EP1465235A2 - Entladungslampe - Google Patents
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- EP1465235A2 EP1465235A2 EP20040002473 EP04002473A EP1465235A2 EP 1465235 A2 EP1465235 A2 EP 1465235A2 EP 20040002473 EP20040002473 EP 20040002473 EP 04002473 A EP04002473 A EP 04002473A EP 1465235 A2 EP1465235 A2 EP 1465235A2
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- H01J61/366—Seals for leading-in conductors
- H01J61/368—Pinched seals or analogous seals
Definitions
- the invention relates to a discharge lamp according to the preamble of the claim 1.
- One end is used for welding to the current feedthrough, while the other end is designed as an electrode head that goes into the interior protrudes into the discharge vessel and on which the discharge arc of the gas discharge attaches.
- the coupled electrode head offers the discharge arc of the gas discharge a better starting point than the ends of the individual wires.
- FIG. 2 shows details of the discharge vessel 1 and the current feedthroughs 2 or 3.
- the sealed ends 11, 12 of the discharge vessel 1 each have one Power bushing 2, 3 on.
- the current feedthroughs 2, 3 each have a gas-tight seal molybdenum foil 21 or 31 embedded in the respective end 11 or 12.
- the side of the respective side facing away from the interior 10 of the discharge vessel 1 Molybdenum foil 21 or 31 is welded to a molybdenum wire 22 or 32, which protrudes from the corresponding sealed end 11 or 12.
- the side of the respective one facing the interior 10 of the discharge vessel 1 Molybdenum foil 21 and 31 is welded to an electrode 4 and 5, respectively protrude into the discharge space 10.
- Both electrodes 4, 5 are designed as strands. They each consist of eight tungsten wires that are woven together or are twisted. To achieve the purpose of the invention, it would suffice to use only that extending into the sealed end 11 of the discharge vessel 1 403 to form the electrode 4 as a strand.
- FIG. 3 is a schematic representation of a top view of the electrode 4 produced in this way shown.
- This electrode has a thickness of 0.35 mm.
- the electrode 4 according to the invention with a conventional solid, Comparable rod-shaped electrode made of tungsten, which has a diameter of 0.28 mm.
- the eight tungsten wires each describe a helix, which extends from the first end 401 to the second 402 of the electrode 4.
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe, insbesondere eine quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe für Fahrzeugscheinwerfer, deren Elektroden (4, 5) abschnittsweise oder vollständig als Litze ausgebildet sind. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
Eine derartige Entladungslampe ist beispielsweise in der europäischen Patentschrift
EP 0 858 098 B1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe
für Fahrzeugscheinwerfer mit einem Entladungsgefäß aus
Quarzglas, in deren Innenraum eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist.
Das Entladungsgefäß besitzt zwei abgedichtete Enden mit jeweils einer Stromdurchführung
und jeweils einer Elektrode, die jeweils mit einer der Stromdurchführungen
verbunden sind und die in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragen. Der
im Quarzglas eingebettete Abschnitt der Elektroden ist jeweils von einer Wendel
umhüllt, um Sprünge im Quarzglas zu reduzieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Entladungslampe mit verbesserten
Elektroden bereitzustellen. Insbesondere sollen in dem Material des Entladungsgefäßes
Sprünge, die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Entladungsgefäßmaterials und des Elektrodenmaterials und durch
das Haften der Elektroden an dem Entladungsgefäßmaterial bedingt sind, verringert
werden, ohne das hierzu zusätzliche Bauteile wie beispielsweise die im obengenannten
Stand der Technik aufgeführten Wendeln verwendet werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Entladungslampe besitzt ein Entladungsgefäß, in dessen Innenraum
eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist, wobei das Entladungsgefäß
mindestens ein abgedichtetes Ende mit einer Stromdurchführung aufweist,
die mit einer in den Innenraum des Entladungsgefäß hineinragenden und sich
in das abgedichtete Ende erstreckenden Elektrode verbunden ist. Erfindungsgemäß
ist mindestens der sich in das abgedichtete Ende erstreckende Abschnitt der Elektrode
als Litze, das heißt, als Bündel oder als Geflecht von mehreren Drähten, ausgebildet.
Hierbei handelt es sich um denjenigen Abschnitt der Elektrode, der zwar nicht
gasdicht, aber dennoch sehr eng von dem Material des Entladungsgefäßes bzw. des
abgdichteten Endes des Entladungsgefäßes umschlossen und mit der Stromdurchführung
verbunden ist. Gemäß des besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung ist sogar die gesamte Elektrode mit Ausnahme ihrer Enden als Litze ausgebildet,
weil eine über ihre gesamte Länge als Litze ausgebildete Elektrode einfacher
herzustellen ist als eine nur abschnittsweise als Litze ausgebildete Elektrode.
Dadurch dass mindestens der vorgenannte Abschnitt der Elektrode als Litze ausgebildet
ist, werden die von den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Entladungsgefäßmaterials und des Elektrodenmaterials verursachten mechanischen
Spannungen durch die Elastizität des litzenartigen Elektrodenabschnitts
aufgefangen und daher wird die Gefahr von Rissbildungen oder Sprüngen im Entladungsgefäß
reduziert. Außerdem trägt auch die im Vergleich zu den konventionellen
Elektroden veränderte Oberflächengeometrie zur Verringerung der Gefahr von
Sprüngen oder Rissen im Entladungsgefäß bei. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft
auf Entladungslampen anwendbar, die ein Entladungsgefäß aus Quarzglas und
Elektroden aus Wolfram besitzen, da Quarzglas und Wolfram stark unterschiedliche
thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung auf Hochdruckentladungslampen anwenden,
deren Stromdurchführungen einen vergleichsweise hohen Strom tragen
müssen. Ein Beispiel dafür sind Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen für
Fahrzeugscheinwerfer und insbesondere quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampcn.
Diese Hochdruckentladungslampen besitzen üblicherweise
ein Entladungsgefäß aus Quarzglas mit abgedichteten Enden, die Stromdurchführungen
mit Molybdänfoliendichtungen aufweisen. Die in den Entladungsraum hineinragenden,
üblicherweise aus Wolfram bestehenden Elektroden der Lampe sind mit den
Molybdänfoliendichtungen verbunden. Die quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen
benötigen besonders dicke Elektroden, da sie einen noch
höheren Strom tragen müssen als die üblichen Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen
für Fahrzeugscheinwerfer. Bei diesen Lampen tritt daher das oben
beschriebene Problem in noch größerem Maß als bei anderen Hochdruckentladungslampen
auf.
Der als Litze ausgebildete Abschnitt der Elektrode besteht vorteilhafterweise aus
mehreren Drähten, die miteinander verdrillt oder verwoben sind. Die Drahtstärke
bzw. die Dicke der einzelnen Drähte ist vorteilhafterweise so gewählt, dass sie über
die Länge der Elektrode, das heißt, auf einer Länge von mehreren Millimetern steif
sind und sich nicht unter ihrem eigenen Gewicht biegen. Der Grad der Verdrillung
der Drähte ist so gewählt, dass zwischen den einzelnen Drähten nach dem Verdrillen
ein möglichst geringer Zwischenraum verbleibt und die Drähte über die Länge der
Elektrode bzw. über die Länge des als Litze ausgebildeten Elektrodenabschnitts hinreichend
miteinander verwoben sind, um eine starre Elektrode zu gewährleisten. Diese
Drähte bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus Wolfram
oder einer Wolframlegierung. Die vorgenannten Drähte sind zumindest an einem
Ende des als Litze ausgebildeten Elektrodenabschnitts durch eine Schweiß- oder
Schmelzverbindung miteinander verbunden. Dieses Ende besitzt bessere Schweißeigenschaften
als die einzelnen Drähte der Elektrode. Insbesondere kann dieses Ende
besser mit einer als Bestandteil der Stromdurchführung ausgebildeten Metallfolie,
vorzugsweise Molybdänfolie, verschweißt werden als die einzelnen Drähte. Außerdem
wird durch die vorgenannten Maßnahme gewährleistet, dass jeder einzelne
Draht der Litze mit der Stromdurchführung elektrisch leitend verbunden ist. Gemäß
des besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung erstreckt sich der als
Litze ausgebildete Abschnitt über die gesamte Länge der Elektrode. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind außerdem die Drähte an beiden Enden des als Litze ausgebildeten
Abschnitts bzw. an beiden Enden der Elektrode durch eine Schweiß- oder
Schmelzverbindung miteinander verbunden. Diese Enden weisen dadurch die Form
einer Kuppe auf. Ein Ende dient zum Verschweißen mit der Stromdurchführung,
während das andere Ende als Elektrodenkopf ausgebildet ist, der in den Innenraum
des Entladungsgefäßes hineinragt und an dem der Entladungsbogen der Gasentladung
ansetzt. Der verkuppte Elektrodenkopf bietet dem Entladungsbogen der Gasentladung
einen besseren Ansatzpunkt als die Enden der einzelnen Drähte.
Um eine bessere Schweißverbindung zwischen der Metallfolie der Stromdurchführung
und dem Ende des als Litze ausgebildeten Abschnitts der Elektrode zu gewährleisten,
kann das Ende des als Litze ausgebildeten Abschnitts der Elektrode vorteilhafterweise
im Verbindungsbereich mit der Metallfolie angeflacht sein.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- Eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entladungslampe
- Figur 2
- Eine Draufsicht auf ein abgedichtetes Ende des Entladungsefäßes der in Figur 1 abgebildete Entladungslampe mit der entsprechenden Stromdurchführung und einer Elektrode in schematischer Darstellung
- Figur 3
- Eine Draufsicht auf einen Abschnitt der in Figur 2 abgebildeten Elektrode
Bei dem in der Figur 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es
sich um eine quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe mit einer
elektrischen Leistungsaufnahme von ca. 35 Watt. Diese Hochdruckentladungslampe
besitzt ein Entladungsgefäß 1 aus Quarzglas mit einem Innenraum 10 und zwei diametral
angeordneten, abgedichteten Enden 11, 12, die jeweils eine Stromdurchführung
2, 3 aufweisen. In den Innenraum 10 ragen zwei diametral angeordnete Elektroden
4, 5, die jeweils mit einer der Stromdurchführungen 2 bzw. 3 verbunden sind und
zwischen denen sich während des Lampenbetriebs eine Gasentladung ausbildet. In
dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 ist eine ionisierbare Füllung eingeschlossen,
die aus Xenon und mehreren Metallhalogeniden besteht. Das Entladungsgefäß
1 ist von einem Außenkolben 6 umgeben, der aus Quarzglas besteht, das mit
Ultraviolettstrahlung absorbierenden Dotierstoffen versehen ist. Die Lampe weist
ferner einen Kunststoffsockel 7 auf, der die beiden Lampengefäße 1, 6 trägt und der
mit den elektrischen Anschlüssen 8 der Lampe ausgestattet ist. Die Stromdurchführung
2 des sockelfemen Endes 11 des Entladungsgefäßes 1 ist über die Stromrückführung
9 mit dem ersten elektrischen Anschluß 8 verbunden, während die andere
Stromdurchführung 5 mit einem zweiten elektrischen Anschluß (nicht abgebildet)
der Lampe verbunden ist. Im Lampensockel 7 kann das komplette Betriebsgerät der
Lampe oder Teile des Betriebsgerätes, beispielsweise die Zündvorrichtung, angeordnet
sein.
Die Figur 2 zeigt Details des Entladungsgefäßes 1 und der Stromdurchführungen 2
bzw. 3. Die abgedichteten Enden 11, 12 des Entladungsgefäßes 1 weisen jeweils eine
Stromdurchführung 2, 3 auf. Die Stromdurchführungen 2, 3 weisen jeweils eine gasdicht
in dem jeweiligen Ende 11 bzw. 12 eingebettete Molybdänfolie 21 bzw. 31 auf.
Die von dem Innenraum 10 des Entladungsgefäß 1 abgewandte Seite der jeweiligen
Molybdänfolie 21 bzw. 31 ist jeweils mit einem Molybdändraht 22 bzw. 32 verschweißt,
der aus dem entsprechenden abgedichteten Ende 11 bzw. 12 herausragt.
Die dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 zugewandte Seite der jeweiligen
Molybdänfolie 21 bzw. 31 ist jeweils mit einer Elektrode 4 bzw. 5 verschweißt, die
in den Entladungsraum 10 hineinragen. Beide Elektroden 4, 5 sind als Litze ausgebildet.
Sie bestehen jeweils aus acht Wolframdrähten, die miteinander verwoben oder
verdrillt sind. Um den Zweck der Erfindung zu erfüllen, würde es genügen, nur den
sich in das abgedichtete Ende 11 des Entladungsgefäßes 1 erstreckenden Abschnitt
403 der Elektrode 4 als Litze auszubilden.
Die Figur 3 zeigt Details der Elektrode 4 der oben beschriebenen Hochdruckentladungslampe.
Die Elektrode 4 ist im wesentlichen stabförmig und besitzt eine Länge
von 6,5 mm und einen Durchmesser oder eine Dicke von 0,35 mm. Diese Elektrode
4 besteht aus acht Wolframdrähten, die jeweils einen Durchmesser bzw eine Dicke
von 0,1 mm aufweisen und miteinander verdrillt oder verwoben sind. Die beiden
Enden der Elektrode 4 sind jeweils als Kuppe 401, 402 ausgebildet. Die Kuppen 401
und 402 sind jeweils durch Verschmelzen der Enden der Drähte mittels eines Lasers
entstanden. Die Kuppe 401 bildet den in den Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1
hineinragenden Kopf der Elektrode 4, an den während des Lampenbetriebs der Entladungsbogen
der Gasentladung ansetzt. Die andere Kuppe 402 der Elektrode 4 ist
mit der Molybdänfolie 21 der Stromdurchführung 2 verschweißt.
Zur Herstellung der Elektrode 4 werden acht Wolframdrähte gleicher Länge parallel
nebeneinander angeordnet, so dass ihr erstes Ende jeweils in einer ersten Halterung
und ihr zweites Ende jeweils in einer zweiten Halterung befestigt ist. Der Abstand
der beiden Halterungen ist variierbar und entspricht zunächst ungefähr der Länge der
acht Wolframdrähte. Die Halterungen sind als Kreisscheiben ausgebildet, die Bohrungen
besitzen, die entlang eines konzentrisch zu der Kreisscheibenachse ausgerichteten
Kreises oder Kreisbogensegmentes angeordnet sind und in denen jeweils ein
Ende eines Wolframdrahtes fixiert ist. Eine erste der beiden kreisscheibenförmigen
Halterungen ist drehbar um ihre Achse gelagert und verschiebbar auf einer Schiene
angeordnet, so dass der Abstand zwischen den beiden Halterungen variierbar ist,
während die andere, zweite Halterung ortsfest und nicht drehbar angeordnet ist.
Durch Rotation der ersten Halterung um ihre Kreisscheibenachse werden die acht
Wolframdrähte miteinander verdrillt oder verwoben. Die so entstandene Litze wird
in Stücke geschnitten, entsprechend der gewünschten Elektrodenlänge. In Figur 3 ist
in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die derart hergestellte Elektrode 4
gezeigt. Diese Elektrode besitzt eine Dicke von 0,35 mm. In Bezug auf die Stromtragfähigkeit
ist die erfindungsgemäße Elektrode 4 mit einer konventionellen massiven,
stabförmigen Elektrode aus Wolfram vergleichbar, die einen Durchmesser von
0,28 mm besitzt. Die acht Wolframdrähte beschreiben jeweils eine Schraubenlinie,
die sich vom ersten Ende 401 bis zum zweiten 402 der Elektrode 4 erstreckt. Jeder
Draht windet sich über die Länge der Elektrode 4 entlang einer Schraubenlinie ungefähr
fünf- bis sechsmal um die Mantelfläche der Elektrode 4. Die Steigung der vorgenannten
Schraubenlinien beträgt ungefähr 1,2 mm. Die zweite Elektrode 5 ist identisch
zu der ersten Elektrode 4. Der Grad der Verdrillung und damit die Steigung der
vorgenannten Schraubenlinien ist so gewählt, dass der Zwischenraum zwischen den
einzelnen Wolframdrähten der Elektrode 4 möglichst gering ist und die Wolframdrähte
sich nicht selbsttätig entflechten können.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel.
Die Elektroden können auch aus mehr oder weniger als acht Drähten bestehen,
falls beispielsweise entsprechend dickere oder dünnere Elektroden benötigt werden.
Außerdem können die Wolframdrähte auch auf andere Weise als bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel miteinander verwoben werden. Beispielsweise können sie
nach Art eines Zopfes miteinander verflochten werden. Ferner ist es auch möglich,
dass die einzelnen Drähte der Litze gar nicht miteinander verwoben oder verflochten
sind, sondern als Bündel ausgebildet sind, bei dem nur die Enden der Drähte miteinander
verbunden, beispielsweise miteinander verschmolzen oder verschweißt, sind.
Gegebenenfalls kann zur Verbesserung der Schweißverbindung mit der Molybdänfolie
21, die Kuppe 402 angeflacht ausgebildet sein oder/und die Molybdänfolie 21
oder die Kuppe 402 mit einer Rutheniumschicht versehen sein.
Zusätzlich zu den Elektroden 4, 5 können gegebenenfalls auch die aus Molybdän
bestehenden Stromzuführungsdrähte 22, 32 oder nur der sich in die abgedichteten
Enden 11, 12 erstreckende Abschnitt der Stromzuführungsdrähte 22, 32 in ähnlicher
Weise wie die Elektroden als Litze ausgebildet sein.
Claims (8)
- Entladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1), in dessen Innenraum (10) eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist, wobei das Entladungsgefäß (1) mindestens ein mit einer Stromdurchführung (2) ausgestattetes abgedichtetes Ende (11) aufweist, und die mindestens eine Stromdurchführung (2) mit einer Elektrode (4) verbunden ist, die in den Innenraum (10) des Entladungsgefäßes (1) hineinragt und die einen sich in das abgedichtete Ende (11) erstreckenden Abschnitt (403) besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der sich in das abgedichtete Ende (11) erstreckende Abschnitt (403) der Elektrode (4) als Litze ausgebildet ist. - Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der als Litze ausgebildete Abschnitt bis zu den Enden (401, 402) der Elektrode (4) erstreckt.
- Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Litze ausgebildete Abschnitt (403) der Elektrode (4) aus mehreren Drähten (41 bis 48) besteht, die miteinander verdrillt sind.
- Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (41 bis 48) im wesentlichen aus Wolfram oder einer Wolframlegierung bestehen.
- Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (41 bis 48) an mindestens einem Ende (402) des als Litze ausgebildeten Abschnitts (403) durch eine Schweiß- oder Schmelzverbindung miteinander verbunden sind.
- Entladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (402) des als Litze ausgebildeten Abschnitts (403) der Elektrode (4) mit mindestens einer Metallfolie (21), die als Bestandteil der Stromdurchführung (2) ausgebildet ist, verbunden ist.
- Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (402) des als Litze ausgebildeten Abschnitts (403) der Elektrode (4) im Verbindungsbereich mit der mindestens einen Metallfolie (21) angeflacht ist.
- Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungslampe eine Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas ist.
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- 2004-02-04 EP EP20040002473 patent/EP1465235A2/de not_active Withdrawn
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