EP1465236A2 - Discharge lamp - Google Patents
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- EP1465236A2 EP1465236A2 EP04003794A EP04003794A EP1465236A2 EP 1465236 A2 EP1465236 A2 EP 1465236A2 EP 04003794 A EP04003794 A EP 04003794A EP 04003794 A EP04003794 A EP 04003794A EP 1465236 A2 EP1465236 A2 EP 1465236A2
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- H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
- H01J61/0735—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the material of the electrode
Definitions
- Such a discharge lamp is for example in the European patent EP 0 858 098 B1.
- This document describes a high pressure metal halide discharge lamp for vehicle headlights with a discharge vessel Quartz glass, inside of which an ionizable filling is enclosed gas-tight.
- the discharge vessel has two sealed ends, each with a feedthrough and one electrode each, each with one of the current feedthroughs are connected and which protrude into the interior of the discharge vessel.
- the section of the electrodes embedded in the quartz glass is in each case of a spiral encased to reduce cracks in the quartz glass.
- the published patent application EP 1 111 655 A1 describes one consisting of molybdenum Melting film for lamp construction, with a coating containing ruthenium is provided.
- This sealing film is part of a current feedthrough, which is arranged in a sealed end of a lamp vessel. through this gas-tightly melted foil in the end of the lamp vessel will Sealed lamp vessel.
- the coating containing ruthenium enables one better welded connection between the sealing foil and the associated ones Power supply wires.
- Cracks caused by the different coefficients of thermal expansion of the discharge vessel material and the electrode material and through adhesion of the discharge vessel material to the electrodes are avoided without additional components such as those mentioned above State of the art listed spirals are used.
- the discharge lamp according to the invention has a discharge vessel, in the interior thereof an ionizable filling is enclosed gas-tight.
- the discharge vessel has at least one sealed end with a feedthrough, those with a protruding into the interior of the discharge vessel and themselves is connected into the sealed end extending electrode.
- the portion of the electrode extending into the sealed end with a Coating provided that a high-melting metal from the group of platinum metals contains.
- high-melting means that the Melting temperature of the platinum metals above the processing temperature of the discharge vessel material, which is required to seal its ends.
- Discharge vessel of high-pressure discharge lamps usually consists of quartz glass, preferably one of the platinum metals ruthenium, Iridium, osmium or rhodium are used.
- the coating according to the invention extends at least over a portion of the surface of the sealed end protruding electrode section or preferably even over the entire Surface of the above electrode section. Because of that in the sealed end of the discharge vessel extending portion of the electrode the above-mentioned coating according to the invention is provided. becomes liability reduced so far between the material of the discharge vessel and the electrode, that by the stronger compared to the surrounding discharge vessel material thermal expansion of the electrode only low mechanical stresses in the sealed end of the discharge vessel are generated, which does not destroy the Cause discharge discharge.
- the coating consists of ruthenium or a ruthenium alloy, in particular an alloy of ruthenium the electrode material.
- the invention can be applied particularly advantageously to discharge lamps, the Current feedthroughs have to carry a comparatively high current and whose discharge vessel is made of quartz glass.
- Metal halide high-pressure discharge lamps are an example of this for vehicle headlights and especially mercury-free Metal halide high-intensity discharge lamps.
- These high pressure discharge lamps usually have a quartz glass discharge vessel with seals Ends that have current feedthroughs with molybdenum foil seals. Those protruding into the discharge space, usually made of tungsten Electrodes of the lamp are connected to the molybdenum foil seals.
- the mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps especially need thick electrodes because they have to carry an even higher current than that usual metal halide high-pressure discharge lamps for vehicle headlights. The problem described above therefore occurs to an even greater extent in these lamps than with other high-pressure discharge lamps.
- FIG. 1 The embodiment of the invention shown in FIG. 1 is concerned is a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with a electrical power consumption of approx. 35 watts.
- This high pressure discharge lamp has a discharge vessel 1 made of quartz glass with an interior 10 and two diametrically arranged, sealed ends 11, 12, each having a current feedthrough 2, 3 have. Two diametrically arranged electrodes protrude into the interior 10 4, 5, which are each connected to one of the current bushings 2 and 3 and between which a gas discharge forms during lamp operation.
- an ionizable filling which consists of xenon and several metal halides.
- the discharge vessel 1 is surrounded by an outer bulb 6, which consists of quartz glass with Ultraviolet radiation absorbing dopants is provided.
- the lamp points Furthermore, a plastic base 7, which carries the two lamp vessels 1, 6 and is equipped with the electrical connections 8 of the lamp.
- the current feedthrough 2 of the base distal end 11 of the discharge vessel 1 is via the current feedback 9 connected to the first electrical connector 8 while the other Power feedthrough 5 with a second electrical connection (not shown) the lamp is connected.
- the complete control gear can Lamp or parts of the operating device, for example the ignition device, arranged his.
- FIG. 2 shows details of the discharge vessel 1 and the current feedthrough 2 sealed ends 11, 12 of the discharge vessel 1 each have a current feedthrough 2, 3 on.
- the current bushings 2, 3 each have a gas-tight embedded molybdenum foil 21 or 31 on the respective end 11 or 12.
- the side of the respective molybdenum foil facing away from the interior 10 of the discharge vessel 1 21 and 31 are welded to a molybdenum wire 22 and 32, which protrudes from the corresponding sealed end 11 or 12.
- the one Interior 10 of the discharge vessel 1 facing the side of the respective molybdenum foil 21 and 31 is each with a rod-shaped electrode made of tungsten 4 or 5 welded, which protrude into the discharge space 10.
- a coating 410 which are made of ruthenium or a ruthenium-tungsten alloy, which can form after coating.
- Your layer thickness is approximately 500 nm.
- the length of the electrode 4 is 6.5 mm and its thickness 0.33 mm.
- the section protruding into the interior 10 of the discharge vessel 1 42 of the electrode 4 has no coating in order to avoid the Components of the ionizable filling or those within the discharge space occurring gas discharge can be influenced by ruthenium.
- the other electrode 5 is identical to the electrode 4.
- the invention is not limited to the exemplary embodiment explained in more detail above.
- the entire one does not have to extend into the sealed end 11 Provide section 41 of the electrodes 4 and 5 with the ruthenium layer 410 his. It is sufficient if only parts of those in contact with the quartz glass Coat the surface of the electrode with the coating containing ruthenium to significantly reduce the risk of cracks in the quartz glass.
- those extending into the sealed end 11 or 12 can also Portions of the molybdenum wires 22, 32 with a coating containing ruthenium be provided to further reduce the risk of cracks in the quartz glass.
Abstract
Description
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.Such a discharge lamp is for example in the European patent EP 0 858 098 B1. This document describes a high pressure metal halide discharge lamp for vehicle headlights with a discharge vessel Quartz glass, inside of which an ionizable filling is enclosed gas-tight. The discharge vessel has two sealed ends, each with a feedthrough and one electrode each, each with one of the current feedthroughs are connected and which protrude into the interior of the discharge vessel. The section of the electrodes embedded in the quartz glass is in each case of a spiral encased to reduce cracks in the quartz glass.
Die Offenlegungsschrift EP 1 111 655 A1 beschreibt eine aus Molybdän bestehende
Einschmelzfolie für den Lampenbau, die mit einer Ruthenium enthaltenden Beschichtung
versehen ist. Diese Einschmelzfolie ist Bestandteil einer Stromdurchführung,
die in einem abgedichteten Ende eines Lampengefäßes angeordnet ist. Mittels
dieser gasdicht in dem Ende des Lampengefäßes eingeschmolzenen Folie wird das
Lampengefäß abgedichtet. Die Ruthenium enthaltende Beschichtung ermöglicht eine
bessere Schweißverbindung zwischen der Einschmelzfolie und den damit verbundenen
Stromzuführungsdrähten.The published
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 des Entladungsgefäßmaterials an den Elektroden bedingt sind, vermieden werden, ohne dass hierzu zusätzliche Bauteile wie beispielsweise die im obengenannten Stand der Technik aufgeführten Wendeln verwendet werden.It is the object of the invention to improve a generic discharge lamp Provide electrodes. In particular, in the material of the discharge vessel Cracks caused by the different coefficients of thermal expansion of the discharge vessel material and the electrode material and through adhesion of the discharge vessel material to the electrodes are avoided without additional components such as those mentioned above State of the art listed spirals are used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen
Patentansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by the features of
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 der sich in das abgedichtete Ende erstreckende Abschnitt der Elektrode mit einer Beschichtung versehen, die ein hochschmelzendes Metall aus der Gruppe der Platinmetalle enthält. Hochschmelzend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schmelztemperatur der Platinmetalle oberhalb der Verarbeitungstemperatur des Entladungsgefäßmaterials, die zum Abdichten seiner Enden erforderlich ist, liegt. Da das Entladungsgfäß von Hochdruckentladungslampen üblicherweise aus Quarzglas besteht, wird für die Beschichtung vorzugsweise eines der Platinmetalle Ruthenium, Iridium, Osmium oder Rhodium verwendet. Die erfindungsgemäße Beschichtung erstreckt sich mindestens über einen Teil der Oberfläche des in das abgedichtete Ende hineinragenden Elektrodenabschnitts oder vorzugsweise sogar über die gesamte Oberfläche des oben genannten Elektrodenabschnitts. Dadurch dass der sich in das abgedichtete Ende des Entladungsgefäßes erstreckende Abschnitt der Elektrode mit der obengenannten, erfindungsgemäßen Beschichtung versehen ist. wird die Haftung zwischen dem Material des Entladungsgefäßes und der Elektrode so weit reduziert, dass durch die im Vergleich zum umgebenden Entladungsgefäßmaterial stärkere thermische Ausdehnung der Elektrode nur geringe mechanische Spannungen in dem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes erzeugt werden, die keine Zerstörung des Entladungsgefaißes verursachen. The discharge lamp according to the invention has a discharge vessel, in the interior thereof an ionizable filling is enclosed gas-tight. being the discharge vessel has at least one sealed end with a feedthrough, those with a protruding into the interior of the discharge vessel and themselves is connected into the sealed end extending electrode. According to the invention is the portion of the electrode extending into the sealed end with a Coating provided that a high-melting metal from the group of platinum metals contains. In this context, high-melting means that the Melting temperature of the platinum metals above the processing temperature of the discharge vessel material, which is required to seal its ends. Since that Discharge vessel of high-pressure discharge lamps usually consists of quartz glass, preferably one of the platinum metals ruthenium, Iridium, osmium or rhodium are used. The coating according to the invention extends at least over a portion of the surface of the sealed end protruding electrode section or preferably even over the entire Surface of the above electrode section. Because of that in the sealed end of the discharge vessel extending portion of the electrode the above-mentioned coating according to the invention is provided. becomes liability reduced so far between the material of the discharge vessel and the electrode, that by the stronger compared to the surrounding discharge vessel material thermal expansion of the electrode only low mechanical stresses in the sealed end of the discharge vessel are generated, which does not destroy the Cause discharge discharge.
Versuche haben gezeigt, dass eine nur 100 nm dicke Beschichtung der Elektrode bereits ausreicht, um die Haftung der Elektrode an dem Glas des Entladungsgefäßes so weit zu vermindern, dass keine Zerstörung des Entladungsgefäßes durch die thermische Ausdehnung der Elektrode verursacht wird. Gemäß des besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht die Beschichtung aus Ruthenium oder einer Rutheniumlegierung, insbesondere einer Legierung des Rutheniums mit dem Elektrodenmaterial.Experiments have shown that the electrode is only 100 nm thick is already sufficient to ensure that the electrode adheres to the glass of the discharge vessel to reduce so far that no destruction of the discharge vessel by the thermal Expansion of the electrode is caused. According to the most preferred In one embodiment of the invention, the coating consists of ruthenium or a ruthenium alloy, in particular an alloy of ruthenium the electrode material.
Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft auf Entladungslampen anwenden, deren Stromdurchführungen einen vergleichsweise hohen Strom tragen müssen und deren Entladungsgefäß aus Quarzglas besteht. Ein Beispiel dafür sind Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen für Fahrzeugscheinwerfer und insbesondere quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen. Diese Hochdruckentladungslampen besitzen üblicherweise ein Entladungsgefäß aus Quarzglas mit abgedichtetcn 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.The invention can be applied particularly advantageously to discharge lamps, the Current feedthroughs have to carry a comparatively high current and whose discharge vessel is made of quartz glass. Metal halide high-pressure discharge lamps are an example of this for vehicle headlights and especially mercury-free Metal halide high-intensity discharge lamps. These high pressure discharge lamps usually have a quartz glass discharge vessel with seals Ends that have current feedthroughs with molybdenum foil seals. Those protruding into the discharge space, usually made of tungsten Electrodes of the lamp are connected to the molybdenum foil seals. The mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps especially need thick electrodes because they have to carry an even higher current than that usual metal halide high-pressure discharge lamps for vehicle headlights. The problem described above therefore occurs to an even greater extent in these lamps than with other high-pressure discharge lamps.
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 Entladungsgefäßes der in
Figur 1 abgebildete Entladungslampe mit der entsprechenden Stromdurchführung und einer Elektrode in schematischer Darstellung Figur 3- Eine Draufsicht auf die in
Figur 2 abgebildete Elektrode Figur 4- Einen Querschnitt durch die in
Figur 3 abgebildete Elektrode entlang der Querschnittsebene A-A
- Figure 1
- A schematic representation of a preferred embodiment of the discharge lamp according to the invention
- Figure 2
- A plan view of a sealed end of the discharge vessel of the discharge lamp shown in Figure 1 with the corresponding current feedthrough and an electrode in a schematic representation
- Figure 3
- A top view of the electrode shown in Figure 2
- Figure 4
- A cross section through the electrode shown in Figure 3 along the cross-sectional plane AA
Bei dem in der Figur 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es
sich um eine quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladunaslampe 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 Kunststoftsockel 7 auf, der die beiden Lampengefäße 1, 6 trägt und der
mit den elektrischen Anschlüssen 8 der Lampe ausgestattet ist. Die Stromdurchführung
2 des sockelfernen 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.The embodiment of the invention shown in FIG. 1 is concerned
is a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with a
electrical power consumption of approx. 35 watts. This high pressure discharge lamp
has a
Die Figur 2 zeigt Details des Entladungsgefäßes 1 und der Stromdurchführung 2. 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 stabförmigen, aus Wolfram bestehenden Elektrode
4 bzw. 5 verschweißt, die in den Entladungsraum 10 hineinragen. Wie in den
Figuren 2 bis 4 schematisch dargestellt, ist der sich in das abgedichtete Ende 11 des
Entladungsgefäßes 1 erstreckende Abschnitt 41 der Elektrode 4 mit einer Beschichtung
410 versehen, die aus Ruthenium bzw. aus einer Ruthenium-Wolfram-Legierung,
die sich nach dem Beschichten bilden kann, besteht. Ihre Schichtdicke beträgt
ungefähr 500 nm. Der Länge der Elektrode 4 beträgt 6,5 mm und ihre Dicke
0,33 mm. Der in den Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 hineinragenden Abschnitt
42 der Elektrode 4 trägt keine Beschichtung, um zu vermeiden, dass die
Komponenten der ionisierbaren Füllung oder die innerhalb des Entladungsraums
stattfindende Gasentladung durch Ruthenium beeinflusst werden. Die andere Elektrode
5 ist identisch zur Elektrode 4 ausgebildet.FIG. 2 shows details of the
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel.
Beispielsweise muss nicht der gesamte sich in das abgedichtete Ende 11 erstreckende
Abschnitt 41 der Elektrode 4 bzw. 5 mit der Rutheniumschicht 410 versehen
sein. Es genügt bereits, wenn nur Teile der mit dem Quarzglas in Berührung stehenden
Oberfläche der Elektrode mit der Ruthenium enthaltenden Beschichtung versehen
sind, um die Gefahr von Sprüngen im Quarzglas erheblich zu reduzieren.The invention is not limited to the exemplary embodiment explained in more detail above.
For example, the entire one does not have to extend into the sealed
Zusätzlich können auch die sich in das abgedichtete Ende 11 bzw. 12 erstreckenden
Abschnitte der Molybdändrähte 22, 32 mit einer Ruthenium enthaltenden Beschichtung
versehen sein, um die Gefahr von Sprüngen im Quarzglas weiter zu reduzieren.In addition, those extending into the sealed
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, dass der sich in das abgedichtete Ende (11) erstreckende Abschnitt (41) der Elektrode (4) mit einer Beschichtung (410) versehen ist, die ein hochschmelzendes Metall aus der Gruppe der Platinmetalle enthält.Discharge lamp with a discharge vessel (1), in the interior (10) of which an ionizable filling is enclosed in a gas-tight manner, the discharge vessel (1) having at least one sealed end (11) provided with a current lead-through (2), and the at least one current lead-through (2 ) is connected to an electrode (4) which projects into the interior (10) of the discharge vessel (1) and which has a section (4 1) which extends into the sealed end (11),
characterized in that the section (41) of the electrode (4) extending into the sealed end (11) is provided with a coating (410) which contains a refractory metal from the group of platinum metals.
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