Metallhalogenidhochdruckentladungslampe

Abstract

 Zur Vermeidung von Korrosion an den inneren Stromzu­führungen (8, 9) aufgrund der aggressiven Füllungs­bestandteile einer Metallhalogenidhochdruckentladungs­lampe (1) sind innerhalb des Entladungsraumes (10) zwei Hilfselektroden (16, 17) aus undotiertem Wolframdraht angeordnet, die an je einer der inneren Stromzuführungen (8, 9) an deren Austrittsstelle aus der Quetschung (3) in den Entladungsraum (10) elektrisch-leitend befestigt sind, wobei deren lichter Abstand (d) kleiner ist als der lichte Abstand (D) der inneren Stromzuführungen (8, 9). In einer alternativen Ausführungsform sind die Hilfselektroden an der innerhalb der Quetschung (3) eingebetteten Dichtungs­folien (4, 5) befestigt. Die Längsachsen der Hilfs­elektroden (16, 17) können zu den Längsachsen der inneren Stromzuführungen (8, 9) einen beliebigen Winkel (α) zwischen 0° und 90° aufweisen.

Beschreibung

Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik

[0001] Aufgrund ihrer aggressiven Metallhalogenidfüllung und der hohen Wandtemperaturen neigen einseitig gequetsch­te Lampen, insbesondere solche mit einer niedrigen elekrischen Leistung bis zu maximal ca. 150 W, zu Frühausfällen, die durch Korrosion der inneren Strom­zuführungen an deren Austrittsstelle aus der Quet­schung in den Entladungsraum ausgelöst werden. Die innere Stromzuführung wird auf diese Weise während des Lampenbetriebes immer dünner und fällt letztlich ganz ab. Der Entladungsbogen setzt dann am verbleibenden Stumpf der inneren Stromzuführung an, überhitzt die Quetschung und zerstört schließlich die Lampe ganz.

[0002] Des weiteren ist ein verringerter Querschnitt der inneren Stromzuführung an der Austrittsstelle aus der Quetschung in den Entladungsraum ein bevorzugter Ansatzpunkt für den Entladungsbogen während des Zünd­vorganges der Lampe. Hierdurch wird die Materialab­tragung durch Korrosion zusätzlich beschleunigt. Ferner ist bei diesen Lampen eine erschwerte Übernahme des Entladungsbogens auf die eigentliche Elektrode zu beobachten, woraus ein instabiler Lampenbetrieb resul­tiert.

[0003] Zur Verbesserung der Bogenstabilität wurde deshalb bereits vorgeschlagen, den die Elektroden aufweisenden Teil der inneren Stromzuführungen derart zu gestalten, daß der Abstand zwischen den Elektroden kleiner ist als der Abstand der inneren Stromzuführungen im Quet­schungsbereich (DE-OS 31 10 811, EP-PA 128 553). Zwar konnte durch diese Maßnahme eine weitgehende Stabili­sierung der Bogenentladung erreicht werden, doch blieb das Problem der Korrosion an den inneren Stromzufüh­rungen im Quetschungsbereich ungelöst. Aus der DE-OS 31 10 810 wurde deshalb auch bekannt, zwischen den einander zugewandten Elektroden eine Hilfselek­trode anzuordnen, die über eine separate Dichtungs­folie mit einer dritten äußeren Stromzuführung über einen Widerstand mit einer der Hauptelektroden elek­trisch verbunden ist. Die Hilfselektrode ist hierbei der anderen Hauptelektrode zugewandt. Außer dem hierfür erhöhten Fertigungsaufwand hat sich auch gezeigt, daß das Phänomen der Korrosion an den inneren Stromzuführungen nicht zufriedenstellend gelöst werden konnte.

Aufgabe

[0004] Der in den Ansprüchen angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Metallhalogenidhochdruckent­ladungslampen eine Verbesserung der Zündeigenschaften sowie eine Verminderung der oben beschriebenen Zünd­schädigung und der Korrosion der inneren Stromzu­führungen zu erreichen. Der konstruktive Aufbau der Lampe soll dabei möglichst einfach gehalten werden.

Vorteile

[0005] Mit der Anordnung der Hilfselektroden nach der Er­findung am gefährdeten Bereich der inneren Stromzu­führungen werden diese vor der zerstörenden Wirkung des Entladungsbogens während des Zündvorganges ge­schützt. Die Zündung der Lampe erfolgt aufgrund des verringerten Abstandes zunächst an den Hilfselek­troden und bei einer niedrigeren Spannung. Hierdurch wird eine Vorionisation erreicht, die dann im Ver­gleich zu konventionellen Lampen dieser Art zu einer schnelleren Übernahme des Entladungsbogens auf die Hauptelektroden führt. Darüber hinaus wird durch die Vergrößerung der Masse der inneren Stromzuführungen an der Austrittsstelle aus der Quetschung deren Zer­störung durch die chemisch bedingte Korrosion hinaus­gezögert. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Elek­trodensysteme ist einfach, da die Hilfselektroden aus dem gleichen Material bestehen wie die inneren Strom­zuführungen und die Elektroden und da für deren An­bringung nur eine einzige zusätzliche Schweißstelle erforderlich ist.

Darstellung der Erfindung

[0006] Die Erfindung wird im folgenden anhand von vier ver­schiedenen, schematisch dargestellten Ausführungs­beispielen näher erläutert:

Figur 1 zeigt eine Metallhalogenidhochdruckentla­dungslampe, bei der die Längsachsen der Hilfselektroden mit denen der inneren Stromzuführungen einen rechten Winkel bilden.

Figur 2 zeigt eine Metallhalogenidhochdruckentla­dungslampe, bei der die Längsachsen der Hilfs­elektroden mit denen der inneren Stromzufüh­rungen einen Winkel α bilden.

Figur 3 zeigt eine Metallhalogenidhochdruckentla­dungslampe, bei der die Längsachsen der Hilfs­elektroden mit denen der inneren Stromzu­führungen parallel verlaufen.

Figur 4 zeigt eine Metallhalogenidhochdruckentla­dungslampe ähnlich der Figur 3, wobei die Hilfselektroden an der zugehörigen Dichtungs­folie befestigt sind.

[0007] In den Figuren 1 bis 4 handelt es sich jeweils um den gleichen Grundtyp einer Metallhalogenidhochdruck­entladungslampe 1, bei dem die Unterschiede lediglich in der Anordnung der Hilfselektroden liegen. Die Lampe 1 weist ein Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas und eine als Quetschung 3 ausgebildete Gefäßabdichtung auf, in der zwei in einer Ebene angeordnete und parallel verlaufende Dichtungsfolien 4 und 5 aus Molybdän ein­gebettet sind. Die Dichtungsfolien 4 und 5 weisen eine Breite von ca. 2 mm und eine Dicke von ca. 22 µm auf. An dem dem Entladungsgefäß 2 abgewandten Enden der Dichtungsfolien 4 und 5 sind die äußeren Stromzufüh­rungen 6 und 7 aus Molybdän mit einem Durchmesser von 0,7 mm angeschweißt. An den anderen Enden der Dich­tungsfolien 4 und 5 sind die inneren Stromzuführungen 8 und 9 ebenfalls durch eine Punktschweißung be­festigt. Die inneren Stromzuführungen 8 und 9 sind parallel zueinander in den Entladungsraum 10 geführt. Ihre wendelförmig gestalteten und einander zugewandten Enden bilden die Elektroden 11 und 12. Die inneren Stromzuführungen 8 und 9 sowie die Elektroden 11 und 12 bestehen aus einem undotierten Wolframdraht mit einem Durchmesser - je nach der Leistungsaufnahme der Lampe 1 - von 0,2 mm bis 0,6 mm. An der der Quetschung 3 abgewandten Seite des Entladungsgefäßes 2 ist das zu einer Pumpspitze 13 zusammengeschmolzene ehemalige Pumprohr angeordnet, durch welches das Entladungs­gefäß 1 gepumpt und gefüllt wird. Bei einer 70 W-Lampe weist das Entladungsgefäß 2 ein Volumen von ca. 0,28 cm³ auf. In den Entladungsraum 10 wurden ca. 10 mg Quecksilber, ca. 0,8 mg Metallhalogenide (ca. 30 Gew.-% Natriumjodid, ca. 7 Gew.-% Thallium­jodid, ca. 63 Gew.-% Zinnjodid) sowie Argon als Startgas mit einem Kaltfülldruck von ca. 400 mbar eingefüllt.

[0008] Die Hilfselektroden 14 bis 21 der Figuren 1 bis 4 sind aus einem undotierten Wolframdraht hergestellt, dessen Durchmesser in Abhängigkeit von der elektrischen Leistungsaufnahme der Lampe 1 im Bereich von 0,2 mm bis 0,6 mm liegt. In den Figuren 1 bis 3 sind die Hilfselektroden 14 bis 19 direkt an der Austritts­stelle der inneren Stromzuführungen 8 und 9 aus der Quetschung 3 in den Entladungsraum 10 durch eine Punktschweißung befestigt, während die Hilfselektroden 20 und 21 in der Figur 4 an den Dichtungsfolien 4 und 5 ebenfalls durch eine Punktschweißung befestigt sind. Wie in den Figuren 1 bis 3 unterschiedliche Anord­nungen der Hilfselektroden 14 bis 19 dargestellt sind, wären auch nach der Befestigungsart entsprechend der Figur 4 unterschiedliche Anordnungen möglich. So könnten die Hilfselektroden 20 und 21 z. B. ähnlich der Figur 2 in einem bestimmten Winkel (20° bis 60°) in den Entladungsraum 10 hineinragen oder die Hilfselektroden 20 und 21 sind ähnlich der Figur 3 in Berührung zu den inneren Stromzuführungen 8 und 9 an den Dichtungsfolien 4 und 5 befestigt.

[0009] Eine Versuchsgruppe, die nach dem Ausführungsbeispiel entsprechend der Figur 2 hergestellt wurde, ergab eine Zündspannung an den Hilfselektroden 16 und 17 von durchschnittlich ca. 1,9 kV. Eine Vergleichsgruppe von Lampen ohne die erfindungsgemäße Hilfselektrode weist dagegen eine Zündspannung von durchschnittlich ca. 2,9 kV auf. Die Übernahme des Entladungsbogens von den Hilfselektroden 16 und 17 auf die Hauptelektroden 11 und 12 erfolgt bei den Lampen nach der Erfindung ca. 1 sec bis 2 sec schneller als bei herkömmlichen Metallhalogenidhochdruckentladungslampen ohne Hilfs­elektroden. Durchgeführte Versuche zeigen nach ca. 1000 Brennstunden eine etwa vierfach verzögerte Elek­trodenkorrosion gegenüber einer Vergleichsgruppe ohne Hilfselektroden.

Ansprüche

1. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) mit einem Entladungsgefäß (2) und einer als Quetschung (3) ausgebildeten Gefäßabdichtung, in der sich zwei in einer Ebene und elektrisch voneinander isoliert ange­ordnete Dichtungsfolien (4, 5) befinden, deren dem Entladungsgefäß (2) abgewandte Enden jeweils mit einer äußeren Stromzuführung (6, 7) verbunden sind, an denen während des Lampenbetriebes die Versorgungsspannung anliegt, und an deren dem Entladungsgefäß (2) zuge­wandten Enden jeweils eine in den Entladungsraum (10) ragende und an ihrem Ende mit einer Elektrode (11, 12) versehene innere Stromzuführung (8, 9) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Entlandungs­raumes (10) zwei Hilfselektroden (14-21) vorgesehen sind, die jeweils mit einer inneren Stromzuführung (8, 9) elektrisch verbunden sind, wobei der lichte Abstand (d) der Hilfselektroden (14-21) kleiner als der lichte Abstand (D) der inneren Stromzuführungen (8, 9) ist.

2. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfs­elektroden (14-19) direkt an der inneren Stromzufüh­rung (8, 9) befestigt sind.

3. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Hilfselektroden (14-19) an der Austrittsstelle der inneren Stromzuführungen (8, 9) in den Entladungsraum (10) vorgenommen ist.

4. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Hilfselektroden (14, 15) und die Längsachsen der inneren Stromzuführungen (8, 9) in einem rechten Winkel verlaufen.

5. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Hilfselektroden (14, 15) im Bereich von 3,5 mm bis 6 mm liegt.

6. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Hilfselektroden (16, 17) und die Längsachsen der inneren Stromzuführungen (8, 9) einen von 90° abweichenden Winkel α bilden.

7. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α im Bereich von 20° bis 60° liegt.

8. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Hilfselektroden (16, 17) mindestens gleich dem Abstand der Hauptelektroden (11, 12) ist und höchstens 6 mm beträgt.

9. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Hilfselektroden (18, 19) und die Längsachsen der inneren Stromzuführungen (8, 9) parallel verlaufen.

10. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselek­ troden (18, 19) höchstens 1,5 mm in den Entladungsraum (10) hineinragen.

11. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfs­elektroden (20, 21) an den dem Entladungsgefäß (2) zugewandten Enden der Dichtungsfolien (4, 5) befestigt sind.

12. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (14-21) aus undotiertem Wolframdraht bestehen.

13. Metallhalogenidhochdruckentladungslampe (1) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Hilfselektroden (14-19) im Bereich von 1 mm bis 3 mm liegt.

Zeichnung