DE19633732A1

DE19633732A1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE19633732A1
Application number: DE1996133732
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Goelling; Thomas Dittrich; Dieter Franke
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1996-08-21
Publication date: 1998-02-26

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Lampen handelt es sich um zweiseitig gequetschte Lampen mit und ohne Außenkolben. Sie weisen im allgemeinen ein Entladungsgefäß aus Quarzglas auf. Insbesondere handelt es sich um Metallhalogenidlampen, die neben Quecksilber eine Metallhalogenidfüllung aufweisen. Die Lampen werden vorzugsweise für optische Systeme, insbesondere fotooptische Zwecke, verwendet. Sie finden Anwendung in Beleuchtungssystemen für Bühne, Film und Fernsehen. Typische Lampenleistungen liegen bei 400 bis 2000 W.

Stand der Technik

Aus der US-PS 5 142 195 ist eine derartige Lampe bekannt, wobei die aus Breitseiten und Schmalseiten bestehenden Quetschungen im Querschnitt die typische Doppel-T-Form (auch I-Form genannt) aufweisen. Dabei entspricht die Gesamtbreite w der Quetschungen (16 mm) etwa dem Vierfachen der Dicke d der Quetschungen (4 mm). Ein derartiges Breiten-Dicken-Verhältnis w/d von ca. 4 ist allgemein üblich. Am sockelfernen Ende der Quetschungen sind jeweils keramische Sockelhülsen mittels Kitt befestigt. Diese Quet schungen, deren Länge etwa der des Entladungsgefäßes entspricht, dienen in erster Linie dazu, die Temperatur des sockelnahen Folienendes auf höchstens 350°C zu begrenzen (siehe hierzu auch US-PS 5 138 227). Um eine ausrei chende mechanische Stabilität dieser Quetschungen sicherzustellen, werden gemäß US-PS 5 142 195 am Ansatzpunkt der Quetschungen am Entladungs gefäß Verstrebungen geformt. Durch eine besondere Gestaltung der Verstre bungen kann die Stabilität weiter verbessert werden.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckentladungslam pe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die stabile Quet schungen auf möglichst einfache Weise erzielt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängi gen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besteht aus einem lang gestreckten Entladungsgefäß mit einem Zentralbereich, der ein Entladungs volumen umschließt, und mit zwei langen Quetschungen, die sich in diame tral entgegengesetzten Richtungen vom Zentralbereich weg erstrecken. Die Quetschungen weisen je zwei Breitseiten und Schmalseiten auf. Insbesondere sind die Quetschungen mindestens 18 mm lang.

Die Länge jeder Quetschung hat die Größenordnung der Längsabmessung des Zentralbereichs. Die Abmessungen der Quetschungen sind so gewählt, daß die Gesamtbreite jeder Breitseite kleiner oder gleich dem 2,2-fachen der Dicke dieser Breitseite ist.

Bisher wurden derartige Lampen mit einer zylindrischen Einschmelzung mit kreisförmigem oder ovalem Querschnitt abgedichtet, die trotz des langen Lampenschaftes (länger als 18 mm) eine hohe Stabilität vermittelt. Nachteilig ist jedoch, daß diese Einschmelzungen manuell gefertigt werden müssen. Anfängliche Versuche, diese Einschmelzungen durch übliche Quetschungen mit bekannten Abmessungen zu ersetzen, scheiterten an der mangelnden Stabilität der Quetschungen. Die Bruchgefahr an den Breitseiten ist dabei erheblich größer als an den Schmalseiten. Es hat sich herausgestellt, daß die se üblichen, im Querschnitt deutlich rechteckförmig ausgeprägten Quet schungen mit w/d ≈ 4 sehr unterschiedliche axiale Biegemomente, die ein Maß für die Bruchfestigkeit darstellen, an Breitseiten und Schmalseiten besit zen. Bisher wurde versucht die Bruchfestigkeit durch eine spezielle Formung des Ansatzes der rechteckigen Quetschung am Entladungsgefäß zu verbes sern.

Durch die erfindungsgemäße Wahl der Geometrie der Quetschungen wurde die mechanische Stabilität entscheidend verbessert, so daß jetzt die Bruchfe stigkeit von Schmalseite und Breitseite etwa gleich gut ist und in etwa der einer Lampe mit Einschmelzungen entspricht.

Die Stabilität der Lampe kann bevorzugt durch sorgfältige Wahl der Dicke des Entladungsgefäßes weiter verbessert werden. Die Wandstärke des Entla dungsgefäßes (einschließlich eines etwaigen Rohransatzes) beträgt vorteil haft mehr als 1,5 mm. Bevorzugt liegt sie bei ca. 2 mm ± 0,3 mm.

Insbesondere sind die Breitseiten der Quetschungen in an sich bekannter Weise mit Randwülsten ausgestattet, die die Schmalseiten verbreitern. Da durch wird die Stabilität noch zusätzlich verbessert. Besonders gute Ergeb nisse lassen sich erzielen, wenn die Gesamtbreite der Schmalseiten (einschließlich der Randwülste) in etwa (insbesondere auf mindestens 20% genau) gerade der Gesamtbreite der Breitseiten entspricht.

Die Oberfläche der Breitseiten ist vorteilhaft quergeriffelt. Dies schafft einen größere Oberfläche, die aufgrund ihrer hohen thermischen Abstrahlung die Temperaturbelastung am Folienende zusätzlich vermindert, und verbessert überdies die Steifheit der Quetschung.

Bevorzugt beträgt die Folienlänge etwa 60 bis 70% der Länge der Quet schung.

Die Gesamtbreite der Quetschung erreicht weniger als 50% der maximalen Breite des Zentralbereichs.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist am äußeren Quet schungsende ein zylindrischer Rohransatz angeformt. Dieser dient direkt als Halterung für den Sockel, indem der Außendurchmesser des Rohransatzes dem Innendurchmesser einer darauf aufgesetzten zylindrischen Sockelhülse angepaßt ist. Der Außendurchmesser des Rohransatzes entspricht bevorzugt in etwa der Gesamtbreite der Breitseite der Quetschung. Auf diese Weise sind beide Teile ideal aufeinander abgestimmt und daher leichter herzustel len. Darüber hinaus lassen sich Lampenschaft (hier als Quetschung ausge führt) und Sockel besser axial zentrieren als im Falle einer ovalen Einschmel zung. Außerdem kann der zwischen Schaft und Sockel verbleibende Hohl raum gut mit geeigneten Materialien gegen Luftzutritt abgeschirmt werden.

Zwei Elektroden erstrecken sich von den Quetschungen in das Entladungs volumen. Sie sind über Metallfolien mit äußeren Stromzuführungen verbun den, wobei die Metallfolien in den Quetschungen angeordnet sind.

Es hat sich in mehrfacher Hinsicht als günstig erwiesen, wenn die Elektroden jeweils mit Röllchen aus Molybdänfolie umwickelt sind, da dadurch Sprünge beim Quetschen und Ein- und Ausschalten der Lampe verhindert werden und die Zentrierung der Elektrode verbessert wird. Das Röllchen wirkt als flexible Schicht zwischen Elektrode und umgebender Quarzwand, die ein Anhaften des Quarzglases an der Elektrode verhindert. Außerdem wirkt das Molybdän als Getter gegenüber Füllungsverunreinigungen. Insgesamt wird die Lebensdauer der Lampe durch das Röllchen verlängert.

Zwischen Zentralbereich und Quetschung ist bevorzugt jeweils eine Über gangszone zur weiteren Erhöhung der Bruchfestigkeit eingefügt. Sie ist etwa 1 bis 4 mm lang.

Die lichtemittierende Füllung im Entladungsvolumen enthält bevorzugt Me tallhalogenide.

Meist ist das Entladungsgefäß selbst der Lampenkolben. Die Erfindung kann jedoch auch bei Lampen mit Außenkolben angewendet werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele nä her erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine ungesockelte Metallhalogenidlampe, im Schnitt in Seiten ansicht,

Fig. 2 die gleiche Metallhalogenidlampe in um 90° gedrehter Sei tenansicht, jedoch mit Sockel.

Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist eine 575 W-Hochdruckentladungslampe 1 mit einer Länge von ca. 100 mm dargestellt, die keinen Außenkolben benötigt. Sie ist für den Ein satz in einem hier nicht dargestellten Reflektor gedacht, insbesondere in ei nem Overheadprojektor, in den sie querliegend eingesetzt wird. Sie besitzt ein Entladungsgefäß 2, das aus einem Zentralbereich 3 besteht, an dem zwei diametral gegenüberliegende Quetschungen 4 angesetzt sind. Das in sehr guter Näherung isotherme Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas hat eine Wand stärke von ca. 1,8 mm. Der Zentralbereich 3 ist als Kugelkörper mit einem Außendurchmesser von ca. 22 mm ausgeführt, so daß sich ein Entladungsvo lumen von ca. 3 cm³ ergibt. Die stabförmigen Wolframelektroden 5, deren Spitzen einen Abstand von 7 mm aufweisen, sind jeweils axial in der Quet schung 4 gehalten. Sie sind jeweils von einem Molybdänröllchen 6 umgeben, zumindest im Bereich der Quetschung. Der Zentralbereich besitzt in Elektro dennähe jeweils eine Ausbuchtung 7, die die kälteste Stelle definiert.

Die Quetschungen 4, die Breitseiten 8 und Schmalseiten 9 aufweisen, haben jeweils eine Gesamtbreite w von etwa 8 mm und eine Dicke d von etwa 4 mm, so daß w/d = 2,0. Sie weisen entlang der Ränder der Breitseiten 8 ver dickte Randwülste 10 auf, so daß die Schmalseiten eine effektive Breite b von etwa 6 mm erzielen. Die Quetschungen 4, die etwa 28 mm lang sind, sind mittels einer kurzen Übergangszone 11 an den Zentralbereich 3 angeschlos sen. Die Übergangszone 11 ist etwa 2 mm lang. In ihr findet ein fließender Übergang zwischen der gebogenen Wand des Zentralbereichs und den ge radlinig verlaufenden Konturen der Quetschungen statt. Der Krümmungs radius im Bereich des Übergangs beträgt typisch etwa 2 mm.

In den Quetschungen 4 sind jeweils Molybdänfolien 12 mit einer Länge von 20 mm und einer Breite von 3,5 mm etwa mittig angeordnet. Sie sind vaku umdicht in der Quetschung eingebettet. An den entladungsfernen Enden der Quetschungen sind zylindrische Rohransätze 13 angeformt, mit einem Au ßendurchmesser von 8 mm und einem Innendurchmesser von 5 mm. Die Rohransätze sind jeweils etwa 10 mm lang.

Die Elektroden 5 sind über die Molybdänfolien 12 mit äußeren Stromzufüh rungen 14 verbunden, die sich über die Rohransätze 13 mittig nach außen erstrecken. Die Stromzuführungen 14 stehen mit metallischen Sockelhülsen 15 über Hartlötung in Kontakt. Die Sockelhülsen 15 sind direkt auf die Glas rohransätze 13 aufgeschoben und mit diesen mittels Kitt 21 verbunden. Die Sockelhülse 15 ist nach außen deckelartig (Bezugsziffer 16) abgeschlossen.

Am Deckel 16 steht in an sich bekannter Weise ein Gewindestab 17 vor, der eine Rändelmutter 18 trägt. In den Hohlraum zwischen Rohransatz 13 und Deckel 16 ist vorteilhaft ein Abdichtungsmedium 19 eingefügt, das die Oxi dation der Folie zusätzlich erschwert. Vorteilhaft kann das Abdichtungsme dium 19 auch den gesamten Hohlraum ausfüllen. Als Abdichtungsmedium läßt sich beispielsweise Keramikpapier oder Kittmasse verwenden.

Die Oberfläche der Breitseiten 8 der Quetschungen sind mit einer Querriffe lung 20 versehen und weisen in Höhe der Elektroden und der äußeren Stromzuführungen langgestreckte Zentriernoppen auf (nicht dargestellt).

Das Entladungsvolumen enthält eine Füllung aus einem Edelgas (Argon) als Zündgas und Quecksilber als Hauptkomponente sowie Metallhalogenide, bestehend aus den Jodiden und/oder Bromiden von Hafnium, Dysprosium, Gadolinium, Cäsium und Thallium. Insgesamt ergibt sich mit dieser Füllung eine Farbtemperatur von 6000 K bei einem Farbwiedergabeindex von größer 85.

Bei einer Versorgungsspannung von 230 V und einem Lampenstrom von 6,7 A wird eine Brennspannung von 100 V erzielt. Die Entladung ist bogenstabi lisiert, wobei der Elektrodenabstand 7 mm beträgt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist eine 1200 W Lampe mit Metallhaloge nidfüllung, deren Aufbau dem in Fig. 1 und 2 gezeigten ähnelt. Der Lam penkolben besitzt eine Gesamtlänge von ca. 160 mm. Die Abmessungen der Quetschungen und der anderen Einzelteile sind im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel um etwa 50% vergrößert. Das Verhältnis w/d ist auch hier ca. 2,0.

Die Herstellung derartiger Lampen entspricht im wesentlichen dem des oben beschriebenen Standes der Technik, wobei die Quetschungen entsprechend anders geformt sein müssen.

Claims

1. Hochdruckentladungslampe, bestehend

- aus einem langgestreckten Entladungsgefäß (2) mit einem Zentralbereich (3), der ein Entladungsvolumen umschließt, und zwei Quetschungen (4), die sich in diametral entgegengesetzten Richtungen erstrecken und je zwei abgeflachte Breitseiten (8) sowie Schmalseiten (9) aufweisen,
- einem Elektrodenpaar (5), das sich von den Quetschungen (4) in das Ent ladungsvolumen erstreckt, und das über Metallfolien (12) mit äußeren Stromzuführungen (14) verbunden ist, wobei die Metallfolien in den Quetschungen eingebettet sind,
- einer lichtemittierenden Füllung im Entladungsvolumen,
- wobei die Länge jeder Quetschung in etwa der Längsabmessung des Zen tralbereichs entspricht,
- dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Quetschungen (4) so gewählt sind, daß die Gesamtbreite w jeder Breitseite (8) kleiner oder gleich dem 2,2-fachen der Dicke d dieser Breitseite ist.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienlänge etwa 60 bis 70% der Länge der Quetschung beträgt.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbreite der Quetschung weniger als 50% der maximalen Breite des Zentralbereichs erreicht.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitseiten (8) mit Randwülsten (10) ausgestattet sind, die die Schmalseiten (9) verbreitern.

5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Breitseiten quergeriffelt (20) ist.

6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Quetschungsende ein zylindrischer Rohransatz (13) angeformt ist.

7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Rohransatzes (13) dem Innendurchmesser einer darauf aufgesetzten Sockelhülse (15) angepaßt ist.

8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Rohransatzes in etwa der Gesamtbreite der Breitseite der Quetschung entspricht.

9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Entladungsgefäßes (einschließlich des Rohransat zes) ca. 2 mm beträgt.

10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden jeweils mit Röllchen (6) aus Molybdän umwickelt sind.

11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zentralbereich (3) und Quetschung (4) jeweils eine Über gangszone (11) eingefügt ist.

12. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß der einzige Lampenkolben ist.

13. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung Metallhalogenide enthält.

14. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbreite der Schmalseiten (9), einschließlich der Randwülste, in etwa (insbesondere auf mindestens 20% genau) gerade der Gesamtbrei te der Breitseiten (8) entspricht.