DE102004057906A1

DE102004057906A1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE102004057906A1
Application number: DE102004057906A
Authority: DE
Inventors: Dirk Grundmann; Andreas Naujoks; Conrad Schimke; Frank Dr. Werner
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-01
Also published as: JP4646257B2; EP1817790B1; US7705538B2; US20070296339A1; JP2008522372A; CN101065825A; CA2588555A1; DE502005007059D1; EP1817790A1; ATE428182T1; WO2006058513A1; CN100573807C

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1) aus Quarzglas, das mindestens ein mit einer Molybdänfolienabdichtung (2) versehenes Ende (11) aufweist, und mindestens einer Elektrode (4), die mit der Molybdänfolienabdichtung (2) verbunden ist und in den Innenraum (10) des Entladungsgefäßes (1) hineinragt, wobei eine Wendel (5) mit einer Steigung größer oder gleich 600 Prozent vorgesehen ist, die einen Abschnitt der Elektrode (4) umgibt, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung (2) versehenen Endes (11) des Entladungsgefäßes (1) außerhalb der Molybdänfolienabdichtung (2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in der EP-A 0 858 098 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, das zwei mit einer Molybdänfolienabdichtung versehene Enden aufweist, und zwei Elektroden, die jeweils mit einer der Molybdänfolienabdichtungen verbunden sind und in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragen. Ein Abschnitt der jeweiligen Elektrode, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung versehenen Endes des Lampengefäßes, außerhalb der Molybdänfolienabdichtung angeordnet ist, ist von einer Wendel umschlossen, um Risse im Quarzglas des Entladungsgefäßes zu vermeiden. Die Steigung der Wendel ist kleiner als 600 Prozent und vorzugsweise sogar kleiner als 300 Prozent. Der Innendurchmesser der Wendel ist mindestens so groß wie der Elektrodendurchmesser und kleiner als das 1,5-fache des Elektrodendurchmessers. Nachteilig ist hierbei, dass aufgrund der Wendel zwischen dem Quarzglas und der Elektrode Hohlräume entstehen können. in die Füllungssubstanzen aus dem Entladungsraum eindringen können. Dadurch kann die Molybdänfolienabdichtung beschädigt werden.

Die DE 198 12 298 offenbart eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, das zwei mit einer Molybdänfolienabdichtung versehene Enden aufweist, und zwei Elektroden, die jeweils mit einer der Molybdänfolienabdichtungen verbunden sind und in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragen. Die Elektroden sind jeweils von einer Wendel umgeben, wobei die Wendel im vorderem, dem Entla dungsraum zugewandten Bereich eine enge Wicklungsdichte besitzt und mit Abstand zur Elektrode angeordnet ist und im hinteren, der Molybdänfolienabdichtung zugewandten Bereich eine lichtere Wicklungsdichte besitzt und eng an der Elektrode anliegt. Nachteilig ist hierbei das aufwändige Herstellungsverfahren für die Stromzuführung.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe mit verbesserten Stromzuführungen bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt ein Entladungsgefäß aus Quarzglas, das mindestens ein mit einer Molybdänfolienabdichtung versehenes Ende aufweist, und mindestens eine Elektrode, die mit der Molybdänfolienabdichtung verbunden ist und in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragt, wobei eine Wendel mit einer Steigung von größer oder gleich 600 Prozent vorgesehen ist, die einen Abschnitt der Elektrode umgibt, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung versehenen Endes des Lampengefäßes, außerhalb der Molybdänfolienabdichtung angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass sich im Bereich der Elektrode im Quarzglas des Endes des Entladungsgefäßes keine, durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung des Elektrodenmaterials und des Quarzglases bedingten größeren Risse ausbilden können, die zu einem Ausfall der Lampe führen würden, und außerdem auch keine Füllungssubstanzen aus dem Innenraum des Entladungsgefäßes zu den Molybdänfolienabdichtungen vordringen können die eine Korrosion der Molybdänfolien verursachen würden und damit die Molybdänfolienabdichtungen beschädigen würden.

Aufgrund der relativ großen Steigung der oben genannten Wendel liegen ihre Windungen weit auseinander, so dass beim Abdichten des Endes des Entladungsgefäßes das erweichte Quarzglas zwischen benachbarte Windungen der Wendel eindringen und die Oberfläche der Elektrode benetzen kann. Wegen ihrer relativ großen Steigung besitzt die Wendel ferner eine geringe Wärmekapazität, so dass das Quarzglas beim umfließen der Wendel langsamer abkühlt und so eine gute Abdichtung erreicht wird.

Es wird vermutet, dass sich während des Betriebs der Hochdruckentladungslampe aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Quarzglas und dem Elektrodenmaterial mikroskopisch kleine Risse in dem die Elektrode umgebenden Quarzglas ausbilden, die aufgrund der Existenz der Wendel nicht zu größeren Rissen, die ein Leck in dem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes verursachen und die Funktionstüchtigkeit der Hochdruckentladungslampe beeinträchtigen würden, anwachsen können.

Der Drahtdurchmesser bzw. die Drahtstärke des Wendeldrahtes ist vorteilhafter Weise kleiner als 100 Mikrometer, um den Durchmesser der Stromzuführung im Bereich des von der Wendel umgebenen Elektrodenabschnitts nicht signifikant zu erhöhen. Vorteilhafter Weise ist der Drahtdurchmesser des Wendeldrahtes auf den Elektrodendurchmesser im Bereich von 0,25 Millimeter bis 0,4 Millimeter, und vorzugsweise 0,30 Millimeter bis 0,35 Millimeter, abgestimmt, wie sie üblicherweise bei quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet werden. Die Elektroden dieses Lampentyps sind als Stiftelektroden ausgebildet.

Aus fertigungstechnischen Gründen sind die erste und letzte Windung der Wendel enger gewickelt als der dazwischen liegende Wendelabschnitt. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die gewünschte Wirkung der Wendel nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung eignet sich besonders gut für Hochdruckentladungslampen mit einem vergleichsweise kleinen Entladungsgefäßvolumen von maximal 30 mm³, deren ionisierbare Füllung Metallhalogenide und Xenon enthält und die relativ dicke Elektroden mit einem Durchmesser im Bereich von 0,25 mm bis 0,4 mm, wie beispielsweise die oben erwähnten, quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit auf der Elektrode angeordneter Wendel
2 Eine Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit auf der Elektrode angeordneter Wendel
3 Ein abgedichtetes Ende des Entladungsgefäßes einer Hochdruckentladungs1ampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der in 1 abgebildeten Elektrode
Die 3 zeigt ein, mittels einer Molybdänfolienabdichtung verschlossenes Ende 11 eines zweiseitig abgedichteten Entladungsgefäßes 1 einer Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, inklusive der Stromzuführung, die durch das verschlossene Ende 11 des Entladungsgefäßes 1 hindurchgeführt ist. Bei der Lampe handelt es sich insbesondere um eine quecksilberfreie Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 35 Watt. Im Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 ist eine ionisierbare Füllung angeordnet, die aus Xenon und den Halogeniden der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium besteht. Das Volumen des Entladungsgefäßes beträgt 0,24 mm³.
Die Stromzuführung weist eine gasdicht in dem verschlossenen Ende 11 des Entladungsgefäßes 1 eingebettete Molybdänfolie 2 auf Die Molybdänfolie 2 besitzt eine Länge von 6,5 mm, eine Breite von 2 mm und eine Dicke von 25 μm. Das von dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 abgewandte Ende der Molybdänfolie 2 ist mit einem Molybdändraht 3 verschweißt, der aus dem abgedichteten Ende 11 des Entladungsgefäßes 1 herausragt. Das dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 zugewandte Ende der Molybdänfolie 2 ist mit einer stabförmigen, aus Wolfram bestehenden Elektrode 4 verschweißt, die in den Entladungsraum 10 hineinragt. Die Länge der Elektrode 4 beträgt 7,5 mm und ihre Dicke bzw. ihr Durchmesser 0,30 mm. Der Überlapp zwischen der Elektrode 4 und der Molybdänfolie 2 beträgt 1,30 mm ± 0,15 mm. Auf der Elektrode 4 ist eine Wendel 5 mittig angeordnet, so dass ihr Abstand von den beiden Enden der Elektrode 4 jeweils 2.25 mm beträgt. Die Wendel 5 besitzt eine Länge von 3 mm. Sie besteht aus einem Wolframdraht, dessen Drahtstärke bzw. Drahtdurchmesser D = 60 μm beträgt. Der Innendurchmesser der Wendel 5 entspricht dem Durchmesser bzw. der Dicke der Elektrode 4. Die Wendel 5 erstreckt sich gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wie in 1 schematisch dargestellt, nur über den in dem verschlossenen Ende 11 des Entladungsgefäßes 1 angeordneten Abschnitt der Elektrode 4, der nicht mit der Molybdänfolie 2 überlappt. Der Abstand der Wendel 5 zur Molybdänfolie 2 beträgt 0,95 mm. Die Wendel 5 kann aber auch in den Entladungsraum 10 hineinragen. Dadurch wird ihre Wirkung nicht beeinträchtigt. Das andere, nicht abgebildete verschlossene Ende des Entladungsgefäßes 1 ist identisch zu dem Ende 11 ausgebildet. Insbesondere besitzt es ebenfalls eine Elektrode wie in 1 bzw. 3 dargestellt. Der Abstand der in den Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 hineinragenden Enden der beiden Elektroden beträgt 4,2 mm. Die beiden Elektroden sind einander gegenüberliegend, in der Längsachse des Entladungsgefäßes 1 angeordnet.
In 1 sind die Elektrode 4 und die Wendel 5 des Endes 11 des Entladungsgefäßes 1 vergrößert dargestellt. Abgesehen von der ersten Windung 51 und der letzten Windung 52 der Wendel 5 beträgt der Abstand L zwischen zwei benachbarten Windungen 340 μm. Die Steigung S einer Wendel berechnet sich aus dem Abstand L und dem Wendeldrahtdurchmesser D zu S=(L+D)/D. Die Steigung der Wendel 5 beträgt daher, abgesehen von ihrer ersten und letzten Windung, 6,67 bzw. 667 Prozent.
In 2 sind die Elektrode 4 und die Wendel 5' gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unter scheidet sich von dem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel nur durch die Wendel 5'. Bei der Wendel 5' sind auch die erste und letzte Windung im Abstand von 340 μm zu ihrer jeweils benachbarten Windung angeordnet, so dass die Wendel 5' durchgehend eine Steigung von 667 Prozent besitzt. In allen anderen Details stimmen die Wendeln 5 und 5' überein.
Die Hochdruckentladungslampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels besitzt ferner einen Außenkolben, der das Entladungsgefäß 1 im Bereich des Entladungsraumes 10 umschließt, und einen Lampensockel. Diese Details sind beispielsweise in der EP 1 465 237 A2 beschrieben und abgebildet.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann der Innendurchmesser der Wendel 5 bzw. 5' auch größer als der Durchmesser der Elektrode 4 sein. Gute Resultate werden auch mit einer Wendel 5 erzielt, deren Innendurchmesser 0,33 mm beträgt und die auf eine Elektrode 4 mit einem Durchmesser von 0,30 mm angeordnet ist und in den übrigen Abmessungen mit der Wendel 5 des ersten Ausführungsbeispiels identisch ist.

Claims

Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1) aus Quarzglas, das mindestens ein mit einer Molybdänfolienabdichtung (2) versehenes Ende (11) aufweist, und mindestens einer Elektrode (4), die mit der Molybdänfolienabdichtung (2) verbunden ist und in den Innenraum (10) des Entladungsgefäßes (1) hineinragt, wobei eine Wendel (5) vorgesehen ist, die einen Abschnitt der Elektrode (4) umgibt, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung (2) versehenen Endes (11) des Entladungsgefäßes (1), außerhalb der Molybdänfolienabdichtung (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Wendel (5) größer oder gleich 600 Prozent ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtdurchmesser des Wendeldrahtes der Wendel (5) kleiner als 100 Mikrometer ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Wendel (5) umgebene Abschnitt der mindestens einen Elektrode (4) zylindrisch ausgebildet ist und einen Durchmesser im Bereich von größer als 0,25 Millimeter und kleiner als 0,4 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0,30 Millimeter bis 0,35 Millimeter, aufweist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und letzte Windung der Wendel enger gewickelt sind als der dazwischen liegende Abschnitt der Wendel.
Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Entladungsgefäßes (1) kleiner oder gleich 30 mm³ ist und die im Innenraum (10) des Entladunasgefäßes angeordnete ionisierbare Füllung Metallhalogenide und Xenon enthält.