DE9002959U1 - Hochdruck-Entladungslampe - Google Patents
Hochdruck-EntladungslampeInfo
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Description
für elektrische Glühlampen mbH., München
Die Erfindung betrifft eine .Hochdruck-Entladungslampe
nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
!n 6er öB-rG : ??3 95o wird das Problem diskutiert,
S daß bei Ho~hdruck-Entiaduncjiiarnpen5 die metallhaltige
Füllungsziiiätze besitzen, währ^.;d des Betriebes im
Entladungsgefäß positive Petal lionen erzeugt werden,
die durch die Wand des EntladungsgefSßes diffundieren
können. Falls in der Nähe des Entladungsgefäßes stromführend« Teile verlaufen, so begünstigen deren elektrische
Feloer die Ionen-Migration stark. Außerdem werden aus diesen elektrischen Leitern durch die bei
der Entladung entstehende UV-Strahlung Photoel«ktronen
herausgelöst, die zur Wand des Entladungsgefäßes driften und ebenfalls c*ie Ionen-Migration fördern.
Der Diffusionsprozeß führt zu Verlusten bei den metallhaltigen
Zusätzen und damit zu einer Änderung der Füllungszusammensetzung, die sich in einem instabilen
Brennverhalten der Hochdruck-Entladungslampe äußert.
Diese Ionen-Migration tritt insbesondere bei Hochdruck-Entladungslampen
mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas und Metallhalogenidzusätzen in der Füllung
auf, bei denen unter Entladungsbedingungen Metal 1-ionen mit kleinem lonenradius, wie z.B. Natriumionen,
entstehen. Während des Betriebes der Lampe diffundieren, begünstigt durch äußere elektrische Felder, positiv
geladene Natriumionen durch die Wand des Ent-
ladungsgefäßes, so daß in diesem ein Überschuß an Jod
zurückbleibt, Aufgrund des elektronegativen Verhaltens
des überschüssigen Jods koisir" es überdies zu Schwierigkeiten
bei der Zündung der Hochdruck-Entladungslampe und zu einem Anstieg der Brennspannung.
Zur Beseitigung dieser Probleme wird in der ^B-PS 1 223 955 die Verwendung einer AbschirmelektroJe vorgeschlagen,
wobei hier ein anderes Problem entsteht, nämlich daß elektrische Durchschläge zwischen der Abschirmelektrode
und der parallel dazu verlaufenden Stromzuführung auftreten können. Um dieses Problem zu
umgehen, wird daher bei der Hochdruck-Entladungslampe in der GB-PS 1 223 955 vorgeschlagen, den Außenkolben
mit einem Inertgas zu füllen, das elektronegative Zusätze zur Herabsetzung der mittleren freien Weglänge
der Photoelektronen aufweisen kann.
Diese Konstruktion besitzt drei gravierende Nachteile: Es hat sich gezeigt, daß elektrische Durchschläge zwischen
dem Abschirmdraht und der parallel verlaufenden Stromzuführung nicht im gewünschten Maße verhindert
werden können. Außerdem verschlechtert die Gasfüllung im Außenkolben die Wärmeisolation des Entladungsgefäßes
erheblich. Schließlich ist der Abschirmdraht
zwangsläufig freitragend ausgeführt, so daß die Gefahr besteht, daß dieser bei trschütterungen gegen die
Stromzuführung oder das Entladungsgefäß schlägt und die Lampe beschädigt wird.
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Ferner ist aus der DE-OS 37 35 523 eine einseitig gesockelte Hochdruck-Entladungslampe mit einem Außenkolben
und einem darin axial angeordneten zwei endi ger.
Entladungsgefäß bekannt, deren zum sockelfreien Ende
des Entladungsgefäßes führende Stromzuführung eine
Hülle aus einem Isolierstoff (z.B. Glas) aufweist. Eine Abschirmelektrode ist hier nicht vorgesehen.
Diese Hülle bewirkt keine Abschirmung des elektricrhon FoI Hoc riiocor it rniruuf iihriinn no nenii her rip &eegr;
-»w"~·· * — - — — — · ~ - - — ._...-...j &sgr; _.,.... — ». — ..
Ionen in der Gasentladung, so daß auch hier die
Ionen-Migration zwar verringert, aber nicht im gewünschten Maße unterbunden wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruck-Entladungslampe
mit verringerter Ionen-Migration bereitzustellen, die ein befriedigendes Zündverhalten
und eine über die Lebensdauer hinreichend konstante Brennspannung besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen finden sich in den a b hängigen
Ansprüchen.
Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: Dadurch, daß die Umhüllungen aus einem elektrisch isolierenden
Material, vorzugsweise mit hoher Dielektrizitätskonstanten,
bestehen, wird der die Ionen-Migration begünstigende Einfluß der elektrischen Felder von
Abschirmdraht und zweiter Stromzuführung, die sich in
unmittelbarer Nähe des Entladungsgefäßes befinden,
vermindert.
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Die GB-PS 1 223 955 weist im Vergleich hierzu einen falschen Weg, da sie versucht, die oben geschilderten
Probleme durch ein Zusammenwirken verschiedener Effek-
te zu lösen, die aber zu gravierenden Nachteile im Lampenbetrieb führen.
Die Umhüllungen von Abschirmdraht und zweiter Stromzuführung
verhindern außerdem, daß Photoelektronen die rntlarliinncnofÄftuanH nonatiu auf I sHon i nrlom ein oinor_
seits die UV-Strahlung, welche wesentlich zum Photoeffekt beiträgt, schwächt und andererseits für Photoelektronen
undurchlässig ist, so daß diese schließlich auf den elektrischen Leiter zurückgelenkt und von diesem
abgeführt werden. Bei der vorliegenden Erfindung eröffnet sich die besonders vorteilhafte Möglichkeit,
auf ein Füllgas im Außenkolben, das zwar die mittlere freie Weglänge der Photoelektronen verringern, aber
die Wärmeisolation des Entladungsgefäßes verschlechtern
würde, zu verzichten. Eine gemeinsame Hülle für den Abschirmdraht und die zweite Stromzuführung erlaubt
eine platzsparende räumliche Anordnung dieser Teile, ohne ddß elektrische Durchschlage zwischen
ihnen auftreten. Außerdem gewährleistet diese Ausführung der Umhüllung eine mechanische Stabilisierung
des Abschirmdrahtes. Erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampen zeigen ein stabileres Brennverhalten
und eine längere Lebensdauer als herkömmliche Hochdruck-Entladungslampen.
Des Entladungsgefäß kann aus Quarzglas oder aus einer lichtdurchlässigen Keramik
bestehen.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung bei Hochdruck-Entladungslampen
anwendbar, die Füllungen besitzen, welche im Betrieb Alkali-Ionen, vor allem Na- und/oder
Li-Ionen, entstehen lassen.
Die Erfindung wird nun anhand mehrerer besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines ersten A'jsführungsbeispiels einer Hochdruck-
Entladungslampe mit einer gemeinsamen
Umhüllung für Abschirmdraht und zweiter Stromzuführung
Figur 2 ist ein Querschnitt durch die in Figur 1 dargestellte Umhüllung
durch die Umhüllungen von Abschirmdraht und zweiter Stromzuführung ge
mäß weiterer Ausführungsbeispiele.
In Figur 1 ist eine 250 Watt-Metallhalogenid-Entladungslampe
mit einem evakuierten Außenkolben 1, einem Sockel 2, einem Gestell 3 zur Halterung des Entladungsgefäßes
4 und einem Getter 5 dargestellt. Das axial ausgerichtete Entladungsgefäß 4 besitzt ein
sockelnahes 6 und ein sockelfernes Ende 7 sowie Elektroden 8, 9. Innerhalb des tntladungsgefäßes 4 befindet
sich eine Füllung, die außer einem Edelgas und Quecksilber auch Zusätze von NaJ, DyJ,, HoJ3,
TmJ., und TlJ enthält. Die Enden 6, 7 des Entladungsgefäßes
4 weisen Überzüge 10 aus einem wärmeisolierenden Material auf. Zum sockelnahen Ende 6 führt eine
erste Stromzuführung 11, welche über die Lampenstromzuführung
11a die Elektrode 8 elektrisch mit der Spannungsquelle kontaktiert. Entlang des Entladungsgefäßes
4 verläuft eine zweite Stromzuführung 12, die mit dem
sockelfernen Ende 7 verbunden ist und die Spannungsversorgung der Elektrode 9 über die Lampenstromzuführung
12a sicherstellt. Parallel zur Stromzuführung
12 ist ein Abschirmdraht 13 mit einem Knickpunkt 13b, einem abgewinkelten Bereich 13a und einem sockelfernen
Ende 13c angeordnet. Der abgewinkelte Bereich 13a und die erste Stromzuführung 11 sind elektrisch leitend
miteinander verbunden. Abschirmdraht 13 und Stromzuführung 12 werden teilweise von einem Al~03-Keramikkörper
14 umgeben. Der einteilige, elektrisch isolierende Keramikkörper 14 ist bei der zweiten Stromzuführung
12 und dem Abschirmdraht 13 über dessen sockelfernes Ende 13c hinaus fortgesetzt. Außerdem
wird der Keramikkörper 14 bei der zweiten Stromzuführung
12 über den Knickpunkt 13b hinaus, in Richtung zum Sockel 2, fortgeführt. Beide Maßnahmen dienen zur
Vermeidung von elektrischen Durchschlägen aufgrund der besonders hohen elektrischen Feldstärke am Knickpunkt
13b und am sockelfernen Ende 13c von Abschirmdraht 13. Der Keramikkörper 14, der mittels Nickelbändern
16 an der zweiten Stromzuführung 12 befestigt ist, gibt dem Abschirmdraht 13 mechanische Stabilität.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den Keramikkörper 14 mit zwei Kanälen 15 in Längsrichtung, die
hier als Bohrungen ausgeführt sind. Die Durchmesser von Keramikkörper 14 in Figur 2 betragen 4,2 mm bzw.
2.2 mm und die Kanäle 15 haben einen Durchmesser von 1.2 mm.
.Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel besteht der Keramikkörper
14, dargestellt in Figur 3a, aus zwei getrennten Röhren 17, 18, wobei das Rohr 17, das den Abschirmdraht
13 umhüllt, mittels zweier Klammern 19 am
Rohr 18, das die zweite Stromzuführung 12 umgibt, mechanisch befestigt ist.
Nach dem dritten Ausführungsbeispiel besteht der Keramikkörper
14, skizziert in Figur 3b, aus zwei koaxial angeordneten Rohren 20, 21, die mittels Stegen 22 mechanisch
verbunden sind. Die zweite Stromzuführung 12 bzw. der Abschirmdraht 13 verlaufen im Innenraum von
Rohr 20 bzw. im Zwischenraum 23. Hierbei kann der Abschirmdraht in mehrere Adern geteilt sein.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel besitzt der AlpOg-Keramikkörper 14'■' (Figur 3c) einen zentralen
Kanal 24 und fünf äußere Kanäle 25, die um diesen kreisförmig angeordnet sind. Die zweite Stromzuführung
12 verläuft innerhalb von Kanal 24, während in jedem der Kanäle 25 höchstens eine Ader des Abschirmdrahtes
13 verläuft. Die Adern des Abschirmdrahtes vereinigen sich außerhalb des Keramikkörpers 14, in der Nähe des
Claims (10)
1. Hochdruck-Entladungslampe mit
- einem einseitig gesockelten Außenkolben (1)
- einem innerhalb des Außenkolbens (1) angeordneten Entladungsgefäß (4), das ein sockelnahes (6) und
ein sockelfsrnes Ende (7) aufweist
- einer Füllung aus Inertgas, Quecksilber und metallhaltigen Zusätzen, insbesondere Metallhalo-Säiuden,
innerhalb des Entladungsgefäßes (4)
- einem Gestell (3), das neben einer ersten (11) und einer zweiten Stromzuführung (12), die mit
einem sockelnahen (6) bzw. sockelfernen Ende (7) des EntladungsgefMßes (4) verbunden sind, auch
einen Abschirmdraht (13) besitzt, der teilweise parallel zur zweiten Stromzuführung (12) verläuft
und von dieser elektrisch isoliert angeordnet ist und sich auf einem anderen elektrischen Potential
befindet als diese zweite Stromzuführung (12), dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stromzuführung
(12) und der Abschirmdraht (13) Umhüllungen (14) aus einem elektrisch isolierenden Material
aufweisen.
2. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abschirmdraht (13) über einen abgewinkelten Abschnitt (13a) elektrisch leitend
mit der ersten Stromzuführung (11) verbunden ist.
3. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umhüllungen (14) aus einem
elektrisch isolierenden Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten, insbesondere aus
Al2O3 oder Ba2TiO4, bestehen.
4. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Umhüllungen (14) mindestens
über die gesamte Länge de«" parallel verlaufenden
Abschnitte von Abschirmdraht (13) und zweiter StromzL:'ihrung &Pgr; 2) erstrecken.
IC
5. Hochdruck-Entladung*.smpe nac Anspruc 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die umhüllung (14) des Abschirmdf-ahtes
(13) zuminoej». über dessen sockelfernes
Ende (13c) hinaus verlängert ist.
6. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (14) der
zweiten Stromzuführung (12) über den Knickpunkt (13b) des Abschirmdrahtes (13) zwischen seinem abgewinkelten
und seinem parallel zur Stromzuführung (12) verlaufenden Abschnitt hinaus verlängert ist.
7. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllungen (14) von Abschirmdraht
(13) und zweiter Stromzuführung (12) miteinander mechanisch verbunden sind.
8. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllungen (14) als eine
gemeinsame Umhüllung, bestehend aus einem einteiligen Körper mit einem Kanal (15, 24) für die zweite
Stromzuführung (12) und mindestens einem Kanal (15) für den Abschirmdraht (13) ausgeführt sind.
9. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmdraht (13) aus
mehreren Adern besteht, denen jeweils ein Kanal <25) zugeordnet ist.
10. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Außenkolben (1) evakuiert ist.
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