[0001] Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
I. Stand der Technik
[0002] Eine derartige Entladungslampe ist beispielsweise in der europäischen Patentschrift
EP 0 858 098 B1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe
für Fahrzeugscheinwerfer mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, in deren Innenraum
eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist. Das Entladungsgefäß besitzt
zwei abgedichtete Enden mit jeweils einer Stromdurchführung und jeweils einer Elektrode,
die jeweils mit einer der Stromdurchführungen verbunden sind und die in den Innenraum
des Entladungsgefäßes hineinragen. Der im Quarzglas eingebettete Abschnitt der Elektroden
ist jeweils von einer Wendel umhüllt, um Sprünge im Quarzglas zu reduzieren.
II. Darstellung der Erfindung
[0003] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Entladungslampe mit verbesserten
Elektroden bereitzustellen. Insbesondere sollen in dem Material des Entladungsgefäßes
Sprünge, die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des
Entladungsgefäßmaterials und des Elektrodenmaterials und durch das Haften der Elektroden
an dem Entladungsgefäßmaterial bedingt sind, verringert werden, ohne das hierzu zusätzliche
Bauteile wie beispielsweise die im obengenannten Stand der Technik aufgeführten Wendeln
verwendet werden.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
beschrieben.
[0005] Die erfindungsgemäße Entladungslampe besitzt ein Entladungsgefäß, in dessen Innenraum
eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist, wobei das Entladungsgefäß mindestens
ein abgedichtetes Ende mit einer Stromdurchführung aufweist, die mit einer in den
Innenraum des Entladungsgefäß hineinragenden und sich in das abgedichtete Ende erstreckenden
Elektrode verbunden ist. Erfindungsgemäß ist mindestens der sich in das abgedichtete
Ende erstreckende Abschnitt der Elektrode als Litze, das heißt, als Bündel oder als
Geflecht von mehreren Drähten, ausgebildet. Hierbei handelt es sich um denjenigen
Abschnitt der Elektrode, der zwar nicht gasdicht, aber dennoch sehr eng von dem Material
des Entladungsgefäßes bzw. des abgdichteten Endes des Entladungsgefäßes umschlossen
und mit der Stromdurchführung verbunden ist. Gemäß des besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung ist sogar die gesamte Elektrode mit Ausnahme ihrer Enden als Litze ausgebildet,
weil eine über ihre gesamte Länge als Litze ausgebildete Elektrode einfacher herzustellen
ist als eine nur abschnittsweise als Litze ausgebildete Elektrode.
[0006] Dadurch dass mindestens der vorgenannte Abschnitt der Elektrode als Litze ausgebildet
ist, werden die von den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des
Entladungsgefäßmaterials und des Elektrodenmaterials verursachten mechanischen Spannungen
durch die Elastizität des litzenartigen Elektrodenabschnitts aufgefangen und daher
wird die Gefahr von Rissbildungen oder Sprüngen im Entladungsgefäß reduziert. Außerdem
trägt auch die im Vergleich zu den konventionellen Elektroden veränderte Oberflächengeometrie
zur Verringerung der Gefahr von Sprüngen oder Rissen im Entladungsgefäß bei. Die Erfindung
ist besonders vorteilhaft auf Entladungslampen anwendbar, die ein Entladungsgefäß
aus Quarzglas und Elektroden aus Wolfram besitzen, da Quarzglas und Wolfram stark
unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen.
[0007] Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung auf Hochdruckentladungslampen anwenden,
deren Stromdurchführungen einen vergleichsweise hohen Strom tragen müssen. Ein Beispiel
dafür sind Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen für Fahrzeugscheinwerfer und
insbesondere quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampcn. Diese Hochdruckentladungslampen
besitzen üblicherweise ein Entladungsgefäß aus Quarzglas mit abgedichteten Enden,
die Stromdurchführungen mit Molybdänfoliendichtungen aufweisen. Die in den Entladungsraum
hineinragenden, üblicherweise aus Wolfram bestehenden Elektroden der Lampe sind mit
den Molybdänfoliendichtungen verbunden. Die quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen
benötigen besonders dicke Elektroden, da sie einen noch höheren Strom tragen müssen
als die üblichen Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen für Fahrzeugscheinwerfer.
Bei diesen Lampen tritt daher das oben beschriebene Problem in noch größerem Maß als
bei anderen Hochdruckentladungslampen auf.
[0008] Der als Litze ausgebildete Abschnitt der Elektrode besteht vorteilhafterweise aus
mehreren Drähten, die miteinander verdrillt oder verwoben sind. Die Drahtstärke bzw.
die Dicke der einzelnen Drähte ist vorteilhafterweise so gewählt, dass sie über die
Länge der Elektrode, das heißt, auf einer Länge von mehreren Millimetern steif sind
und sich nicht unter ihrem eigenen Gewicht biegen. Der Grad der Verdrillung der Drähte
ist so gewählt, dass zwischen den einzelnen Drähten nach dem Verdrillen ein möglichst
geringer Zwischenraum verbleibt und die Drähte über die Länge der Elektrode bzw. über
die Länge des als Litze ausgebildeten Elektrodenabschnitts hinreichend miteinander
verwoben sind, um eine starre Elektrode zu gewährleisten. Diese Drähte bestehen aus
einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus Wolfram oder einer Wolframlegierung.
Die vorgenannten Drähte sind zumindest an einem Ende des als Litze ausgebildeten Elektrodenabschnitts
durch eine Schweiß- oder Schmelzverbindung miteinander verbunden. Dieses Ende besitzt
bessere Schweißeigenschaften als die einzelnen Drähte der Elektrode. Insbesondere
kann dieses Ende besser mit einer als Bestandteil der Stromdurchführung ausgebildeten
Metallfolie, vorzugsweise Molybdänfolie, verschweißt werden als die einzelnen Drähte.
Außerdem wird durch die vorgenannten Maßnahme gewährleistet, dass jeder einzelne Draht
der Litze mit der Stromdurchführung elektrisch leitend verbunden ist. Gemäß des besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung erstreckt sich der als Litze ausgebildete
Abschnitt über die gesamte Länge der Elektrode. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind
außerdem die Drähte an beiden Enden des als Litze ausgebildeten Abschnitts bzw. an
beiden Enden der Elektrode durch eine Schweiß- oder Schmelzverbindung miteinander
verbunden. Diese Enden weisen dadurch die Form einer Kuppe auf. Ein Ende dient zum
Verschweißen mit der Stromdurchführung, während das andere Ende als Elektrodenkopf
ausgebildet ist, der in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragt und an dem
der Entladungsbogen der Gasentladung ansetzt. Der verkuppte Elektrodenkopf bietet
dem Entladungsbogen der Gasentladung einen besseren Ansatzpunkt als die Enden der
einzelnen Drähte.
[0009] Um eine bessere Schweißverbindung zwischen der Metallfolie der Stromdurchführung
und dem Ende des als Litze ausgebildeten Abschnitts der Elektrode zu gewährleisten,
kann das Ende des als Litze ausgebildeten Abschnitts der Elektrode vorteilhafterweise
im Verbindungsbereich mit der Metallfolie angeflacht sein.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
[0010] Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- Eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Entladungslampe
- Figur 2
- Eine Draufsicht auf ein abgedichtetes Ende des Entladungsefäßes der in Figur 1 abgebildete
Entladungslampe mit der entsprechenden Stromdurchführung und einer Elektrode in schematischer
Darstellung
- Figur 3
- Eine Draufsicht auf einen Abschnitt der in Figur 2 abgebildeten Elektrode
[0011] Bei dem in der Figur 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es
sich um eine quecksilberfreie Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe mit einer elektrischen
Leistungsaufnahme von ca. 35 Watt. Diese Hochdruckentladungslampe besitzt ein Entladungsgefäß
1 aus Quarzglas mit einem Innenraum 10 und zwei diametral angeordneten, abgedichteten
Enden 11, 12, die jeweils eine Stromdurchführung 2, 3 aufweisen. In den Innenraum
10 ragen zwei diametral angeordnete Elektroden 4, 5, die jeweils mit einer der Stromdurchführungen
2 bzw. 3 verbunden sind und zwischen denen sich während des Lampenbetriebs eine Gasentladung
ausbildet. In dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 ist eine ionisierbare Füllung
eingeschlossen, die aus Xenon und mehreren Metallhalogeniden besteht. Das Entladungsgefäß
1 ist von einem Außenkolben 6 umgeben, der aus Quarzglas besteht, das mit Ultraviolettstrahlung
absorbierenden Dotierstoffen versehen ist. Die Lampe weist ferner einen Kunststoffsockel
7 auf, der die beiden Lampengefäße 1, 6 trägt und der mit den elektrischen Anschlüssen
8 der Lampe ausgestattet ist. Die Stromdurchführung 2 des sockelfemen Endes 11 des
Entladungsgefäßes 1 ist über die Stromrückführung 9 mit dem ersten elektrischen Anschluß
8 verbunden, während die andere Stromdurchführung 5 mit einem zweiten elektrischen
Anschluß (nicht abgebildet) der Lampe verbunden ist. Im Lampensockel 7 kann das komplette
Betriebsgerät der Lampe oder Teile des Betriebsgerätes, beispielsweise die Zündvorrichtung,
angeordnet sein.
[0012] Die Figur 2 zeigt Details des Entladungsgefäßes 1 und der Stromdurchführungen 2 bzw.
3. Die abgedichteten Enden 11, 12 des Entladungsgefäßes 1 weisen jeweils eine Stromdurchführung
2, 3 auf. Die Stromdurchführungen 2, 3 weisen jeweils eine gasdicht in dem jeweiligen
Ende 11 bzw. 12 eingebettete Molybdänfolie 21 bzw. 31 auf. Die von dem Innenraum 10
des Entladungsgefäß 1 abgewandte Seite der jeweiligen Molybdänfolie 21 bzw. 31 ist
jeweils mit einem Molybdändraht 22 bzw. 32 verschweißt, der aus dem entsprechenden
abgedichteten Ende 11 bzw. 12 herausragt. Die dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes
1 zugewandte Seite der jeweiligen Molybdänfolie 21 bzw. 31 ist jeweils mit einer Elektrode
4 bzw. 5 verschweißt, die in den Entladungsraum 10 hineinragen. Beide Elektroden 4,
5 sind als Litze ausgebildet. Sie bestehen jeweils aus acht Wolframdrähten, die miteinander
verwoben oder verdrillt sind. Um den Zweck der Erfindung zu erfüllen, würde es genügen,
nur den sich in das abgedichtete Ende 11 des Entladungsgefäßes 1 erstreckenden Abschnitt
403 der Elektrode 4 als Litze auszubilden.
[0013] Die Figur 3 zeigt Details der Elektrode 4 der oben beschriebenen Hochdruckentladungslampe.
Die Elektrode 4 ist im wesentlichen stabförmig und besitzt eine Länge von 6,5 mm und
einen Durchmesser oder eine Dicke von 0,35 mm. Diese Elektrode 4 besteht aus acht
Wolframdrähten, die jeweils einen Durchmesser bzw eine Dicke von 0,1 mm aufweisen
und miteinander verdrillt oder verwoben sind. Die beiden Enden der Elektrode 4 sind
jeweils als Kuppe 401, 402 ausgebildet. Die Kuppen 401 und 402 sind jeweils durch
Verschmelzen der Enden der Drähte mittels eines Lasers entstanden. Die Kuppe 401 bildet
den in den Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 hineinragenden Kopf der Elektrode
4, an den während des Lampenbetriebs der Entladungsbogen der Gasentladung ansetzt.
Die andere Kuppe 402 der Elektrode 4 ist mit der Molybdänfolie 21 der Stromdurchführung
2 verschweißt.
[0014] Zur Herstellung der Elektrode 4 werden acht Wolframdrähte gleicher Länge parallel
nebeneinander angeordnet, so dass ihr erstes Ende jeweils in einer ersten Halterung
und ihr zweites Ende jeweils in einer zweiten Halterung befestigt ist. Der Abstand
der beiden Halterungen ist variierbar und entspricht zunächst ungefähr der Länge der
acht Wolframdrähte. Die Halterungen sind als Kreisscheiben ausgebildet, die Bohrungen
besitzen, die entlang eines konzentrisch zu der Kreisscheibenachse ausgerichteten
Kreises oder Kreisbogensegmentes angeordnet sind und in denen jeweils ein Ende eines
Wolframdrahtes fixiert ist. Eine erste der beiden kreisscheibenförmigen Halterungen
ist drehbar um ihre Achse gelagert und verschiebbar auf einer Schiene angeordnet,
so dass der Abstand zwischen den beiden Halterungen variierbar ist, während die andere,
zweite Halterung ortsfest und nicht drehbar angeordnet ist. Durch Rotation der ersten
Halterung um ihre Kreisscheibenachse werden die acht Wolframdrähte miteinander verdrillt
oder verwoben. Die so entstandene Litze wird in Stücke geschnitten, entsprechend der
gewünschten Elektrodenlänge. In Figur 3 ist in schematischer Darstellung eine Draufsicht
auf die derart hergestellte Elektrode 4 gezeigt. Diese Elektrode besitzt eine Dicke
von 0,35 mm. In Bezug auf die Stromtragfähigkeit ist die erfindungsgemäße Elektrode
4 mit einer konventionellen massiven, stabförmigen Elektrode aus Wolfram vergleichbar,
die einen Durchmesser von 0,28 mm besitzt. Die acht Wolframdrähte beschreiben jeweils
eine Schraubenlinie, die sich vom ersten Ende 401 bis zum zweiten 402 der Elektrode
4 erstreckt. Jeder Draht windet sich über die Länge der Elektrode 4 entlang einer
Schraubenlinie ungefähr fünf- bis sechsmal um die Mantelfläche der Elektrode 4. Die
Steigung der vorgenannten Schraubenlinien beträgt ungefähr 1,2 mm. Die zweite Elektrode
5 ist identisch zu der ersten Elektrode 4. Der Grad der Verdrillung und damit die
Steigung der vorgenannten Schraubenlinien ist so gewählt, dass der Zwischenraum zwischen
den einzelnen Wolframdrähten der Elektrode 4 möglichst gering ist und die Wolframdrähte
sich nicht selbsttätig entflechten können.
[0015] Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel.
Die Elektroden können auch aus mehr oder weniger als acht Drähten bestehen, falls
beispielsweise entsprechend dickere oder dünnere Elektroden benötigt werden. Außerdem
können die Wolframdrähte auch auf andere Weise als bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
miteinander verwoben werden. Beispielsweise können sie nach Art eines Zopfes miteinander
verflochten werden. Ferner ist es auch möglich, dass die einzelnen Drähte der Litze
gar nicht miteinander verwoben oder verflochten sind, sondern als Bündel ausgebildet
sind, bei dem nur die Enden der Drähte miteinander verbunden, beispielsweise miteinander
verschmolzen oder verschweißt, sind.
[0016] Gegebenenfalls kann zur Verbesserung der Schweißverbindung mit der Molybdänfolie
21, die Kuppe 402 angeflacht ausgebildet sein oder/und die Molybdänfolie 21 oder die
Kuppe 402 mit einer Rutheniumschicht versehen sein.
[0017] Zusätzlich zu den Elektroden 4, 5 können gegebenenfalls auch die aus Molybdän bestehenden
Stromzuführungsdrähte 22, 32 oder nur der sich in die abgedichteten Enden 11, 12 erstreckende
Abschnitt der Stromzuführungsdrähte 22, 32 in ähnlicher Weise wie die Elektroden als
Litze ausgebildet sein.
1. Entladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1), in dessen Innenraum (10) eine ionisierbare
Füllung gasdicht eingeschlossen ist, wobei das Entladungsgefäß (1) mindestens ein
mit einer Stromdurchführung (2) ausgestattetes abgedichtetes Ende (11) aufweist, und
die mindestens eine Stromdurchführung (2) mit einer Elektrode (4) verbunden ist, die
in den Innenraum (10) des Entladungsgefäßes (1) hineinragt und die einen sich in das
abgedichtete Ende (11) erstreckenden Abschnitt (403) besitzt,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der sich in das abgedichtete Ende (11) erstreckende Abschnitt (403) der
Elektrode (4) als Litze ausgebildet ist.
2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der als Litze ausgebildete Abschnitt bis zu den Enden (401, 402) der Elektrode
(4) erstreckt.
3. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Litze ausgebildete Abschnitt (403) der Elektrode (4) aus mehreren Drähten
(41 bis 48) besteht, die miteinander verdrillt sind.
4. Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (41 bis 48) im wesentlichen aus Wolfram oder einer Wolframlegierung bestehen.
5. Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (41 bis 48) an mindestens einem Ende (402) des als Litze ausgebildeten
Abschnitts (403) durch eine Schweiß- oder Schmelzverbindung miteinander verbunden
sind.
6. Entladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (402) des als Litze ausgebildeten Abschnitts (403) der Elektrode (4) mit
mindestens einer Metallfolie (21), die als Bestandteil der Stromdurchführung (2) ausgebildet
ist, verbunden ist.
7. Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (402) des als Litze ausgebildeten Abschnitts (403) der Elektrode (4) im
Verbindungsbereich mit der mindestens einen Metallfolie (21) angeflacht ist.
8. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungslampe eine Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß
aus Quarzglas ist.