WO2006058513A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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Andreas Naujoks
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Osram GmbH
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    • H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • H01J61/827—Metal halide arc lamps

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a high-pressure discharge lamp is disclosed, for example, in EP-A 0 858 098.
  • This document describes a metal halide high-pressure discharge lamp for a motor vehicle headlight with a quartz glass discharge vessel having two ends provided with a molybdenum foil seal, and two electrodes each connected to one of the molybdenum foil seals and projecting into the interior of the discharge vessel.
  • a section of the respective electrode, which is arranged outside the molybdenum foil seal in the region of the molybdenum foil sealing end, is surrounded by a helix in order to avoid cracks in the quartz glass of the discharge vessel.
  • the pitch of the helix is less than 600 percent and preferably even less than 300 percent.
  • the inner diameter of the helix is at least as large as the electrode diameter and smaller than 1, 5 times the electrode diameter.
  • the disadvantage here is that due to the helix between the quartz glass and the electrode cavities may arise, can penetrate into the filling substances from the discharge space. This may damage the molybdenum foil seal.
  • DE 198 12 298 discloses a metal halide high-pressure discharge lamp for a motor vehicle headlight with a discharge vessel made of quartz glass, which has two ends provided with a molybdenum foil seal, and two electrodes which are each connected to one of the molybdenum foil seals and into the interior of the discharge vessel protrude.
  • the electrodes are each surrounded by a helix, wherein the helix in the front, the discharge region facing the housing has a narrow winding density and is arranged at a distance from the electrode and in the rear, the molybdenum foil seal facing region has a lighter winding density and fits tightly against the electrode.
  • the disadvantage here is the complex production process for the power supply.
  • the high-pressure charge lamp according to the invention has a quartz glass discharge vessel having at least one end provided with a molybdenum foil seal, and at least one electrode connected to the molybdenum foil seal and protruding into the interior of the discharge vessel, wherein a helix having a pitch of greater than or equal to 600 percent is provided, which surrounds a portion of the electrode which is located in the region of the molybdenum foil seal provided end of the lamp vessel, outside of the molybdenum foil seal.
  • the softened quartz glass can penetrate between adjacent turns of the coil and wet the surface of the electrode. Because of its relatively large pitch, the helix also has a low heat capacity, so that the quartz glass cools more slowly when flowing around the helix and thus a good seal is achieved.
  • the wire diameter or the wire thickness of the helical wire is advantageously less than 100 micrometers in order not to significantly increase the diameter of the power supply in the region of the electrode section surrounded by the helix.
  • the wire diameter of the helical wire is tuned to the electrode diameter in the range of 0.25 millimeters to 0.4 millimeters, and preferably 0.30 millimeters to 0.35 millimeters, as commonly used in mercury-free metal halide high pressure discharge lamps Motor vehicle headlights are used.
  • the electrodes of this lamp type are designed as pin electrodes.
  • the first and last turn of the helix are wound more tightly than the intermediate helix section. It has been found that thereby the desired effect of the helix is not affected.
  • the invention is particularly well suited for high pressure discharge lamps having a comparatively small discharge vessel volume of at most 30 mm J , the ionizable filling of which contains metal halides and xenon and the relatively thick electrodes having a diameter in the range of 0.25 mm to 0.4 mm, such as the above-mentioned, mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps for motor vehicle headlights.
  • FIG. 1 An electrode for a high-pressure discharge lamp according to the preferred embodiment of the invention with disposed on the electrode coil
  • FIG. 2 An electrode for a high-pressure discharge lamp according to the second embodiment of the invention with arranged on the electrode
  • FIG. 3 A sealed end of the discharge vessel of a high-pressure discharge lamp according to the preferred embodiment of the invention with the electrode shown in Figure 1
  • FIG. 3 shows a sealed by a Molybdänfolienabdichtung end 1 1 of a two-sided sealed discharge vessel 1 of a high pressure discharge lamp for a motor vehicle headlamp according to the preferred embodiment of the invention, including the power supply, which is passed through the closed end 1 1 of the discharge vessel 1.
  • the lamp is in particular a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with an electrical power consumption of 35 watts.
  • an ionizable filling is arranged, which consists of xenon and the halides of the metals sodium, scandium, zinc and indium.
  • the volume of the discharge vessel is 0.24 mm 3 .
  • the power supply has a gas-tight embedded in the closed end of the discharge vessel 1 1 1 molybdenum foil 2.
  • the molybdenum foil 2 has a length of 6.5 mm, a width of 2 mm and a thickness of 25 ⁇ m.
  • the remote from the interior 10 of the discharge vessel 1 end of the molybdenum foil 2 is welded to a molybdenum wire 3, which protrudes from the sealed end 11 of the discharge vessel 1.
  • the interior 10 of the discharge vessel 1 facing the end of the molybdenum foil 2 is provided with a rod-shaped. made of tungsten electrode 4 welded, which projects into the discharge space 10.
  • the length of the electrode 4 is 7.5 mm and its thickness or its diameter is 0.30 mm.
  • the overlap between the electrode 4 and the molybdenum foil 2 is 1.30 mm ⁇ 0.15 mm.
  • a coil 5 is arranged centrally, so that their distance from the two ends of the electrode 4 is 2.25 mm in each case.
  • the inner diameter of the coil 5 corresponds to the diameter or the thickness of the electrode 4.
  • the coil 5 extends according to the preferred Alis exitsbeispiels invention, as shown schematically in Figure 1, only over the arranged in the closed end of the discharge vessel 1 1 section Electrode 4, which does not overlap with the molybdenum foil 2.
  • the distance of the helix 5 to the molybdenum foil 2 is 0.95 mm. However, the helix 5 can also protrude into the discharge space 10. This does not affect their effect.
  • the other, not shown closed end of the discharge vessel 1 is identical to the end of 1 1 formed. In particular, it also has an electrode as shown in Figures 1 and 3, respectively. The distance of the protruding into the interior 10 of the discharge vessel 1 ends of the two electrodes is 4.2 mm. The two electrodes are opposite each other, arranged in the longitudinal axis of the discharge vessel 1.
  • FIG. 2 schematically shows the electrode 4 and the coil 5 'according to the second exemplary embodiment of the invention.
  • This embodiment differs from the first, preferred embodiment only by the helix 5 '.
  • the coil 5 'and the first and last turn at a distance of 340 microns are arranged to their respective adjacent turn, so that the coil 5' has a continuous gradient of 667 percent.
  • the spirals 5 and 5 'agree are arranged to their respective adjacent turn, so that the coil 5' has a continuous gradient of 667 percent.
  • the high-pressure discharge lamp according to the preferred embodiment further has an outer bulb, which encloses the discharge vessel 1 in the region of the discharge space 10, and a lamp base.
  • the inner diameter of the helix 5 or 5 1 can also be greater than the diameter of the electrode 4. Good results are also achieved with a helix 5 whose inside diameter is 0.33 mm and which is arranged on an electrode 4 with a diameter of 0.30 mm and in the remaining dimensions with the helix 5 of the first embodiment is identical.

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1) aus Quarzglas, das mindestens ein mit einer Molybdänfolienabdichtung (2) versehenes Ende (11) aufweist, und mindestens einer Elektrode (4), die mit der Molybdänfolienabdichtung (2) verbunden ist und in den Innenraum (10) des Entladungsgefäßes (1) hineinragt, wobei eine Wendel (5) mit einer Steigung größer oder gleich 600 Prozent vorgesehen ist, die einen Abschnitt der Elektrode (4) umgibt, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung (2) versehenen Endes (11) des Entladungsgefäßes (1), außerhalb der Molybdänfolienabdichtung (2) angeordnet ist.

Description

Hochdruckentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
I. Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielsweise in der EP-A 0 858 098 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentla- dungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, das zwei mit einer Molybdänfolienabdichtung versehene Enden aufweist, und zwei Elektroden, die jeweils mit einer der Molybdänfolienabdichtungen verbunden sind und in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragen. Ein Abschnitt der jeweiligen Elektrode, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung ver- sehenen Endes des Lampenge fößes, außerhalb der Molybdänfolienabdichtung angeordnet ist, ist von einer Wendel umschlossen, um Risse im Quarzglas des Entladungsgefäßes zu vermeiden. Die Steigung der Wendel ist kleiner als 600 Prozent und vorzugsweise sogar kleiner als 300 Prozent. Der Innendurchmesser der Wendel ist mindestens so groß wie der Elektrodendurchmesser und kleiner als das 1 ,5-fache des Elektrodendurchmessers. Nachteilig ist hierbei, dass aufgrund der Wendel zwischen dem Quarzglas und der Elektrode Hohlräume entstehen können, in die Füllungssubstanzen aus dem Entladungsraum eindringen können. Dadurch kann die Molybdänfolienabdichtung beschädigt werden.
Die DE 198 12 298 offenbart eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungs- lampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas, das zwei mit einer Molybdänfolienabdichtung versehene Enden aufweist, und zwei Elektroden, die jeweils mit einer der Molybdänfolienabdichtungen verbunden sind und in den Innenraum des Entladungsgefäßes hineinragen. Die Elektroden sind jeweils von einer Wendel umgeben, wobei die Wendel im vorderem, dem Entla- dungsraum zugewandten Bereich eine enge Wicklungsdichte besitzt und mit Abstand zur Elektrode angeordnet ist und im hinteren, der Molybdänfolienabdichtung zugewandten Bereich eine lichtere Wicklungsdichte besitzt und eng an der Elektrode anliegt. Nachteilig ist hierbei das aufwändige Herstellungsverfahren für die Stromzu- führun 'gD.'
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Hochdruckentladungslampe mit verbesserten Stromzuführungen bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Hochdruckenlladungslampe besitzt ein Entladungsgefäß aus Quarzglas, das mindestens ein mit einer Molybdänfolienabdichtung versehenes Ende aufweist, und mindestens eine Elektrode, die mit der Molybdänfolienabdichtung ver- bunden ist und in den Innenraum des Entladungsgcfäßcs hineinragt, wobei eine Wendel mit einer Steigung von größer oder gleich 600 Prozent vorgesehen ist, die einen Abschnitt der Elektrode umgibt, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung versehenen Endes des Lampengefäßes, außerhalb der Molybdänfolienabdichtung angeordnet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass sich im Bereich der Elekt- rode im Quarzglas des Endes des Entladungsgefäßes keine, durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung des Elektrodenmaterials und des Quarzglases bedingten größeren Risse ausbilden können, die zu einem Ausfall der Lampe führen würden, und außerdem auch keine Füllungssubstanzen aus dem Innenraum des Entladungsgefäßes zu den Molybdänfolienabdichtungen vordringen können, die eine Korrosion der Molybdänfolien verursachen würden und damit die Molybdänfolienabdichtungen beschädigen würden.
Aufgrund der relativ großen Steigung der oben genannten Wendel liegen ihre Windungen weit auseinander, so dass beim Abdichten des Endes des Entladungsgefäßes das erweichte Quarzglas zwischen benachbarte Windungen der Wendel eindringen und die Oberfläche der Elektrode benetzen kann. Wegen ihrer relativ großen Steigung besitzt die Wendel ferner eine geringe Wärmekapazität, so dass das Quarzglas beim umfließen der Wendel langsamer abkühlt und so eine gute Abdichtung erreicht wird.
Es wird vermutet, dass sich während des Betriebs der Hochdruckentladungslampe aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Quarzglas und dem Elektrodenmaterial mikroskopisch kleine Risse in dem die Elektrode umgebenden Quarzglas ausbilden, die aufgrund der Existenz der Wendel nicht zu größeren Rissen, die ein Leck in dem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes verursachen und die Funktionstüchtigkeit der Hochdruckentladungslampe beeinträchtigen würden, anwachsen können.
Der Drahtdurchmesser bzw. die Drahtstärke des Wendeldrahtes ist vorteilhafter Weise kleiner als 100 Mikrometer, um den Durchmesser der Stromzuführung im Bereich des von der Wendel umgebenen Elektrodenabschnitts nicht signifikant zu erhöhen. Vorteilhafter Weise ist der Drahtdurchmesser des Wendeldrahtes auf den Elektro- dendurchmesser im Bereich von 0,25 Millimeter bis 0,4 Millimeter, und vorzugsweise 0,30 Millimeter bis 0,35 Millimeter, abgestimmt, wie sie üblicherweise bei quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeug- Scheinwerfer verwendet werden. Die Elektroden dieses Lampentyps sind als Stiftelektroden ausgebildet.
Aus fertigungstechnischen Gründen sind die erste und letzte Windung der Wendel enger gewickelt als der dazwischen liegende Wendelabschnitt. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die gewünschte Wirkung der Wendel nicht beeinträchtigt wird.
Die Erfindung eignet sich besonders gut für Hochdruckentladungslampen mit einem vergleichsweise kleinen Entladungsgefäßvolumen von maximal 30 mmJ, deren ionisierbare Füllung Metallhalogenide und Xenon enthält und die relativ dicke Elektroden mit einem Durchmesser im Bereich von 0,25 mm bis 0,4 mm, wie beispielsweise die oben erwähnten, quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit auf der Elektrode angeordneter Wendel
Figur 2 Eine Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit auf der Elektrode angeordneter
Wendel
Figur 3 Ein abgedichtetes Ende des Entladungsgefäßes einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der in Figur 1 abgebildeten Elektrode
Die Figur 3 zeigt ein, mittels einer Molybdänfolienabdichtung verschlossenes Ende 1 1 eines zweiseitig abgedichteten Entladungsgefäßes 1 einer Hochdruckentladungs- lampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, inklusive der Stromzuführung, die durch das verschlossene Ende 1 1 des Entladungsgefäßes 1 hindurchgeführt ist. Bei der Lampe handelt es sich insbesondere um eine quecksilberfreie Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 35 Watt. Im Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 ist eine ionisierbare Füllung angeordnet, die aus Xenon und den Halogeniden der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium besteht. Das Volumen des Entladungsgefäßes beträgt 0,24 mm3.
Die Stromzuführung weist eine gasdicht in dem verschlossenen Ende 1 1 des Entladungsgefäßes 1 eingebettete Molybdänfolie 2 auf. Die Molybdänfolie 2 besitzt eine Länge von 6,5 mm, eine Breite von 2 mm und eine Dicke von 25 μm. Das von dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 abgewandte Ende der Molybdänfolie 2 ist mit einem Molybdändraht 3 verschweißt, der aus dem abgedichteten Ende 11 des Entladungsgefäßes 1 herausragt. Das dem Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 zugewandte Ende der Molybdänfolie 2 ist mit einer stabförmigen. aus Wolfram bestehenden Elektrode 4 verschweißt, die in den Entladungsraum 10 hineinragt. Die Länge der Elektrode 4 beträgt 7,5 mm und ihre Dicke bzw. ihr Durchmesser 0,30 mm. Der Überlapp zwischen der Elektrode 4 und der Molybdänfolie 2 beträgt 1,30 mm ± 0,15 mm. Auf der Elektrode 4 ist eine Wendel 5 mittig angeordnet, so dass ihr Abstand von den beiden Enden der Elektrode 4 jeweils 2.25 mm beträgt. Die Wendel 5 besitzt eine Länge von 3 mm. Sie besteht aus einem Wolframdraht, dessen Drahtstärke bzw. Drahtdurchmesser D = 60 μm beträgt. Der Innendurchmesser der Wendel 5 entspricht dem Durchmesser bzw. der Dicke der Elektrode 4. Die Wendel 5 erstreckt sich gemäß des bevorzugten Alisführungsbeispiels der Erfindung, wie in Figur 1 schematisch dargestellt, nur über den in dem verschlossenen Ende 1 1 des Entladungsgefäßes 1 angeordneten Abschnitt der Elektrode 4, der nicht mit der Mo- lybdänfolie 2 überlappt. Der Abstand der Wendel 5 zur Molybdänfolie 2 beträgt 0,95 mm. Die Wendel 5 kann aber auch in den Entladungsraum 10 hineinragen. Dadurch wird ihre Wirkung nicht beeinträchtigt. Das andere, nicht abgebildete verschlossene Ende des Entladungsgefäßes 1 ist identisch zu dem Ende 1 1 ausgebildet. Insbesondere besitzt es ebenfalls eine Elektrode wie in Figur 1 bzw. 3 dargestellt. Der Abstand der in den Innenraum 10 des Entladungsgefäßes 1 hineinragenden Enden der beiden Elektroden beträgt 4,2 mm. Die beiden Elektroden sind einander gegenüberliegend, in der Längsachse des Entladungsgefäßes 1 angeordnet.
In Figur 1 sind die Elektrode 4 und die Wendel 5 des Endes 1 1 des Entladungsgefäßes 1 vergrößert dargestellt. Abgesehen von der ersten Windung 51 und der letzten Windung 52 der Wendel 5 beträgt der Abstand L zwischen zwei benachbarten Windungen 340 μm. Die Steigung S einer Wendel berechnet sich aus dem Abstand L und dem Wendeldrahtdurchmesser D zu S=(L+D)/D. Die Steigung der Wendel 5 beträgt daher, abgesehen von ihrer ersten und letzten Windung, 6,67 bzw. 667 Prozent.
In Figur 2 sind die Elektrode 4 und die Wendel 5' gemäß des zweiten Ausführungs- beispiels der Erfindung schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unter- scheidet sich von dem ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel nur durch die Wendel 5'. Bei der Wendel 5' sind auch die erste und letzte Windung im Abstand von 340 μm zu ihrer jeweils benachbarten Windung angeordnet, so dass die Wendel 5' durchgehend eine Steigung von 667 Prozent besitzt. In allen anderen Details stim- men die Wendeln 5 und 5' überein.
Die Hochdruckentladungslampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels besitzt ferner einen Außenkolben, der das Entladungsgefäß 1 im Bereich des Entladungsraumes 10 umschließt, und einen Lampensockel. Diese Details sind beispielsweise in der EP 1 465 237 A2 beschrieben und abgebildet.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann der Innendurchmesser der Wendel 5 bzw. 51 auch größer als der Durchmesser der Elektrode 4 sein. Gute Resultate werden auch mit einer Wendel 5 erzielt, deren Innendurchmesser 0,33 mm beträgt und die auf eine Elektrode 4 mit einem Durchmesser von 0,30 mm angeordnet ist und in den übrigen Abmes- sungen mit der Wendel 5 des ersten Ausführungsbeispiels identisch ist.

Claims

Patentansprüche
1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1) aus Quarzglas, das mindestens ein mit einer Molybdänfolienabdichtung (2) versehenes Ende (11) aufweist, und mindestens einer Elektrode (4), die mit der Molybdänfolienabdichtung (2) verbunden ist und in den Innenraum (10) des Entladungs-
5 gefäßes (1) hineinragt, wobei eine Wendel (5) vorgesehen ist, die einen Abschnitt der Elektrode (4) umgibt, der im Bereich des mit der Molybdänfolienabdichtung (2) versehenen Endes (11) des Entladungsgefäßes (1), außerhalb der Molybdänfolienabdichtung (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Wendel (5) größer oder gleich
K) 600 Prozent ist.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtdurchmesser des Wendeldrahtes der Wendel (5) kleiner als 100 Mikrometer ist.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- 15 net, dass der von der Wendel (5) umgebene Abschnitt der mindestens einen
Elektrode (4) zylindrisch ausgebildet ist und einen Durchmesser im Bereich von größer als 0,25 Millimeter und kleiner als 0,4 Millimeter, vorzugsweise im Bereich von 0,30 Millimeter bis 0,35 Millimeter, aufweist.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 20 die erste und letzte Windung der Wendel enger gewickelt sind als der dazwischen liegende Abschnitt der Wendel.
5. Hochdruckentladungslampe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Entladungsgefäßes (1) kleiner oder gleich 30 mm3 ist und die im Innenraum (10) des Entladungsge-
25 laßes angeordnete ionisierbare Füllung Metallhalogenide und Xenon enthält.
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