Hochdruckentladungslampe

Abstract

 Die eine relativ große Masse aufweisenden Elektroden (5, 6) einer Hochdruckentladungslampe (1) sind innerhalb jedes zylindrischen Kolbenschaftes (7,8) mittels eines auf dem Elektrodenstab (3, 4) mit Spiel angeordneten und diesen umgebenden Kapillarrohres (12, 13) abgestützt. Eine Druckfeder (14, 15) aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt ist kraftschlüssig zwischen jeder Elektrode (5, 6) und dem zugehörigen Kapillarrohr (12, 13) angeordnet, wodurch dieses mit seiner dem Entladungsraum (2) abgewandten Stirnfläche federnd an einem Teil der Einschmelzung (9, 10) anliegt. Das Kapillarrohr (12, 13) aus einem Material mit hohem Schmelzpunkt weist eine hohlzylindrische Form auf und ist bei Lampentypen höherer Leistungsstufen an der dem Entladungsraum (2) zugewandten Seite mit einem verrundeten Absatz größeren Durchmessers versehen.Das Verhältnis der Länge (L) des Kapillarrohres (12, 13) zu dessen größtem Durchmesser (D) ist gleich oder größer als eins.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem die Elektroden aus Wolfram und ein Edelgas umschließenden Lampenkolben aus Quarz, an dessen rotationssymmetrischen Entladungsraum sich in der Längsachse an den zwei gegenüberliegenden Seiten je ein zylindrischer Kolbenschaft anschließt und jeder Kolbenschaft an seinem Ende zusammen mit einem auf der Lampenlängsachse angeordneten Elektrodenstab, der mit der in den Entladungsraum ragenden Elektrode versehen ist, durch eine Einschmelzung gasdicht verschlossen ist, wobei ein den Elektrodenstab umgebendes Stützelement mit Spiel innerhalb des Kolbenschaftes angeordnet und zur Lagefixierung desselben in Richtung der Lampenlängsachse eine Druckfeder vorgesehen ist.

[0002] Auf Grund des relativ großen Gewichtes der Elektroden bei den mit Gleichstrom betriebenen Lampen hat sich die Notwendigkeit von Stützelementen im Kolbenschaft gezeigt. Dabei sind verschiedene Lösungsmöglichkeiten bekannt geworden:

In der DE-PS 1 132 242 wird vorgeschlagen, als Stützelement eine im eingeschnürten Kolbenschaft mit Schlitzen und/oder Löchern versehene zylindrische Rolle aus Quarz anzuordnen, die mit ihrer Mantelfläche mit der Innenwand des Kolbenschaftes verschmolzen ist. Die DE-OS 26 23 099 beschreibt ein nicht mit dem Kolbenschaft verschmolzenes Stützelement, wobei zusätzlich mehrere verschiedene und gleichzeitig angewandte Mittel zur Lagefixierung desselben in Richtung der Lampenlängsachse vorgesehen sind, die jedoch einerseits eine sehr genaue Justierung und andererseits eine Erwärmung des Kolbenschaftes der fertig eingeschmolzenen Lampe auf Erweichungstemperatur erfordern. In der DE-OS 30 29 824 wurden diese Nachteile dadurch behoben, indem ein Stützelement mit seiner verrundeten Kante mittels einer Druckfeder gegen eine zuvor angebrachte Verengung zwischen dem Kolbenschaft und dem Entladungsgefäß gedrückt wird.

[0003] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Stützelement derart anzuordnen und gegen axiale Verschiebung zu sichern, daß weder komplizierte Justiervorgänge noch Verformarbeiten am Entladungsgefäß vorgenommen werden müssen.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Hochdruckentladungslampe mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen die Druckfeder kraftschlüssig zwischen der Elektrode und dem Stützelement angeordnet ist, wodurch dieses mit der der Druckfeder abgewandten Stirnfläche federnd an einem Teil der Einschmelzung anliegt. Dabei ist die Länge des Stützelementes vorzugsweise derart bemessen, daß seine dem Entladungsraum zugewandte Stirnfläche diesen gegenüber dem Kolbenschaft im wesentlichen abschließt. Die Führungseigenschaften des Stützelementes innerhalb des Kolbenschaftes werden außerdem wesentlich verbessert, indem dessen Länge vorteilhaft größer oder mindestens genauso groß wie dessen Durchmesser ist. Bei kleinen Lampen mit niedrigeren Leistungsstufen ist das Verhältnis der Länge des Stützelementes zum Durchmesser konstant, während bei größeren Leistungsstufen das dem Entladungsraum zugewandte Ende des Stützelementes einen größeren Durchmesser - zum Beispiel in Form eines abgesetzten und verrundeten Teilstückes - aufweist als das dem Entladungsraum abgewandte Ende. Das Stützelement besteht aus einem Material mit hohem Schmelzpunkt und einem Ausdehnungskoeffizient ähnlich dem des Entladungsgefäßes. Hierfür ist z.B. Quarz oder Keramik besonders geeignet. Für die Druckfeder wird erfindungsgemäß ein Metall mit hohem Schmelzpunkt, wie z.B. Wolfram, verwendet.

[0005] Die Konstruktion hat den Vorteil, daß weder bei der Vorfertigung noch bei der fertig montierten und eingeschmolzenen Lampe Wärmebehandlungen irgendwelcher Art zur Verformung des Entladungsgefäßes erforderlich sind, was wegen der spezifischen Eigenschaften des Materials nur von hochqualifizierten Fachkräften durchgeführt werden kann. Da das Stützelement an einem Teil der Einschmelzung anliegt, braucht beim Montieren und Einschmelzen der Lampenfüße in das Entladungsgefäß nur auf den Elektrodenabstand im Entladungsraum geachtet zu werden. Die Länge des Stützelementes ist derart gewählt, daß nahezu der gesamte Hohlraum im Kolbenschaft für die Entladung nicht zugänglich ist. Dadurch ergeben sich die weiteren Vorteile, daß ein Verkanten der Stützelemente und damit eine mechanische Beschädigung der Innenoberfläche des Kolbenschaftes bei der Montage ausgeschlossen und das mit Edelgas zu füllende Volumen wesentlich verkleinert wird. Darüber hinaus bilden diese hinter den Elektroden gelegenen Massen kalte Stellen, an denen verdampftes Wolfram der Elektroden ohne negativen Einfluß auf die abgegebene Lichtmenge kondensieren kann.

[0006] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben:

Figur 1 zeigt schematisiert eine fertige Hochdruckentladungslampe im Teilschnitt.

Figur 2 zeigt schematisiert einen montierten Fuß einer Hochdruckentladungslampe im Teilschnitt.

[0007] Die in der Figur 1 dargestellte Hochdruckentladungslampe 1 umschließt mit ihrem etwa kugelförmig ausgebildeten Entladungsraum 2 die mittels der Elektrodenstäbe 3, 4 gehalterten, auf der Lampenlängsachse angeordneten und in den Entladungsraum 2 ragende Anode 5 und Kathode 6. Von gegenüberliegenden Seiten des Entladungsraumes ausgehend sind die die Elektrodenstäbe 3, 4 konzentrisch umgebenden, zylindrischen Kolbenschäfte 7, 8 angeordnet, deren Enden gasdicht mit den Elektrodenstäben 3, 4 verschmolzen sind. Die gasdichte Einschmelzung besteht aus der Anglasung 9 bzw. 10, dem Dom 11 (nur kathodenseitig sichtbar) sowie den Enden der Kolbenschäfte 7, 8. Auf den Elektrodenstäben 3, 4 und von den Kolbenschäften 9, 10 mit Spiel umgeben ist jeweils ein Stützelement in Form eines Kapillarrohres 12, 13 aus Quarz angeordnet, wobei dieses mittels einer zwischen der Anode 5 bzw. der Kathode 6 und dem Kapillarrohr 12, 13 befindlichen Druckfeder 14, 15 aus Wolfram an die zugehörige Anglasung 9, 10 gedrückt wird. Die Kapillarrohre 12 bzw. 13 weisen eine Länge L von 25 mm bzw. 20 mm und einen Durchmesser D von ca. 7,5 mm auf. Das Verhältnis der Länge L zum Durchmesser D ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge konstant und beträgt für das anodenseitige Kapillarrohr 12 = 3,33 und für das kathodenseitige Kapillarrohr 13 = 2,67. Die Hochdruckentladungslampe 1 ist mit einer am Kolbenschaft 7 befindlichen Pumpspitze 16 verschlossen. Der außerhalb der Einschmelzung befindliche Elektrodenstab 4 ist über ein Verbindungsstück 17 mit einer äußeren, als Litze ausgeführten Stromzuführung 18 verbunden. Beide Lampenenden sind mit einer Sockelhülse 19 bzw. 20 versehen. Ein Zünddraht 21 ist außerhalb des Entladungsraums 2 entlanggeführt und umschlingt die jeweiligen Kolbenschäfte 7 und 8. Eine typische Hochdruckentladungslampe weist einen Xenonfülldruck von ca. 10 bar auf und wird an Gleichspannung mit einer elektrischen Leistung von 500 W betrieben.

[0008] Die Herstellung eines Lampenfußes (siehe auch Figur 2) für eine Hochdruckentladungslampe 1 erfolgt auf einfache Weise. Der Elektrodenstab 4 aus Wolfram wird zuerst mit einer Anglasung 10 versehen. Die Anglasung 10 weist einen gegenüber dem Wolfram abgestuften, kleineren Ausdehnungskoeffizient auf. Je nach Größe und Leistungsaufnahme der Lampe besteht der nachfolgend aufzutragende Dom 11 aus einem oder mehreren Übergangsgläsern mit jeweils weiter niedriger gelegenem Ausdehnungskoeffizient. Das letzte aufzubringende Material ist - ebenfalls wie der Wulst 22 - Quarzglas. An den Wulst 22 wird später das Ende des Kolbenschaftes 8 angeschmolzen. Auf den Elektrodenstab 4 wird nach Fertigstellung des Doms 11 das in dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 einen verrundeten Absatz 23 aufweisende Kapillarrohr 24 aus Quarz geschoben. Das Kapillarrohr 24 weist hier eine Länge L von ca. 20 mm und einen größten Durchmesser D von ca. 10 mm auf. Das Verhältnis der Länge L zum Durchmesser D beträgt an der dem Entladungsraum zugewandten Seite 2,0 und ist somit kleiner als an der dem Entladungsraum abgewandten Seite. Das Kapillarrohr 24 ist auf dem Elektrodenstab 4 leicht verschiebbar. Im Anschluß daran wird - ebenfalls leicht verschiebbar - die Druckfeder 15 aus Wolfram auf den Elektrodenstab 4 geschoben. Zuletzt wird die Kathode 6 am freistehenden Ende des Elektrodenstabes 4 befestigt, wobei die Druckfeder 15 unter leichter Spannung steht und das Kapillarrohr 24 permanent gegen die Anglasung 10 gedrückt wird. Der so fertiggestellte Fuß wird in den zylindrischen Kolbenschaft 8 geschoben und nach entsprechender Positionierung im Entladungsraum 2 auf konventionelle Weise verschmolzen. Die zweite Lampenseite wird auf ähnliche Art hergestellt, wobei beim Einschmelzen dieses Lampenfußes in den Kolbenschaft 7 lediglich der Abstand der Elektroden 5 und 6 justiert werden muß. Vor der Weiterverarbeitung bis zur fertigen Lampe wird das überstehende Rohrstück 25 aus Quarz entfernt.

Ansprüche

1. Hochdruckentladungslampe (1) mit einem die Elektroden (5, 6) aus Wolfram und ein Edelgas umschließenden Lampenkolben aus Quarz, an dessen rotationssymmetrischen Entladungsraum (2) sich in der Längsachse an den zwei gegenüberliegenden Seiten je ein zylindrischer Kolbenschaft (7, 8) anschließt und jeder Kolbenschaft (7, 8) an seinem Ende zusammen mit einem auf der Lampenlängsachse angeordneten Elektrodenstab (3, 4), der mit der in den Entladungsraum (2) ragenden Elektrode (5, 6) versehen ist, durch eine Einschmelzung (8, 10, 11) gasdicht verschlossen ist, wobei ein den Elektrodenstab (3, 4) umgebendes Stützelement (12, 13) mit Spiel innerhalb des Kolbenschaftes (7, 8) angeordnet und zur Lagefixierung desselben in Richtung der Lampenlängsachse eine Druckfeder (14, 15) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (14, 15) kraftschlüssig zwischen der Elektrode (5, 6) und dem Stützelement (12, 13) angeordnet ist, wodurch dieses mit der der Druckfeder (14, 15) abgewandten Stirnfläche federnd an einem Teil der Einschmelzung (9, 10) anliegt.

2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L des Stützelements (12, 13) derart bemessen ist, daß seine dem Entladungsraum (2) zugewandte Stirnfläche diesen gegenüber dem Kolbenschaft (7, 8) im wesentlichen abschließt.

3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge L des Stützelementes (12, 13) zum Durchmesser D über die gesamte Länge konstant ist.

4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge L des Stützelementes (12, 13) zum Durchmesser D an der dem Entladungsraum zugewandten Seite kleiner ist als an der dem Entladungsraum abgewandten Seite.

5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge L des Stützelementes (12, 13) zum Durchmesser D gleich oder größer als eins ist.

Zeichnung