entlang zum sockelfernen,
kuppelförmigen Ende 8 des Außenkolbens und ist dort mit einer Stromzuführung 9,
die aus dem Entladungsgefäß axial herausgeführt ist, mittels zweier Windungen 10
verbunden. Im Bereich der Windungen ist die Stromzuführung und der Bügel mit
Nickellot 11 verlötet. Diese sockelferne Stromzuführung 9 ist in einem Pumpstutzen
12 in der Kuppel 8 des Außenkolbens fixiert. Der lange Bügel 3 ist teilweise von
einem Quarzglasrohr 13 umhüllt, das in einem Verlängerungsrohr 20 im sockelnahen
Ende 6 des Außenkolbens 5 eingesteckt ist.
In ähnlicher Weise ist auch ein kurzer Gestellbügel 4, der parallel zum langen Bügel
3 angeordnet ist, von einem Quarzglasrohr 14 umgeben und im sockelnahen Ende
6 gehaltert. Der Bügel 4 ist mit der aus dem sockelnahen Ende 6 des Entladungsgefäßes
herausgeführten Stromzuführung 15 verbunden, indem auch hier der Draht
des Bügels 4 um die Stromzuführung 15 herumgewickelt ist. Auch hier ist mit
Nickellot 16 im Bereich der Verbindungsstelle gelötet.
Die Bügel 3, 4 aus Molybdän sind jeweils über massive Litzen 17 mit Kontaktstiften
18 am Ende des Sockels verbunden. Die Hohlräume innerhalb des Sockels sind mit
einer hochspannungsfesten Keramikvergußmasse 19 ausgefüllt.
Diese Lampe erzielte im Vergleich zu einer baugleichen Lampe mit Punktschweißung
als Verbindung zwischen Stromzuführung und Gestellbügel eine mehr als
300% höhere Lebensdauer. Statt 150 Std. werden mehr als 600 Std. erreicht.
Bei einer im Prinzip baugleichen Lampe mit 10 kW wird Zirkon statt Nickel als Lot 11
verwendet. Denn Zr ist noch höher thermisch belastbar, da es einen höheren
Schmelzpunkt besitzt. Bisher konnten beide Lote nicht verwendet werden, da eine
sehr rasche Erwärmung der zu verlötenden Teile sichergestellt werden muß, so daß
eine übermäßige Aufheizung und dadurch ausgelöste Oxidation der angrenzenden
Teile verhindert wird. Mit einem induktiv arbeitenden Erwärmungsprozeß lassen sich
die besten Ergebnisse erzielen. Der gesamte Lötvorgang (vom Schmelzen des
Ringlotes bis zum Verteilen des Lotes bis in die Windungen) dauert dabei ca. 10 bis
15 Sekunden.
Claims (9)
- Hochdruckentladungslampe mit elektrischen Leitungen und mit einem Außenkolben (5), in dem ein Entladungsgefäß (1) mittels Gestellteilen (3,4) gehaltert ist, wobei an den Enden des Entladungsgefäßes Stromzuführungen (9,15) herausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung zwischen zwei Leitungen, im folgenden als erste und zweite elektrisch leitende Zuführung bezeichnet, durch eine Lötverbindung (11;16), die Nickel und/oder Zirkon als Lot verwendet, hergestellt ist.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zuführung ein Gestellteil (3;4) und die zweite Zuführung eine Stromzuführung (9;15) ist.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen (3;4;9;15) Drähte mit einem Durchmesser bis 7 mm sind.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine, bevorzugt beide Zuführungen aus Molybdän gefertigt sind.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsstrom der Lampe mehr als 20 A beträgt.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe ein zweiseitig verschlossenes Entladungsgefäß (1) in einem einseitig verschlossenen Außenkolben (5) enthält.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine großflächige Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Teilen hergestellt wird.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Zuführungen (3;4) um die andere Zuführung (9;15) herumgewickelt ist.
- Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötverbindung mittels Induktion hergestellt ist.
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