WO2012045366A1 - Hochdruckentladungslampe mit kapazitiver zündhilfe - Google Patents

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WO2012045366A1
WO2012045366A1 PCT/EP2010/065061 EP2010065061W WO2012045366A1 WO 2012045366 A1 WO2012045366 A1 WO 2012045366A1 EP 2010065061 W EP2010065061 W EP 2010065061W WO 2012045366 A1 WO2012045366 A1 WO 2012045366A1
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ignition aid
discharge lamp
pressure discharge
ignition
lamp according
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PCT/EP2010/065061
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Johannes Buttstaedt
Leon Grabinski
Stefan Dunkel
Janbernd Hentschel
Martin Tueshaus
Stefan Lichtenberg
Bernd Koch
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Osram Ag
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Publication date
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Priority to EP10765422A priority patent/EP2529389A1/de
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    • H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr

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 general lighting or for photo-optical purposes.
  • Radioactivity-free lamps require significantly higher ignition pulses than lamps with radioactive substances in the discharge vessel. In general lighting, however, often only one ignition pulse of 4-5 kV is available due to the ignition devices used. In many cases, therefore, ignition aids are used to reduce the ignition voltage of the lamp by auxiliary structures.
  • ignition aids are known in which the electrical potential of one electrode by means of electrically conductive components outside the Entladungsge ⁇ vessel is brought into the vicinity of the counter electrode.
  • a wire, clip or the like is usually wound around the melt, pinch or capillary in the vicinity of the electrode and electrically conductively connected to the power supply of the counter electrode.
  • the ignition voltage is applied, a dielectrically impeded discharge in the interior of the modified electrode is produced.
  • ren of the discharge vessel which io ⁇ nembl the Brennerglallgas and reduces the ignition voltage, see EP967631.
  • the object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp whose ignition is ensured by simple inexpensive means.
  • the invention relates to high-pressure discharge lamps with a discharge vessel made of quartz glass or ceramic, with or without outer bulb.
  • the invention relates in particular to discharge lamps with a discharge vessel made of quartz glass or ceramic - without radioactive admixtures in the discharge vessel a gas-filled outer bulb or completely without outer bulb
  • discharge lamps for general lighting which usually have an evacuated or gas-filled outer bulb and are designed for life of 6000 hours or more.
  • Such high-pressure discharge lamps are started by means of special ignitors.
  • the ignition DIE ser ignitors are Festge by appropriate standards sets ⁇ .
  • the conditions in the discharge vessel (volume, Elect ⁇ clear distance, filling gas filling pressure, Hg amount, amount and type of metal halides) must be coordinated so that the lamp ignites safely at the specified starting conditions.
  • the necessary voltage for ignition This can result in old lamps not starting on conventional ignitors.
  • the ignitability must be guaranteed throughout its lifetime.
  • the disclosure of the invention describes a solution which ensures reliable ignition for high-pressure discharge lamps.
  • the invention is based on the surprising finding that a corona discharge in the surrounding gas can already be produced at a suitably constructed auxiliary ignition arrangement at low ignition voltages, with the aid of which the actual discharge is ignited in the discharge vessel.
  • the previously known ignition aids equally whether electrically conductively connected to an electrode or capacitively coupled, on the other hand induce a dielectric barrier discharge within the discharge vessel and to require higher ignition voltages than Inventive ⁇ perform as intended.
  • a discharge in the outer bulb can be produced by the contact of a power supply with the outer bulb filling gas, all other metallic components being insulated from the outer bulb gas.
  • the arrangement described is effective only with ignition pulses well above 5 kV.
  • the publication indicates that the ignition voltage of a corresponding discharge lamp could be reduced from about 23 kV to about 17 kV by the application of the publication.
  • a prerequisite for the present invention is that the outer bulb of the lamp is filled with a gas which is ge ⁇ suitable to form a corona discharge, eg Ar, Xe or even air but also other gases or gas mixtures.
  • the filling pressure can be between 1 bar and 10 mbar.
  • a discharge vessel can also be operated directly in air, ie without an outer bulb.
  • a suitable design of an arrangement according to the invention provides that the outside of the end of the discharge vessel mög ⁇ as near to the electrode, an electrically conductive Anord ⁇ voltage is applied, which has one or more very small radii or sharp edges and electrically connected to the current-to ⁇ guide the counter electrode conductively connected (contacted variant).
  • the Zünd ⁇ auxiliary arrangement with a similar arrangement on the other side of the discharge vessel to be electrically connected without contact to one of the two current supply (capacitive coupled variant).
  • the capacitively coupled Va ⁇ riante comes in lamps with sodium-containing filling for use as the other, the effectiveness of the kapa ⁇ zitiv coupled ignition aid by generating a co- is avoided from the discharge vessel to a sodium outlet, ronaentladung is significantly improved.
  • a particularly simple form of the invention in the contacted variant so to apply a thin wire at one ends of the discharge vessel that the Drah ⁇ tendency at the position as close as possible one electrode and the other wire end is connected to the power supply of the Ge ⁇ counterelectrode. Close contact in mittle ⁇ ren region of the discharge vessel is not necessary.
  • thin sheets or sheets with comb-like or serrated edges may be disposed at one end of the discharge vessel and connected to the power supply of the counter electrode.
  • a wire is positioned at both ends of the discharge vessel so that each end of the wire is brought as close as possible to an electrode.
  • foils or sheets are arranged and connected to each other at both ends of the discharge vessel as described above.
  • an asymmetric structure is possible which provides an arrangement for forming the corona discharge only on one side of the discharge vessel and, on the other side, realizes the most effective possible capacitive coupling.
  • the invention allows for very simple technical Anord ⁇ calculations that allow discharge lamps with the above-mentioned properties egg safely ignite ignition devices with an ignition pulse of 4-5 kV. It is particularly advantageous in the case of lamps containing sodium in the capacitively coupled variant.
  • the starting aid according to the invention is significantly viersvol ⁇ ler than a similarly constructed conventional ignition aid, since the corona discharge formed at the wire tip already at lower voltages than a dielectrically impeded discharge in the burner interior.
  • the effectiveness of an ignition aid with crushed burners is often not very high, since the Zündisanowski extract must be led around the entire contusion and the Quet ⁇ Schung fills a large cross-sectional area, so that the induced electric fields are small.
  • the presented invention makes it possible to selectively position a metal tip at the location of the smallest distance between the electrode and the firing outside, so that a comparatively large electric field is induced at the metal tip.
  • the distance between the electrode and inner wall surface of the discharge vessel in the region of an ignition aid for the effectiveness is critical since in this region a discharge is induces. Particularly in a discharge vessel made of quartz glass, this distance is, however, difficult to produce reproduction ⁇ ible. It follows that the effectiveness of the ignition aid is subject to fluctuations.
  • a discharge is generated outside the discharge vessel. The case relevant ⁇ te distance to the outer wall of the discharge vessel is easy to adjust and easy to keep production technology constant.
  • the design of the ignition aid is very simple and cost-effective, since, for example, only a thin wire is required. is taken. By attaching the outside of the discharge ⁇ vessel both burner and outer bulb can be prepared by the conventional methods without modification.
  • the Zündosbauteil touches the discharge vessel only at the ends, so that it is not exposed to such high temperature load, such as components that have contact with the discharge vessel in the central region.
  • Materi ⁇ alaus angles is simplified.
  • the light emerging from the discharge vessel is much less shielded than in other Zündangeskonstruktio ⁇ NEN.
  • an ignition aid is mounted on at least one seal, wherein the ignition aid has a local field amplifier in the form of a tip or an arc part ⁇ , wherein the ignition aid in the surrounding gas Ko ⁇ Generates rona discharge that emits UV radiation in the discharge vessel.
  • High-pressure discharge lamp characterized ge ⁇ indicates that the ignition aid is a clip having a frame part with four sides and which is mounted on the seal and this at least partially encloses, wherein the frame part at least one tip extends inwards and in mounted state in the direction of discharge volume shows.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 3, characterized ge ⁇ indicates that at least one side of the frame ⁇ part is provided with a plurality of peaks similar to the teeth of a comb.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized ge ⁇ indicates that the ignition aid is a wire with a free tip, wherein the free tip ends at the seal outside in the amount of entry of the electrode in the Ent ⁇ charge volume, in particular a holding ⁇ effect on the seal is achieved by an arch member which is U-shaped with two legs and a base part, wherein the arch part is partially bent around the seal.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized ge ⁇ indicates that the ignition aid is a Federblechteil on which at least one tip is attached.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized ge ⁇ indicates that the discharge vessel is made of quartz glass and having a metal halide.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized ge ⁇ indicates that the ignition aid is galvanically or ka ⁇ pacific coupled.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 characterized ge ⁇ indicates that the ignition aid has two parts which are distributed to both seals, wherein the two parts are connected via a connecting wire.
  • high-pressure discharge lamp characterized in that the ignition aid as a first part has a sleeve on a first seal and the second part of a curved piece of wire, wherein the tip attached thereto at the second Ab ⁇ seal outside in the amount of entry of the electrode in the discharge volume ends.
  • FIG. 1 shows a high-pressure discharge lamp with starting aid, ers ⁇ tes embodiment (Fig. La) and Detailan ⁇ view of the clip thereto ( Figure lb and lc).
  • 2 is a detailed view of another(sbei ⁇ game of a clip.
  • Fig. 3 shows another embodiment of a high-pressure discharge lamp having a starting aid ⁇ (Fig. 3a) and de tailansicht the clip thereto (Fig. 3b);
  • FIG. 4 shows another embodiment of a high-pressure ⁇ discharge lamp with ignition aid
  • 5 shows another embodiment of a high-pressure ⁇ discharge lamp with ignition aid
  • 6 shows a comparison of the ignitability of lamps with different ignition aid
  • FIG. 7 shows a high-pressure discharge lamp with ignition aid, according to FIG.
  • FIG. 1 schematically shows the basic structure of egg ner high pressure discharge lamp 1 with a starting aid 12.
  • ⁇ be located a discharge vessel 2 of quartz glass, which is housed in an outer bulb. 3
  • the outer bulb is filled with air at 1 bar cold filling pressure.
  • the outer leads 4 of the discharge vessel, which contact electrodes 14 in the interior, are connected to two frame wires 5 and 6.
  • a short frame wire 5 leads to a ⁇ ers th foil 7 in a pinch 8 of the outer bulb.
  • a long frame wire 6, often called a stirrup wire leads to a second film 7 in a second pinch 8.
  • the discharge vessel 2 has a filling made of an i nisierbaren gas, usually argon or xenon, mercury and metal halides, as is known per se.
  • An ignition aid see Fig. Lb and lc, in the form of a clip 12 is placed as a cuff around a pinch seal 8 of the discharge vessel and connected via an elbow 15 with the hanger wire 6.
  • the clip 12 has a frame part 16 which is shaped like the frame of an image, with two narrow sides 17 and two longitudinal sides 18. On each side sits approximately in the middle of an inwardly pointing into the cavity of the frame resilient tabs 19 and 29 to press the clip against the bruise, as known.
  • the tabs are bent in pairs in opposite directions from the plane of the frame 16.
  • a short piece of wire 20 which is fixed on a bracket 29 which ei ⁇ ne broad side 18 and bent in the direction Entladungsvolu ⁇ men, is attached, and projects in the direction of the discharge volume beyond this ,
  • the free tip 22 of the piece of wire induces a corona discharge in the surrounding gas in the outer bulb.
  • FIG. 2 shows, as an alternative, a clip 12 in which the tabs 29 on the wide sides 18 are cut out directly from the sheet metal with tips 30. These tabs are triangular and their tips point into the middle of the cavity. During assembly, they are bent in the direction of discharge ⁇ volume to cause a corona discharge. In this case, one or both tabs 29 of the broadside can be shaped in this way.
  • FIG. 3a shows an embodiment of a lamp 1 with a slightly different shaped clip 12, wherein the Broad sides 18 are equipped with a plurality of tips 30, which are like the teeth of a comb inrapge ⁇ rows and protrude inward.
  • FIG. 3b shows a detail of a clip in which only one of the wide sides 18 is provided with such serrations 30.
  • FIG. 4 shows a high-pressure discharge lamp 35, in which a discharge vessel 36 is provided with two ends 37, which are formed as cylindrical melts. An outer bulb 38 is attached to the ends of the seals.
  • the starting aid 39 is a wire, which is sym metrically ⁇ distributed on both inclusions here.
  • the wire has in each case an approximately U-shaped bent part 40, with two parallel legs 41 and a leg connecting the base 42.
  • a first leg 41 preferably the outside, as possible via an extension ⁇ piece of wire 45 on the outside of the meltdown near the point at which the electrode enters the discharge vessel.
  • the free end of the Longer side ⁇ delay piece of wire 45 terminates at the outer surface of the seal and is preferably designed as a tip.
  • the respective second legs 41 are connected to each other via a connecting piece, which is formed as a sheet 46.
  • FIG. 5 shows a very similar exemplary embodiment of a lamp 35, in which a sleeve 50 made of sheet metal is fastened to the first seal 37. From the collar 50, a bonding wire 46 goes to the second seal 37, where the wire is wound around the melt analogous to FIG. 4 (FIG. 51) and terminates at the outer surface of the melt close to the point where the electrode enters the discharge vessel entry.
  • Different ignition assist assemblies with fused silica burners without krypton85 at 400 W power were tested for their effectiveness in ignition. For this purpose, the test samples were fired in CCG operation with commercially available ignitor and throttle for 20 seconds. The Zündpuls concede was thereby adjusted to 3.5 kV, the Ver ⁇ supply voltage is reduced to 198 V. The time was measured from the application of the first ignition pulse to the ignition of the burner by zeitaufgelös ⁇ te measurement of lamp current and voltage (start time). If no ignition took place after 20 seconds, the measurement was aborted.
  • FIG. 6 shows the effectiveness of the ignition aid per group.
  • the discharge vessel 62 has the discharge vessel 62 as the ends of two crushing or inclusions 63, wherein at the first end 63, a wire winding 64 is attached with multiple wound around the end turns, the winding to the second end 63 is connected via ei ⁇ NEN connecting wire 65th There, the connection wire is connected to the power supply 66, which protrudes from the pinch 63.

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Abstract

Eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe hat ein Entladungsgefäß, das von Gas umgeben ist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden mit Abdichtungen aufweist, in denen Elektroden befestigt sind und wobei eine Zündhilfe eine Koronaentladung im umgebenden Gas hervorruft. Die Zündhilfe ist dafür mit Spitzen ausgestattet.

Description

Titel : Hochdruckentladungslampe mit kapazitiver Zündhilfe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen für Allgemeinbeleuchtung oder für fotooptische Zwecke.
Stand der Technik Aus der US 6 198 223 und der US 6 268 698 ist eine Hoch¬ druckentladungslampe mit Entladungsgefäß bekannt, bei der eine Zündhilfe als Wicklung um ein Ende des Entladungsge¬ fäßes ausgeführt ist.
Radioaktivitätsfreie Lampen benötigen deutlich höhere Zündpulse als Lampen mit radioaktiven Substanzen im Entladungsgefäß. In der Allgemeinbeleuchtung steht jedoch aufgrund der eingesetzten Zündgeräte oft nur ein Zündpuls von 4-5 kV zur Verfügung. Vielfach kommen daher Zündhilfen zum Einsatz, um die Zündspannung der Lampe durch Hilfskonstruktionen zu reduzieren. Es sind verschiedene Ausführungen derartiger Zündhilfen bekannt, bei denen das elektrische Potential der einen Elektrode mit Hilfe elektrisch leitender Bauteile außerhalb des Entladungsge¬ fäß in die Nähe der Gegenelektrode gebracht wird. Dazu wird in der Regel ein Draht, Clip oder ähnliches um die Einschmelzung, Quetschung oder die Kapillare in der Nähe der Elektrode gewickelt und elektrisch leitend mit der Stromzuführung der Gegenelektrode verbunden. Beim Anlegen der Zündspannung entsteht so im Bereich der umbauten Elektrode eine dielektrisch behinderte Entladung im Inne- ren des Entladungsgefäßes, welche das Brennerfüllgas io¬ nisiert und die Zündspannung herabsetzt, siehe EP967631.
Bei Lampen, deren Entladungsgefäß aus Quarzglas oder be¬ stimmten Keramiksorten besteht und Natrium als Füllungs- bestandteil enthält, führen derartig aufgebaute Zündhil¬ fen jedoch zu Natriumaustritt, sofern sie elektrisch lei¬ tend mit einer der beiden Stromzuführungen verbunden sind. Das Phänomen des Natriumaustritts ist an sich be¬ kannt. Für die Lampe bedeutet der Verlust von Natrium aus dem Entladungsgefäß eine starke Beeinträchtigung der Lichtqualität, da sich die Farbtemperatur deutlich verändert und es sogar zum Verlöschen kommen kann.
Um Natriumaustritt zu vermeiden ist es möglich die Zünd¬ hilfsanordnung nur kapazitiv mit den Elektroden zu kop- peln, wie z.B. in WO2008154102A2 beschrieben. Ein großer Nachteil der kapazitiv gekoppelten Zündhilfen ist jedoch, dass ihre Wirksamkeit deutlich geringer ist gegenüber den elektrisch direkt kontaktierten Zündhilfen, so dass bei Zündpulsen im Bereich von 4-5 kV die Entladung oft nicht gestartet werden kann.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, deren Zündung mit einfachen kostengünstigen Mitteln sichergestellt ist.
Dies gilt insbesondere für Metallhalogenidlampen, wobei das Material des Entladungsgefäßes Keramik oder Quarzglas sein kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk¬ male des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Die Erfindung betrifft Hochdruckentladungslampen mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas oder Keramik, mit oder ohne Außenkolben. Die Erfindung betrifft insbesondere Entladungslampen mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas oder Keramik - ohne radioaktive Beimischungen im Entladungsgefäß einem gasgefüllten Außenkolben oder ganz ohne Außenkolben
die mit Hilfe eines Zündpulses in Höhe von typisch 4 bis 5 kV gestartet werden. Beschrieben wird eine Lösung, die durch einen einfachen, kostengünstigen Aufbau eine wirkungsvolle Zündung derartiger radioaktivitätsfreier Lampen gerade bei vergleichsweise geringen Zündpulsen gewährleistet.
Vor allem betroffen sind Entladungslampen für die Allge- meinbeleuchtung, die in der Regel einen evakuierten oder gasgefüllten Außenkolben haben und für Lebensdauern von 6000h oder mehr ausgelegt sind.
Derartige Hochdruckentladungslampen werden mit Hilfe spezieller Zündgeräte gestartet. Die Zündeigenschaften die- ser Zündgeräte sind durch entsprechende Normen festge¬ legt. Die Bedingungen im Entladungsgefäß (Volumen, Elekt¬ rodenabstand, Füllgas, Fülldruck, Hg-Menge, Menge und Art der Metallhalogenide) müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass die Lampe bei den festgelegten Zündbedingungen sicher zündet. Darüber hinaus steigt mit zunehmender Le- bensdauer die notwendige Spannung zur Zündung an. Dies kann dazu führen, dass alte Lampen an konventionellen Zündgeräten nicht mehr starten. Die Zündfähigkeit muss jedoch über die gesamte Lebensdauer gewährleistet sein. Die Erfindungsmeldung beschreibt eine Lösung, die eine sichere Zündung für Hochdruckentladungslampen gewährleistet .
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, dass an einer geeignet aufgebauten Zündhilfsanordnung be- reits bei geringen Zündspannungen eine Koronaentladung im umgebenden Gas hervorgerufen werden kann, mit deren Hilfe die eigentliche Entladung im Entladungsgefäß gezündet wird. Die bisher bekannten Zündhilfen, gleichermaßen ob elektrisch leitend mit einer Elektrode verbunden oder ka- pazitiv gekoppelt, induzieren dagegen eine dielektrisch behinderte Entladung innerhalb des Entladungsgefäß und benötigen dazu höhere Zündspannungen als die erfindungs¬ gemäße Ausführung.
In der WO2008/007284 ist beschrieben, dass durch den Kon- takt einer Stromzuführung mit dem Außenkolbenfüllgas eine Entladung im Außenkolben erzeugt werden kann, wobei alle anderen metallischen Bauteile gegenüber dem Außenkolben- gas isoliert sind. Die beschriebene Anordnung ist jedoch nur mit Zündpulsen deutlich über 5 kV wirksam. Als Bei- spiel gibt die Veröffentlichung an, dass die Zündspannung einer entsprechenden Entladungslampe durch die Anwendung der Veröffentlichung von etwa 23 kV auf ca. 17 kV reduziert werden konnte.
Die US 6624580 beschreibt, dass ein geeignetes Außenkol- benfüllgas mit Hilfe einer dielektrisch behinderten Ent- ladung so angeregt werden kann, dass ausreichend UV- Strahlung für die Zündung der Lampe erzeugt wird. Die da¬ für notwendigen Zündspannungen liegen jedoch im Bereich von 10 bis 20 kV, so dass auch dieses Verfahren für Ent- ladungslampen nicht angewandt werden kann, die bei einem Zündpuls von 4-5 kV starten müssen
Voraussetzung für die vorliegende Erfindung ist, dass der Außenkolben der Lampe mit einem Gas gefüllt ist, das ge¬ eignet ist, eine Koronaentladung auszubilden, z.B. Ar, Xe oder auch Luft aber auch andere Gase oder Gasmischungen. Der Fülldruck kann dabei zwischen 1 bar und 10 mbar betragen. Alternativ kann ein Entladungsgefäß auch direkt an Luft, d.h. ohne Außenkolben betrieben werden.
Ein geeigneter Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, dass außen am Ende des Entladungsgefäß mög¬ lichst nahe zur Elektrode eine elektrisch leitende Anord¬ nung angebracht wird, die eine oder mehrere sehr kleine Radien oder scharfe Kanten aufweist und mit der Stromzu¬ führung der Gegenelektrode elektrisch leitend verbunden ist (kontaktierte Variante) . Alternativ kann die Zünd¬ hilfsanordnung auch mit einer gleichartigen Anordnung auf der anderen Seite des Entladungsgefäß elektrisch leitend verbunden sein ohne Kontakt zu einer der beiden Stromzuführen (kapazitiv gekoppelte Variante) . Besonders vorteilhaft kommt die kapazitiv gekoppelte Va¬ riante bei Lampen mit natriumhaltiger Füllung zum Einsatz, da zum einen Natriumaustritt aus dem Entladungsge¬ fäß vermieden wird, zum anderen die Wirksamkeit der kapa¬ zitiv gekoppelten Zündhilfe durch das Erzeugen einer Ko- ronaentladung deutlich verbessert wird. Eine besonders einfache Form der Erfindung in der kontaktierten Variante sieht vor, einen dünnen Draht so an einem Enden des Entladungsgefäß anzubringen, dass das Drah¬ tende möglichst nahe an der einen Elektrode positioniert und das andere Drahtende mit der Stromzuführung der Ge¬ genelektrode verbunden wird. Ein enger Kontakt im mittle¬ ren Bereich des Entladungsgefäß ist nicht notwendig.
Alternativ können dünne Folien oder Bleche mit kammartigen oder gezackten Rändern an einem Ende des Entladungs- gefäß angeordnet und mit der Stromzuführung der Gegenelektrode verbunden werden.
Als kapazitiv gekoppelte Variante wird ein Draht so an beiden Enden des Entladungsgefäß positioniert, dass jedes Drahtende möglichst dicht an eine Elektrode gebracht wird. Alternativ werden an beiden Enden des Entladungsgefäß Folien oder Bleche wie oben beschrieben angeordnet und miteinander verbunden.
Darüber hinaus ist ein asymmetrischer Aufbau möglich, der nur auf der einen Seite des Entladungsgefäß eine Anord- nung zur Ausbildung der Koronaentladung vorsieht und auf der anderen Seite eine möglichst effektive kapazitive Kopplung realisiert.
Die Erfindung ermöglicht sehr einfache technische Anord¬ nungen, mit denen Entladungslampen mit oben erwähnten Ei- genschaften sicher an Zündgeräten mit einem Zündpuls von 4-5 kV zünden. Besonders vorteilhaft kommt sie bei natri- umhaltigen Lampen in der kapazitiv gekoppelten Variante zum Einsatz . Die erfindungsgemäße Zündhilfe ist deutlich wirkungsvol¬ ler als eine ähnlich aufgebaute herkömmliche Zündhilfe, da sich die Koronaentladung an der Drahtspitze bereits bei geringeren Spannungen ausbildet als eine dielektrisch behindert Entladung im Brennerinnenraum.
Die Wirksamkeit einer Zündhilfe bei gequetschten Brennern ist oft nicht sehr hoch, da die Zündhilfsanordnung um die gesamte Quetschung herumgeführt werden muss und die Quet¬ schung eine große Querschnittsfläche ausfüllt, so dass die induzierten elektrischen Felder nur klein sind. Die vorgestellt Erfindung ermöglicht es, eine Metallspitze gezielt an die Stelle des kleinsten Abstandes zwischen Elektrode und Brennaußenseite zu positionieren, so dass an der Metallspitze ein vergleichsweise großes elektri- sches Feld induziert wird.
Bei den bekannten Bauformen von Zündhilfen ist der Abstand zwischen Elektrode und Wandinnenfläche des Entla¬ dungsgefäß im Bereich der Zündhilfe für die Wirksamkeit entscheidend, da in diesem Bereich eine Entladung indu- ziert wird. Insbesondere bei einem Entladungsgefäß aus Quarzglas ist dieser Abstand jedoch nur schwer reprodu¬ zierbar herzustellen. Daraus folgt, dass auch die Wirksamkeit der Zündhilfe entsprechenden Schwankungen unterliegt. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Entladung außerhalb des Entladungsgefäß erzeugt. Der dabei relevan¬ te Abstand zur Außenwand des Entladungsgefäß ist einfach einzustellen und leicht fertigungstechnisch konstant zu halten .
Die Konstruktion der Zündhilfe ist sehr einfach und kos- tengünstig, da beispielsweise nur ein dünner Draht benö- tigt wird. Durch das Anbringen außen auf dem Entladungs¬ gefäß können sowohl Brenner als auch Außenkolben nach den herkömmlichen Verfahren ohne Änderung hergestellt werden.
Das Zündhilfsbauteil berührt das Entladungsgefäß nur an den Enden, so dass er keiner so hohen Temperaturbelastung ausgesetzt ist, wie Bauteile, die im mittleren Bereich Kontakt zum Entladungsgefäß haben. Damit wird die Materi¬ alauswahl vereinfacht.
Da es sich bevorzugt um einen dünnen Draht handelt, wird das aus dem Entladungsgefäß austretende Licht deutlich weniger abgeschirmt als bei anderen Zündhilfskonstruktio¬ nen .
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer nume¬ rierten Aufzählung sind: 1. Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, mit einem Entladungsgefäß, das von Gas umgeben ist, insbesonde¬ re indem es entweder in einem Außenkolben untergebracht ist, der mit Gas bei einem Kaltfülldruck von 10 mbar bis 1 bar gefüllt ist, oder indem es keinen Außenkolben aufweist, wobei das Entladungsgefäß zwei
Enden mit Abdichtungen aufweist, in denen Elektroden befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündhilfe auf zumindest einer Abdichtung befestigt ist, wobei die Zündhilfe einen lokalen Feldverstärker in Gestalt einer Spitze oder eines Bogenteils auf¬ weist, wobei die Zündhilfe im umgebenden Gas eine Ko¬ rona-Entladung erzeugt, die UV-Strahlung in das Entladungsgefäß abgibt. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe Edelgase, Luft, Stickstoff oder Mischungen da¬ von, insbesondere Ar, Xe oder Luft.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Clip ist, der ein Rahmenteil mit vier Seiten aufweist und der auf die Abdichtung aufgesetzt ist und diese zumindest teilweise umschließt, wobei vom Rahmenteil aus sich zumindest eine Spitze nach innen erstreckt und im montierten Zustand in Richtung Entladungsvolumen zeigt .
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass zumindest eine Seite des Rahmen¬ teils mit einer Vielzahl von Spitzen ähnlich den Zacken eines Kamms versehen ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Draht mit freier Spitze ist, wobei die freie Spitze an der Abdichtung außen in Höhe des Eintritts der Elektrode in das Ent¬ ladungsvolumen endet, wobei insbesondere eine Halte¬ wirkung an der Abdichtung durch ein Bogenteil erzielt wird, das U-förmig mit zwei Schenkeln und einem Basisteil gestaltet ist, wobei das Bogenteil teilweise um die Abdichtung herumgebogen ist. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Federblechteil ist, an dem mindestens eine Spitze angesetzt ist. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas ist und eine Metallhalogenidfüllung aufweist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe galvanisch oder ka¬ pazitiv gekoppelt ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe zwei Teile aufweist, die auf beide Abdichtungen verteilt sind, wobei die beiden Teile über einen Verbindungsdraht verbunden sind .
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe als erstes Teil eine Manschette auf einer ersten Abdichtung aufweist und als zweites Teil ein bogenförmiges Drahtstück, wobei die daran angebrachte Spitze an der zweiten Ab¬ dichtung außen in Höhe des Eintritts der Elektrode in das Entladungsvolumen endet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zei¬ gen :
Fig. 1 eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, ers¬ tes Ausführungsbeispiel (Fig. la) und Detailan¬ sicht des Clips dazu (Fig. lb und lc) ; Fig. 2 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbei¬ spiels eines Clips;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hochdruck¬ entladungslampe mit Zündhilfe (Fig. 3a) und De- tailansicht des Clips dazu (Fig. 3b);
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hochdruck¬ entladungslampe mit Zündhilfe;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hochdruck¬ entladungslampe mit Zündhilfe; Fig. 6 ein Vergleich der Zündwilligkeit von Lampen mit verschiedener Zündhilfe;
Fig. 7 eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, gemäß
Stand der Technik.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau ei- ner Hochdruckentladungslampe 1 mit Zündhilfe 12. Sie be¬ sitzt ein Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, das in einem Außenkolben 3 untergebracht ist. Der Außenkolben ist mit Luft bei 1 bar Kaltfülldruck gefüllt. Die äußeren Zuführungen 4 des Entladungsgefäßes, die Elektroden 14 im In- nern kontaktieren, sind mit zwei Gestelldrähten 5 und 6 verbunden. Ein kurzer Gestelldraht 5 führt zu einer ers¬ ten Folie 7 in einer Quetschung 8 des Außenkolbens. Ein langer Gestelldraht 6, häufig Bügeldraht genannt, führt zu einer zweiten Folie 7 in einer zweiten Quetschung 8. Das Entladungsgefäß 2 besitzt eine Füllung aus einem io- nisierbaren Gas, in der Regel Argon oder Xenon, Quecksilber und Metallhalogeniden, wie an sich bekannt.
Eine Zündhilfe, siehe Fig. lb und lc, in Form eines Clips 12 ist als Manschette um eine Quetschung 8 des Entla- dungsgefäßes gelegt und über ein Winkelstück 15 mit dem Bügeldraht 6 verbunden. Der Clip 12 hat ein Rahmenteil 16, das wie der Rahmen eines Bildes geformt ist, mit zwei Schmalseiten 17 und zwei Längsseiten 18. An jeder Seite sitzt etwa in der Mitte eine nach innen in den Hohlraum des Rahmens zeigende federnde Lasche 19 und 29, um den Clip an die Quetschung anzupressen, wie an sich bekannt. Die Laschen sind paarweise gegensinnig aus der Ebene des Rahmens 16 herausgebogen. Um eine Koronaentladung im Außenkolben zu induzieren, weist der Clip zusätzlich ein kurzes Drahtstück 20 auf, das an einer Lasche 29, die ei¬ ne Breitseite 18 fixiert und in Richtung Entladungsvolu¬ men abgebogen ist, angebracht ist und über diese hinaus in Richtung Entladungsvolumen ragt. Die freie Spitze 22 des Drahtstücks induziert eine Korona-Entladung im umge- benden Gas im Außenkolben.
Figur 2 zeigt als Alternative einen Clip 12, bei dem die Laschen 29 an den Breitseiten 18 direkt mit Spitzen 30 aus dem Blech herausgeschnitten sind. Diese Laschen sind dreieckig und ihre Spitzen zeigen in die Mitte des Hohl- raums . Bei der Montage werden sie in Richtung Entladungs¬ volumen gebogen, um eine Korona-Entladung hervorzurufen. Dabei kann eine oder auch beide Laschen 29 der Breitseite derart geformt sein.
Figur 3a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lampe 1 mit einem etwas anders gestalteten Clip 12, bei dem die Breitseiten 18 mit einer Vielzahl von Spitzen 30 ausgestattet sind, die wie die Zacken eines Kamms aneinanderge¬ reiht sind und nach innen ragen. Fig. 3b zeigt ein Detail eines Clips, bei dem nur eine der Breitseiten 18 mit der- artigen Zacken 30 ausgestattet ist.
Figur 4 zeigt eine Hochdruckentladungslampe 35, bei der ein Entladungsgefäß 36 mit zwei Enden 37 versehen ist, die als zylindrische Einschmelzungen ausgebildet sind. Ein Außenkolben 38 ist an den Enden der Einschmelzungen befestigt. Die Zündhilfe 39 ist hier ein Draht, der sym¬ metrisch auf beide Einschmelzungen verteilt ist. Der Draht hat jeweils ein etwa U-förmig gebogenes Teil 40, mit zwei parallelen Schenkeln 41 und einer die Schenkel verbindenden Basis 42. Jeweils ein erster Schenkel 41, bevorzugt der außen liegende, ist über ein Verlängerungs¬ drahtstück 45 an der Außenseite der Einschmelzung möglichst nahe an den Punkt geführt, an dem die Elektrode in das Entladungsgefäß eintritt. Das freie Ende des Verlän¬ gerungsdrahtstücks 45 endet an der Außenoberfläche der Einschmelzung und ist bevorzugt als Spitze ausgebildet. Die jeweils zweiten Schenkel 41 sind über ein Verbindungsstück, das als Bogen 46 geformt ist, miteinander verbunden .
Figur 5 zeigt ein ganz ähnliches Ausführungsbeispiel ei- ner Lampe 35, bei dem eine Manschette 50 aus Blech an der ersten Einschmelzung 37 befestigt ist. Von der Manschette 50 geht ein Verbindungsdraht 46 zur zweiten Einschmelzung 37, wo der Draht analog zu Figur 4 um die Einschmelzung herumgewickelt (51) ist und an der Außenoberfläche der Einschmelzung endet, und zwar nahe an dem Punkt, an dem die Elektrode in das Entladungsgefäß eintritt. Es wurden unterschiedliche Zündhilfsanordnungen mit Brennern aus Quarzglas ohne Krypton85 bei 400 W Leistung auf ihre Wirksamkeit bei der Zündung hin untersucht. Dazu wurden die Testmuster im KVG-Betrieb mit handelsüblichem Zündgerät und Drossel 20 Sekunden lang gezündet. Die Zündpulshöhe war dabei auf 3,5 kV eingestellt, die Ver¬ sorgungsspannung auf 198 V reduziert. Durch zeitaufgelös¬ te Messung von Lampenstrom und Spannung wurde die Zeit vom Anlegen des ersten Zündpulses bis zur Zündung des Brenners gemessen (Startzeit) . War nach 20 Sekunden keine Zündung erfolgt, wurde die Messung abgebrochen.
Verglichen wurden die folgenden Anordnungen:
1. ohne Zündhilfe (ZH) - Entladungsgefäß ohne Zündhilfe, Füllgas im Außenkolben: Luft 2. ZH A - kontaktierte Zündhilfe mit Drahtwicklung, Füllgas im Außenkolben: Luft
3. ZH B - kontaktierte Zündhilfe mit Clip und Draht, Vakuum im Außenkolben
4. Erfindung - kontaktierte Zündhilfe mit Clip und Draht , Füllgas im Außenkolben: Luft
Figur 6 zeigt die Wirksamkeit der Zündhilfe pro Gruppe.
Von den Mustern ohne Zündhilfe startete keines innerhalb von 20 Sek. Mit Zündhilfsanordnung A konnten 58%, Zündhilfsanordnung B 13% und mit der erfindungsgemäßen Zünd- hilfe 100% der Muster bei den verwendeten Zündbedingungen gestartet werden. Der Vergleich zeigt, dass die erfindungsgemäße Zündhilfe durch die Anregung einer Koronaent¬ ladung im Außenkolbenfüllgas bereits bei relativ geringen Zündspannungen Lampen sicher starten kann. Insbesondere ist eine baugleiche Zündhilfe (ZH B) , bei der eine Koro¬ naentladung aufgrund des Vakuum im Außenkolben unterbunden ist, deutlich weniger wirksam. Figur 7 zeigt die aus dem Stand der Technik bekannte Lam¬ pe 60 mit Zündhilfe ZHA (61) . Dabei hat das Entladungsge¬ fäß 62 als Enden zwei Quetschungen oder Einschmelzungen 63, wobei am ersten Ende 63 eine Drahtwicklung 64 mit mehreren um das Ende gewickelten Windungen angebracht ist, wobei die Wicklung mit dem zweiten Ende 63 über ei¬ nen Verbindungsdraht 65 verbunden ist. Dort ist der Ver¬ bindungsdraht mit der Stromzuführung 66 verbunden, die aus der Quetschung 63 herausragt.

Claims

Ansprüche
1. Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, mit einem Entladungsgefäß, das von Gas umgeben ist, insbesonde¬ re indem es entweder in einem Außenkolben untergebracht ist, der mit Gas bei einem Kaltfülldruck von 10 mbar bis 1 bar gefüllt ist, oder indem es keinen
Außenkolben aufweist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden mit Abdichtungen aufweist, in denen Elektroden befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündhilfe auf zumindest einer Abdichtung befestigt ist, wobei die Zündhilfe einen lokalen Feldverstärker in Gestalt einer Spitze oder eines Bogenteils auf¬ weist, wobei die Zündhilfe im umgebenden Gas eine Ko¬ rona-Entladung erzeugt, die UV-Strahlung in das Entladungsgefäß abgibt.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe Edelgase, Luft, Stickstoff oder Mischungen da¬ von, insbesondere Ar, Xe oder Luft.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Clip ist, der ein Rahmenteil mit vier Seiten aufweist und der auf die Abdichtung aufgesetzt ist und diese zumindest teilweise umschließt, wobei vom Rahmenteil aus sich zumindest eine Spitze nach innen erstreckt und im montierten Zustand in Richtung Entladungsvolumen zeigt .
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass zumindest eine Seite des Rahmen- teils mit einer Vielzahl von Spitzen ähnlich den Zacken eines Kamms versehen ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Draht mit freier Spitze ist, wobei die freie Spitze an der Abdichtung außen in Höhe des Eintritts der Elektrode in das Ent¬ ladungsvolumen endet, wobei insbesondere eine Halte¬ wirkung an der Abdichtung durch ein Bogenteil erzielt wird, das U-förmig mit zwei Schenkeln und einem Basisteil gestaltet ist, wobei das Bogenteil teilweise um die Abdichtung herumgebogen ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Federblechteil ist, an dem mindestens eine Spitze angesetzt ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas ist und eine Metallhalogenidfüllung aufweist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe galvanisch oder ka¬ pazitiv gekoppelt ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Zündhilfe zwei Teile aufweist, die auf beide Abdichtungen verteilt sind, wobei die beiden Teile über einen Verbindungsdraht verbunden sind .
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe als erstes Teil eine Manschette aufweist und als zweites Teil ein bo¬ genförmiges Drahtstück, wobei die daran angebrachte Spitze an der zweiten Abdichtung außen in Höhe des Eintritts der Elektrode in das Entladungsvolumen en- det .
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