Stand der Technik
[0001] Es ist eine Metallhalogenidhochdruckentladungslampe bekannt (US-PS 3 519 872), bei
der in Serie zur Hauptelektrode eine feine Heizwendel aus Wolfram angeordnet ist,
wobei die jeweils freien Enden der Elektrode und der Heizwendel mit je einer Stromzuführung
verbunden sind, die elektrisch-isoliert voneinander durch eine Quetschung oder Einschmelzung
eines Entladungsgefäßes geführt sind. Mit einer derartigen Anordnung wird eine Verbesserung
der Zündeigenschaften der Lampe erreicht, indem die von der Heizwendel entwickelte
Wärme die Elektrode erwärmt, wodurch Füllungskondensate, die sich möglicherweise auf
der Elektrode niedergesetzt haben, verdampfen. Die feine Heizwendel ist bei Lampen
mit höherer Leistung jedoch nicht imstande, das gesamte Entladungsgefäß zu erwärmen,
so daß sich außer der Zünderleichterung und der infolgedessen schnelleren Stabilisierung
der Entladung keine weiteren Vorteile erzielen lassen.
Aufgabe
[0002] Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anlaufzeit von Metallhalogenidhochdruckentladungslampen
mit insbesondere kleinen Leistungen bis zum Erreichen des Nutzlichtstromes wesentlich
zu verkürzen.
Hintergrund und Vorteile der Erfindung
[0003] Metallhalogenidhochdruckentladungslampen werden in letzter Zeit vermehrt zum Zwecke
der Allgemeinbeleuchtung verwendet. Des weiteren wurden solche Lampen auch schon
für die Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Für beide Anwendungszwecke
werden kleine Leistungsstufen von weniger als 100 W, insbesondere auch unterhalb von
50 W eingesetzt. Außerdem besteht für beide Anwendungszwecke ein gesteigertes Bedürfnis
nach hohem Lichtkomfort hinsichtlich der Farbeigenschaften sowie des schnellen Anlaufs
solcher Lampen. Da das Entladungsgefäß dieser niederwattigen Lampen nur ein äußerst
kleines Volumen von ca. 0,03 cm³ aufweist, kann dort keine Heizwendel untergebracht
werden, wie es bei Lampen mit hoher Leistungsaufnahme durchgeführt wird. Mit einer
Gestaltung der Elektrode nach der Erfindung wird das jedoch möglich. Die Verwendung
eines haarnadelförmig gebogenen und ungewendelten Drahtes aus Wolfram benötigt kaum
mehr Raum als eine herkömmliche Elektrode für diese Art Lampen. Die Einschmelzung
ist groß genug, auch zwei Stromzuführungen isoliert voneinander aufzunehmen, wobei
während des Vorheizens durch die mit der Elektrode in Reihe geschalteten Stromzuführungen
der Heizstrom fließt und nach dem Zünden der Lampe beide Stromzuführungen parallelgeschaltet
werden und den Betriebsstrom übertragen. Mit einer auf diese Weise vorgeheizten Metallhalogenidhochdruckentladungslampe
wird der 30 %-Lichtstrom ca. 5mal, der 50 %-Lichtstrom ca. 4mal und der 90 %-Lichtstrom
ca. 2,5mal schneller erreicht als bei einer kalt gezündeten Lampe. Wenn beide Elektroden
der Hochdruckentladungslampe als Heizelektrode entsprechend der Erfindung ausgeführt
sind, lassen sich noch schnellere Anlauf werte verwirklichen. Es kann aber auch ein
Entladungsgefäß mit einer größeren Masse und damit einer entsprechend größeren elektrischen
Leistung verwendet werden.
Darstellung der Erfindung
[0004] Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schematischen Zeichnung und zwei Diagrammen
näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Metallhalogenidhochdruckentladungslampe niedriger Leistung mit
der erfindungsgemäßen Elektrode in schematischer Darstellung
Figur 2 zeigt den Anstieg des Lichtstromes in relativen Einheiten von einer kalt
gezündeten Metallhalogenidhochdruckentladungslampe
Figur 3 zeigt den Anstieg des Lichtstroms in relativen Einheiten von einer erfindungsgemäßen,
warm gezündeten Metallhalogenidhochdruckentladungslampe
[0005] Die Metallhalogenidhochdruckentladungslampe 1 in Figur 1 weist ein längliches Entladungsgefäß
2 aus Quarz auf, auf dessen gegenüberliegenden Seiten sich die Quetschungen 3 und
4 erstrecken. In der Quetschung 3 ist eine Dichtungsfolie 5 aus Molybdän angeordnet,
die mit einer äußeren Stromzuführung 6 und einer inneren Stormzuführung 7 aus Wolfram
verbunden ist. Die innere Stromzuführung 7 ragt in den Entladungsraum 8 hinein und
trägt an ihrem Ende eine kugelförmige Elektrode 9. In der anderen Quetschung 4 sind
zwei kleinere Dichtungsfolien 10 und 11, ebenfalls aus Molybdän, elektrisch voneinander
isoliert und parallel zueinander verlaufend eingebettet, wobei an die dem Entladungsgefäß
2 abgewandten Enden dieser Dichtungsfolien 10 und 11 jeweils eine äußere Stromzuführung
12 und 13 befestigt ist. An die dem Entladungsgefäß 2 zugewandten Enden der Dichtungsfolien
10 und 11 sind die Schenkel 14 und 15 der haarnadelförmig gebogenen Heizelektrode
16 geschweißt.
[0006] Der Entladungsraum 8 weist ein Volumen von ca. 0,03 cm³ auf. Der Bogen der haarnadelförmigen
Heizelektroden 16 ragt etwa 2,5 mm in den Entladungsraum 8 hinein. Die Heizelektrode
16 selbst besteht aus einem ungewendelten Draht aus Wolfram mit ca. 150 µm Durchmesser.
Der Abstand zwischen den Elektroden 9 und 16 beträgt ca. 4,5 mm. Das Entladungsgefäß
2 enthält als Füllung ca. 1 mg Quecksilber sowie die Halogenide von Natrium, Thallium
und Zinn mit einer Gesamtmenge von ca. 0,3 mg. Als Startgas wird Argon eingefüllt.
Der Betriebsdruck der Lampe liegt bei ca. 40 bar.
[0007] Die Heizelektrode 16 wird über die Stromzuführungen 12 und 13 bei einer Spannung
von ca. 2,8 V und einem Strom von ca. 5,5 A im nicht brennenden Zustand der Lampe
beheizt, so daß das Entladungsgefäß 2 ständig auf Temperatur gehalten wird und die
Füllungsbestandteile verdampft sind. Zur Zündung der Lampe 1 werden ca. 16 kV benötigt,
die der kugelförmigen Elektrode 9 über die Stromzuführung 6 zugeführt werden. Nach
erfolgter Lampenzündung wird der Heizstromkreis für die haarnadelförmige Elektrode
16 unterbrochen. Der Betriebsstrom von ca. 0,35 A wird jetzt über die parallelgeschalteten
Stromzuführungen 12 und 13 geleitet. Bei einer Brennsprannung von ca. 100 V hat die
Lampe eine elektrische Leistung von ca. 35 W.
[0008] In den Figuren 2 und 3 ist ein Vergleich der Anlaufgeschwindigkeit einer konventionell
(Fig. 2) und einer erfindungsgemäß (Fig. 3) betriebenen Metallhalogenidhochdruckentladungslampe
wiedergegeben. Den Diagrammen ist entnehmbar, daß die vorgeheizte Lampe schon nach
ca. 2,3 Sekunden 30 % (entspricht dem Lichtstrom φ von ca. 1000 1m einer konventionellen
H4-Glühlampe), nach ca. 3,7 Sekunden 50 % und nach 11,9 Sekunden 90% ihres Endlichtstromes
von ca. 2 650 1m erreicht hat. Zum Vergleich die Werte einer unbeheizten Lampe: 30
% Lichtstrom bei ca. 11,8 Sekunden, 50 % bei ca. 14,6 Sekunden und 90 % bei ca. 28,7
Sekunden. Die Farbtemperatur der Lampe mit der angegebenen Füllung beträgt ca. 3 600
K.
1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (2), zwei an diesem an gegenüberliegenden
Seiten angeordneten Quetschungen oder Einschmelzungen (3, 4), durch die Stromzuführungen
(6; 12, 13) gasdicht in das Entladungsgefäß (2) geführt sind, und zwei innerhalb des
Entladungsgefäßes (2) angeordneten und mit den Stromzuführungen (7; 14, 15) verbundenen
Elektroden (9, 16), wobei mindestens eine Elektrode als direkte Heizelektrode (16)
ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelektrode (16) eine haarnadelförmige
Gestalt aufweist und jeder Schenkel (14, 15) der Heizelektrode (16) über Dichtungsfolien
(10, 11) mit einer separaten Stromzuführung (12, 13) verbunden ist, die elektrisch-isoliert
voneinander durch eine Quetschung oder Einschmelzung (4) geführt sind.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelektrode
(16) aus einem ungewendelten Draht aus Wolfram besteht.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hochdruckentladungslampe (1) eine Metallhalogenidfüllung enthält und eine elektrische
Leistung von weniger als 50 W aufweist.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide
Elektroden der Lampe (1) als Heizelektrode (16) mit haarnadelförmiger Gestalt ausgebildet
sind.
5. Verfahren zum Betrieb der Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß
a) zur Vorheizung des Entladungsgefäßes (2) zwischen den Stromzuführungen (12, 13)
eine Heizspannung anliegt;
b) zur Lampenzündung eine Hochspannung an der Stromzuführung (6) anliegt;
c) während des Lampenbetriebes die Stromzuführungen (12, 13) parallelgeschaltet sind
und zwischen diesem Stromzuführungspaar (12, 13) und der Stromzuführung (6) die Lampenbrennspannung
anliegt.