EP1955361A1 - Hochdruckentladungslampe mit verbesserter zündfähigkeit - Google Patents
Hochdruckentladungslampe mit verbesserter zündfähigkeitInfo
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Definitions
- the invention relates to a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
- Such lamps are in particular high-pressure discharge lamps for automotive lighting or for photo-optical purposes.
- the US-A 5,017,839 discloses a high pressure discharge lamp in which the piston of the discharge vessel, metal halides and xenon gas is filled under high pressure with mercury ⁇ silver (Hg).
- Hg mercury ⁇ silver
- Such lamps are particularly suitable for automotive lighting, or for photo-optical purposes.
- One problem is the ignitability of these lamps, especially the hot re-ignition. This is to be remedied by expensive measures, for example, suitable electronic ballasts.
- high voltages are required for the generation of the spark.
- the ignition voltage is the voltage required to reach the electrical breakdown in the discharge vessel.
- the object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp whose ignition behavior is significantly improved compared to previous lamps.
- a coating on the inner wall of the discharge vessel which consists of a material which is inert with respect to the filling, in particular a cyclic process in the filling.
- This may be an inert metal, notably a noble metal such as gold or platinum, or an inert compound which is similarly conductive, inert and resistant to high temperatures as these Materials is.
- the layer thickness is so low that no appreciable absorption of the emitted radiation occurs.
- the chemical element or the compound can be introduced for example as a coating on the electrodes or as part of the filling in the inner volume or applied as a coating of the starting material for the discharge vessel, for example a tubular blank inside the wall.
- the amount of introduced Ele ⁇ ments or the connection has to be chosen such that the effect of improving the ignition voltage ranges ER is, however, at the same time, the coating does not affect the optical properties of the lamp.
- Coating can be uniformly thin, usually with a layer thickness well below 1 .mu.m, preferably below 100 nm, applied to the inner wall.
- ge ⁇ nügt already a layer that is inhomogeneous or even consists of only spots or islands whose distance is small enough to pass around the creepage.
- each conventional glass can be USAGE ⁇ det, ie in particular hard glass, Vycor glass or quartz ⁇ . Also the choice of the filling is not subject to special limitations thereof.
- Fig. 2 is a completed discharge lamp.
- Figure 1 shows a not yet sealed discharge lamp ⁇ 1. It consists of a tubular discharge vessel 2 of quartz glass or hard glass, lektroden in the two E are introduced. 3 The two ends 4 of the discharge vessel with the sealing areas are still open. It does not matter how the discharge vessel is sealed, either with a bruise or ei ⁇ ner seal. At the heads of the electrodes, in each case a thin layer 5 of the later coating material is applied by a galvanic process. Later, during the crushing process or even during commissioning, for the most part, this coating evaporates and settles on the inner wall.
- FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a finished lamp after the crushing process or preferably after the lamp has been switched on for the first time.
- the gold coating 6 is now more or less homogeneously deposited on the inner wall of the discharge vessel 2.
- the tungsten electrodes 3 are now at least predominantly free of the coating material.
- the electrodes 3 are sealed by a pinch 9.
- the gold plating of the electrode tips extends over a length of about 2 mm, and a current of several mA, for example 5 mA, applied over several minutes to apply the coating.
- the gold evaporates and forms an inner coating, which leads to an improvement in the ignitability of the lamp (reduction of the ignition voltage and / or reduction in the width of the ignition voltage distribution).
- a surface discharge from one electrode forms over the inner wall to the second electrode.
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Abstract
An der Innenwand des Entladungsgefäßes (2) ist eine Beschichtung (6) aus inertem Material aufgebracht. Die Schichtdicke ist so gering, dass keine Absorption der emittierten Strahlung auftritt.
Description
Hochdruckentladungslampe mit verbesserter Zündfähigkeit
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen für Automobilbeleuchtung oder für fotooptische Zwecke.
Stand der Technik
Die US-A 5 017 839 offenbart eine Hochdruckentladungslampe, bei der der Kolben des Entladungsgefäßes mit Queck¬ silber (Hg) , Metallhalogeniden und Xenongas unter hohem Druck gefüllt ist. Derartige Lampen eignen sich besonders für die Automobilbeleuchtung, oder auch für fotooptische Zwecke. Ein Problem ist aber die Zündunwilligkeit dieser Lampen, insbesondere die Heißwiederzündung. Dies wird durch aufwendige Maßnahmen, beispielsweise geeignete E- lektronische Vorschaltgeräte versucht, zu beheben. Dabei werden für die Erzeugung des Zündfunkens hohe Spannungen benötigt. Insbesonderere bei Verwendung von Hg-freien Füllungen treten im Vergleich zu Hg-haltigen Lampen noch höhere Zündspannungen auf. Die Zündspannung ist die Spannung, die zum Erreichen des elektrischen Durchbruchs im Entladungsgefäß benötigt wird. Durch die höhere Spannung werden mehr Zündimpulse bis zur Zündung benötigt und auch die Wahrscheinlichkeit für eine fehlgeschalgene Zündung bzw. für Schädigungen der Lampe, seien es Isolationsprobleme oder ein Durchbruch im Sockel, steigt stark an.
Bisher gibt es zwei Lösungsansätze zur Verbesserung der Zündfähigkeit: erstens das Aufbringen einer Zündhilfsbeschichtung außen auf das Entladungsgefäß, beispielsweise aus SnO2 oder InO, ähnlich wie in GB 1476160 beschrieben; Zweitens die Erhöhung der maximalen Zündimpulsspannung der verwendeten Zündgeräte. Während die erste Maßnahme ein aufwendiges Verfahren ist, müssen bei der zweiten Maßnahme gleichzeitig Massnahmen zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit aller spannungsführenden Teile vom Zündgerät bis zum Entladungsgefäß getroffen werden, dies ist aufgrund von Dimensionsbeschränkungen nur bedingt möglich, außerdem ergeben sich Kostennachteile durch größere Isolation und aufwendigere Zündgeräte .
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, deren Zündverhalten gegenüber bisherigen Lampen deutlich verbessert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk¬ male des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Beschichtung auf der Innenwand des Entladungsgefäßes verwendet, die aus einem gegenüber der Füllung, insbesondere einem Kreisprozess in der Fül- lung, inerten Material besteht. Dabei kann es sich um ein inertes Metall, vornehmlich ein Edelmetall wie Gold oder Platin, oder eine inerte Verbindung handeln, die ähnlich gut leitend, inert und hochtemperaturbeständig wie diese
Materialien ist. Die Schichtdicke ist so gering, dass keine nennenswerte Absorption der emittierten Strahlung auftritt .
Durch Einbringen eines derartigen chemischen Elements o- der einer Verbindung in das Innenvolumen des Entladungsgefäßes und dessen Abscheiden an der Innenwand des Entla¬ dungsgefäßes wird die Oberflächeneigenschaft der Innen¬ wand und die Verteilung des elektrischen Feldes im Entla¬ dungsgefäß derart beeinflusst, dass die Zündung im Entla- dungsgefäß bereits bei einer deutlich erniedrigten Spannung erfolgt bzw. dass die statistische Verteilungsbreite der Zündspannung kleiner wird und/oder einen niedrigeren Mittelwert der Zündspannung aufweist. Durch geeignete Wahl der Beschichtung, insbesondere Gold oder Platin, kann eine Erhöhung der Langzeitbeständigkeit erreicht werden, da sich bestimmte Elemente bzw. Verbindungen wie das im Ausführungsbeispiel gewählte Gold relativ inert verhalten. Das heißt, dass zumindest ihre Reaktionsge¬ schwindigkeit so niedrig ist, dass die Zündwilligkeit ü- ber die Lebensdauer der Lampe nicht nennenswert darunter leidet .
Das chemische Element oder die Verbindung kann z.B. als Beschichtung auf den Elektroden oder als Bestandteil der Füllung in das Innenvolumen eingebracht werden oder als Beschichtung des Vormaterials für das Entladungsgefäß, beispielsweise eines rohrförmigen Rohlings innen auf die Wand aufgebracht werden. Die Menge des eingebrachten Ele¬ ments bzw. der Verbindung muss dabei so gewählt werden, dass der Effekt der Verbesserung der Zündspannung er- reicht wird, jedoch gleichzeitig die Beschichtung nicht die optischen Eigenschaften der Lampe beeinträchtigt. Die
-A-
Beschichtung kann dabei gleichmäßig dünn, in aller Regel mit einer Schichtdicke deutlich unter 1 μm, bevorzugt unter 100 nm, auf die Innenwand aufgebracht werden. Es ge¬ nügt jedoch schon eine Schicht, die inhomogen ist oder sogar nur aus Flecken oder Inseln besteht, deren Abstand ausreichend klein ist um den Gleitfunken weiterzuleiten.
Als Material des Kolbens kann jedes übliche Glas verwen¬ det werden, also insbesondere Hartglas, Vycor oder Quarz¬ glas. Auch die Wahl der Füllung unterliegt keiner beson- deren Einschränkung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zei¬ gen :
Fig. 1 eine Hochdruckentladungslampe vor dem Quetschpro- zess;
Fig. 2 eine fertiggestellte Entladungslampe.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt eine noch nicht verschlossene Entladungs¬ lampe 1. Sie besteht aus einem rohrartigen Entladungsge¬ fäß 2 aus Quarzglas oder auch Hartglas, in das zwei E- lektroden 3 eingeführt sind. Die beiden Enden 4 des Ent¬ ladungsgefäßes mit den Abdichtungsbereichen sind noch offen. Dabei spielt es keine Rolle, wie das Entladungsgefäß abgedichtet ist, sei es mit einer Quetschung oder mit ei¬ ner Einschmelzung.
An den Köpfen der Elektroden ist jeweils eine dünne Schicht 5 des späteren Beschichtungsmaterials durch einen galvanischen Prozess aufgebracht. Später wird diese Be- schichtung beim Quetschungsprozess oder auch bei bei- spielsweise bei der Erstinbetriebnahme zum größten Teil abgedampft und schlägt sich an der Innenwand nieder.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer fertigge¬ stellten Lampe nach dem Quetschungsprozess bzw. bevorzugt nach dem ersten Einschalten der Lampe. Die Goldbeschich- tung 6 ist jetzt mehr oder weniger homogen an der Innenwand des Entladungsgefäßes 2 niedergeschlagen. Dagegen sind die Elektroden 3 aus Wolfram jetzt zumindest ganz überwiegend frei von dem Beschichtungsmaterial . Die E- lektroden 3 sind durch eine Quetschung 9 abgedichtet.
In einem konkreten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Vergoldung der Elektrodenspitzen über eine Länge von ca. 2 mm, und es wird ein Strom von mehreren mA, beispielsweise 5 mA, über mehrere Minuten angelegt um die Be- schichtung aufzubringen.
Während der ersten Inbetriebnahme bzw. schon während des Quetschprozesses bei der Lampenherstellung verdampft das Gold und bildet eine Innenbeschichtung, die zu einer Verbesserung der Zündfähigkeit der Lampe (Verringerung der Zündspannung und/oder Verringerung der Breite der Zünd- Spannungsverteilung) führt. Es wird angenommen, dass sich bei der Zündung eine Oberflächenentladung ausgehend von einer Elektrode über die Innenwand zur zweiten Elektrode ausbildet .
Claims
1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das durch zwei Abdichtungen verschlossen ist, wobei zwei Elektroden in den Abdichtungen verankert sind, die sich in das Entladungsvolumen erstrecken, wobei eine Füllung, die Metallhalogenide enthält, im Entla¬ dungsvolumen untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenwand des Entladungsgefäßes ei¬ ne Beschichtung aus inertem Material aufgebracht ist, die die Zündfähigkeit der Lampe verbessert.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass das Material der Beschichtung aus einem inerten Metall oder einer inerten Verbindung besteht .
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Material ein Edelmetall, ins¬ besondere Gold oder Platin, ist.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Füllung des weiteren Edelgas und ggf. Quecksilber enthält.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Schicht homogen ist, wobei die Dicke kleiner als 1 μm ist.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Schicht inhomogen ist, wobei die maximale Dicke kleiner als lμm ist.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Füllung frei von Quecksilber ist und nur aus Metallhalogeniden und Inertgas, be¬ vorzugt Xenon, besteht.
8. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Kolbens aus Quarzglas oder Hartglas oder Vycor, besteht.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass das Entladungsgefäß zwei Quet- schungen besitzt, in denen jeweils eine Folie unter¬ gebracht ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu beschichtende Material zunächst auf die Elekt- rode aufgebracht wird und dann durch Erhitzen der E- lektrode, insbesondere mittels Stromfluss durch die Elektrode, auf die Innenwand niederschlägt.
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