DE3619068C2

DE3619068C2 - Compact metal halide discharge lamp

Info

Publication number: DE3619068C2
Application number: DE19863619068
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Heider; Bernd Barzick; Ewald Dr Wurster
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2006-06-07
Also published as: DE3619068A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer kompakten Hoch druckentladungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a compact high discharge lamp according to the preamble of Claim 1.

Aus der DE-PS 7 03 354, DE-OS 12 17 496 und US-PS 2 888 585 sind Hochdruckentladungslampen bekannt, bei denen ein zweiseitig gequetschtes Entladungsge fäß koaxial in einem einseitig gesockelten Außen kolben mit Hilfe eines Rahmengestells gehaltert wird. Ein Teil der im Außenkolben angeordneten Stromzuführungen ist zum Zweck des Berührschutzes ummantelt. Dabei ist bei Verwendung einer Alkalime tallhalogenidfüllung der parallel zum Entladungsge fäß verlaufende Teil des Rahmengestells in besonde rem Maße der Emission von UV-Strahlung aus dem Entladungsgefäß ausgesetzt; diese Strahlung erzeugt im Rahmengestell Photoelektronen, die zu einer verstärkten Diffusion von Alkaliionen (insbesondere Natrium) durch die Wand des Entladungsgefäßes führen. Wegen der damit verbundenen Einschränkung der Lebensdauer dieser Lampen wird dieser Teil des Gestells in möglichst großem Abstand am Entladungs gefäß vorbeigeführt. Eine weitere Maßnahme wird in der DE-AS 16 39 084 beschrieben; der der Strahlung ausgesetzte Teil des Rahmengestells wird mit einem elektrisch-nichtleitenden Überzug umgeben, insbe sondere einer keramischen Hülse, die für die UV- Strahlung undurchlässig ist.From DE-PS 7 03 354, DE-OS 12 17 496 and US-PS 2,888,585 high-pressure discharge lamps are known, where a two-sided squeezed discharge discharge barrel coaxial in a one-sided base piston supported with the help of a frame becomes. Part of those arranged in the outer bulb Power supply is for the purpose of touch protection encased. This is when using an alkali tallhalide filling parallel to the discharge area barrel-shaped part of the frame in particular rem measure of the emission of UV radiation from the Discharge vessel exposed; generates this radiation in the frame photoelectrons that lead to a increased diffusion of alkali ions (in particular Sodium) through the wall of the discharge vessel to lead. Because of the limitation this part of the life of these lamps becomes Frame at the greatest possible distance at the discharge vessel passed. Another measure is in DE-AS 16 39 084 described; that of radiation exposed part of the frame is covered with a surrounded electrically non-conductive coating, esp special ceramic sleeve, which is used for the UV Radiation is impermeable.

Das Problem der durch die Bildung von Photoelektro nen herabgesetzten Lebensdauer läßt sich jedoch am einfachsten dadurch ausschließen, daß Entladungsge fäß und Außenkolben so angeordnet werden, daß keine parallel zum Entladungsgefäß verlaufenden Gestellteile benötigt werden. Beispielsweise ist aus der DE-OS 19 57 978 ein zweiseitiges Entladungsgefäß in zweiseitigem Außenkolben und aus der DE-OS 32 32 207 ein einseitiges Entladungsgefäß in einseitigem Außen kolben bekannt. Diese Anordnungen ermöglichen insbe sondere den Bau von sehr kompakten Metallhalogenid lampen, wobei jetzt auch kleine Leistungsstufen (Größenordnung 100 W und weniger) realisiert werden können. Das stark verkleinerte Volumen des Außen kolbens kann jedoch - in Verbindung mit dem relativ hohen Fülldruck des Entladungsgefäßes - bei derart kompakten Lampen die Betriebssicherheit beeinträch tigen. Bedingt durch Korrosion und Bruch einer Elektrode aufgrund der aggressiven Füllung wird dabei das Entladungsgefäß undicht, wodurch die Füllung in den evakuierten Außenkolben austritt. Es baut sich eine Glimmentladung zwischen der noch intakten Wolfram-Elektrode und einer der Stromzuführungen, die aus Molybdän gefertigt sind, auf. Wenn sich diese Niederdruckentladung entlang der Stromzuführung im Außenkolben ausbreiten kann, führt u. U. die dadurch erhöhte Stromstärke zu einer beträchtlichen Wärme entwicklung. Dies bewirkt in dem das Entladungsgefäß eng umschließenden Außenkolben einen so hohen Dampf druck, daß es zur Ausbildung einer Bogenentladung zwischen Stromzuführung und Elektrode kommt. Da deren Materialien unterschiedlich sind (s. o.), kann bei dieser Art von Fehlbetrieb ein Gleichrichtereffekt auftreten, der zu einer Überlastung der Drossel und dadurch zum Leuchtenbrand führen kann.The problem of through the formation of photoelectro NEN reduced lifespan, however simplest exclude that Entladungsge barrel and outer bulb are arranged so that none Frame parts running parallel to the discharge vessel are needed. For example, from the DE-OS 19 57 978 a two-sided discharge vessel in bilateral outer bulb and from DE-OS 32 32 207 a one-sided discharge vessel in one-sided outside piston known. These arrangements allow in particular special the construction of very compact metal halide lamps, but now also low power levels (Order of magnitude 100 W and less) can. The greatly reduced volume of the outside piston can however - in connection with the relative high filling pressure of the discharge vessel - with such compact lamps affect operational safety term. Caused by corrosion and breakage Electrode due to the aggressive filling the discharge vessel leaks, causing the filling in the evacuated outer bulb emerges. It builds up a glow discharge between the still intact Tungsten electrode and one of the power leads that are made of molybdenum. If this Low pressure discharge along the power supply in the Can spread outer bulb, leads u. U. the thereby increased current to considerable heat development. This causes the discharge vessel tight surrounding outer bulb such a high vapor pressure that it is used to form an arc discharge comes between power supply and electrode. Because of that Materials are different (see above), can this kind of malfunction a rectifier effect occur, causing the throttle to overload can lead to a lamp fire.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer kompakten Metallhalogenidlampe, bei der das Entladungsgefäß von einem Außenkolben eng umschlossen ist, eine Verbesserung der Betriebssicherheit insbesondere am Lebensdauerende zu erreichen.The object of the invention is in a compact Metal halide lamp in which the discharge vessel from an outer bulb is tightly enclosed, one Improvement of operational security especially on To reach the end of life.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of claim 1 solved.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß mittels einer einfachen Maß nahme bei undichtem Entladungsgefäß das Übergreifen der Glimmentladung auf die gesamte Stromzuführung verhindert wird. Dadurch wird der den Leuchtenbrand auslösende Vorgang unterbunden. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den kennzeich nenden Teilen der nachgeordneten Ansprüche angegeben.The advantage achievable with the invention is especially in that by means of a simple measure if the discharge vessel leaks, take over the glow discharge on the entire power supply is prevented. This will cause the lamp fire triggering process prevented. Particularly advantageous Embodiments of the invention are in the characterizing specified parts of the subordinate claims.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigenThe invention is intended to be based on Ausfüh tion examples are explained in more detail. Show it

Fig. 1 eine kompakte Metallhalogenidentladungslampe, deren Entladungsgefäß und Außenkolben ein seitig gequetscht sind. Fig. 1 is a compact metal halide discharge lamp, the discharge vessel and outer bulb are squeezed on one side.

Fig. 2 eine kompakte Metallhalogenidentladungslampe, mit Dehnungsschleife, wobei Entladungsgefäß und Außenkolben zweiseitig gequetscht sind. Fig. 2 is a compact metal halide discharge lamp, with an expansion loop, with the discharge vessel and outer bulb being squeezed on two sides.

Fig. 3 eine kompakte Metallhalogenidentladungslampe mit Dehnungslitze, wobei Entladungsgefäß und Außenkolben zweiseitig gequetscht sind. Fig. 3 shows a compact metal halide discharge lamp with an extension cord, the discharge vessel and outer bulb being squeezed on two sides.

Die in Fig. 1 gezeigte Hochdruckentladungslampe 1 mit einer Leistungsaufnahme von 150 W oder weniger besteht aus einem einseitig gequetschten Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas und einem einseitig gequetschten Außenkolben 3, ebenfalls aus Quarzglas. Die Quetschungen beider Gefäße 2, 3 weisen in die gleiche Richtung. Die Elektroden 4 aus Wolfram sind mittels Molybdänfolien 5 in die Quetschung des Entladungsgefäßes 2 einge schmolzen. Die mit diesen Folien 5 verbundenen Stromzuführungen 6 aus Molybdän dienen gleichzeitig als Halterung für das Entladungsgefäß 2 im Außenkolben 3, wobei sie mittels weiteren Molybdänfolien 7 in die Quetschung des Außenkolbens 3 eingeschmolzen sind. Die Quetschung des Außenkolbens 3 sitzt in einem keramischen Stiftsockel 8, über den in bekannter Weise die elektrische Versorgung der Lampe 1 erfolgt. Die beiden Stromzuführungen 6 sind von zwei Hülsen 9 aus Keramik (oder auch Quarzglas oder Glas) umgeben, die in der Nähe des Außenrandes der Quetschung des Entladungsgefäßes 2 beginnen und kurz vor dem inneren Rand der Quetschung des Außenkolbens 3 enden, wo sie durch zwei selbsthemmende Beilagscheiben 10 (oder durch eine Anflachung, vgl. Fig. 2) auf den Strom zuführungen 6 gehaltert werden. In der Quetschung des Entladungsgefäßes 2 ist auch ein Plättchen 11 mit Gettermaterial (beispielsweise eine Zirkoniumlegie rung) mit Hilfe eines Drahtes befestigt. Dieses Getter sichert die Qualität des Vakuums im Außenkolben 3. Die Füllung im Entladungsgefäß enthält neben Quecksilber als Metallhalogenide die Verbindungen SnJ_2,, NaJ und TlJ. Als Zündgas dient Argon. Der Kaltfülldruck beträgt 100 mbar.The high pressure discharge lamp shown in FIG. 1 1 with a power consumption of 150 W or less consists of a single side-sealed discharge vessel 2 of quartz glass and a single side-sealed outer envelope 3, also made of quartz glass. The bruises of both vessels 2 , 3 point in the same direction. The electrodes 4 made of tungsten are melted by means of molybdenum foils 5 into the pinch of the discharge vessel 2 . The current leads 6 made of molybdenum connected to these foils 5 serve at the same time as a holder for the discharge vessel 2 in the outer bulb 3 , wherein they are melted into the pinch of the outer bulb 3 by means of further molybdenum foils 7 . The pinch of the outer bulb 3 is seated in a ceramic pin base 8 , via which the lamp 1 is electrically supplied in a known manner. The two power supply lines 6 are surrounded by two sleeves 9 made of ceramic (or quartz glass or glass), which begin near the outer edge of the pinch of the discharge vessel 2 and end shortly before the inner edge of the pinch of the outer bulb 3 , where they are self-locking by two Washers 10 (or by a flat, see Fig. 2) on the power supply lines 6 are held. In the pinch of the discharge vessel 2 , a plate 11 with getter material (for example a zirconium alloy) is fastened with the aid of a wire. This getter ensures the quality of the vacuum in the outer bulb 3 . In addition to mercury, the filling in the discharge vessel contains the compounds SnJ ₂ ,, NaJ and TlJ as metal halides. Argon serves as the ignition gas. The cold filling pressure is 100 mbar.

Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Die Lampe 12 mit einer Leistungsaufnahme von 70 W enthält ein im wesentlichen zylindrisches Entladungsgefäß 13 aus Quarzglas, das in der Mitte bauchig ausgeweitet ist. Es ist an den beiden Enden jeweils mit einer Quetschung verschlossen, durch die die beiden Strom zuführungen 14, 15 (aus Molybdän) mittels Folien 16 vakuumdicht eingeführt sind und dabei eine elektri sche Verbindung zu den im Entladungsgefäß angebrachten Elektroden 17 (aus thoriertem Wolfram) herstellen. Die Enden des Entladungsgefäßes sind mit einem wärme reflektierenden Belag 18 versehen. Die Füllung besteht aus den Metallen Hg und Na mit Zusätzen weiterer Metalle (z. B. Sn, Tl, in oder Seltene Erden) und aus den Halogenen Br und J.A second exemplary embodiment is shown in FIG. 2. The lamp 12 with a power consumption of 70 W contains an essentially cylindrical discharge vessel 13 made of quartz glass, which is bulged in the middle. It is closed at both ends with a pinch through which the two power supply lines 14 , 15 (made of molybdenum) are inserted in a vacuum-tight manner by means of foils 16 and thereby produce an electrical connection to the electrodes 17 (made of thoriated tungsten) in the discharge vessel . The ends of the discharge vessel are provided with a heat-reflecting coating 18 . The filling consists of the metals Hg and Na with additions of other metals (e.g. Sn, Tl, in or rare earths) and the halogens Br and J.

Das Entladungsgefäß 13 befindet sich in einem koaxial angeordneten zylindrischen Außenkolben 19 aus Quarz glas, wobei der kleinste Wandabstand nur etwa 2-3 mm beträgt. In diesem Außenkolben ist in bekannter Weise ein Getter 11′ potentialfrei angeordnet, das parallel zu einer der Stromzuführungen, 14, verläuft. Der Außenkolben 19 ist ebenfalls an seinen beiden Enden mit einer Quetschung verschlossen, wobei die elektrische Verbindung der axial angeordneten Stromzuführungen 14, 15 nach außen jeweils über eine vakuumdichte Folieneinschmelzung 20 und keramische Sockelteile 21 (mit Plättchenkontakten) erfolgt. Die Stromzuführungen 14, 15 haltern das Entladungsgefäß 13 im Außenkolben 19, wobei zum Ausgleich von Längen toleranzen eine der Stromzuführungen, 15, mit einer Dehnungsschleife 22 versehen sein kann. Die Notwen digkeit einer Dehnungsschleife 22 hängt von den Abmessungen der Lampe ab. Die gerade Stromzuführung 14 ist auf ihrer gesamten, im Außenkolben 19 verlaufenden Länge von einer Quarzglashülse 23 umschlossen, die an den Innenrand der Quetschung des Außenkolbens 19 und an den Außenrand der Quetschung des Entladungsgefäßes 13 angeschmolzen ist. Während der Herstellung der Lampe wird diese Hülse 23 durch eine Anflachung 24 auf der Stromzuführung 14 fixiert. Bei Lampentypen, bei denen auf eine Dehnungsschleife verzichtet werden kann, ist auch die zweite Stromzuführung 15 in gleicher Weise von einer Quarzglashülse umschlossen. Bei der in Fig. 2 gezeigten Version, bei der eine der Stromzuführungen, 15, mit einer Dehnungsschleife 22 ausgestattet ist, ist die Hülse 23 zweckmäßig als dehnbarer Quarzfaserschlauch 25 ausgeführt. Er benötigt keine Anflachung, da er durch die Biegung der Dehnungsschleife 22 gehalten wird. Ähnlich wie die Quarzglashülse 23 kann er an den Rändern der Quetschungen von Entladungsgefäß 13 und Außenkolben 19 angeschmolzen sein.The discharge vessel 13 is located in a coaxially arranged cylindrical outer bulb 19 made of quartz glass, the smallest wall distance being only about 2-3 mm. In this outer bulb a getter 11 'is arranged potential-free in a known manner, which runs parallel to one of the power supply lines, 14 . The outer bulb 19 is likewise closed at its two ends with a pinch, the electrical connection of the axially arranged power supply lines 14 , 15 to the outside being effected in each case by means of a vacuum-tight melt-down 20 and ceramic base parts 21 (with plate contacts). The power supply lines 14 , 15 hold the discharge vessel 13 in the outer bulb 19 , wherein one of the power supply lines 15 , 15 can be provided with an expansion loop 22 to compensate for tolerances in length. The need for an expansion loop 22 depends on the dimensions of the lamp. The straight power supply 14 is enclosed over its entire length in the outer bulb 19 by a quartz glass sleeve 23 which is fused to the inner edge of the pinch of the outer bulb 19 and to the outer edge of the pinch of the discharge vessel 13 . During the manufacture of the lamp, this sleeve 23 is fixed on the power supply 14 by a flat 24 . In the case of lamp types in which an expansion loop can be dispensed with, the second power supply line 15 is also enclosed in the same way by a quartz glass sleeve. In the version shown in FIG. 2, in which one of the power supply lines 15 , 15 is equipped with an expansion loop 22 , the sleeve 23 is expediently designed as an expandable quartz fiber tube 25 . It does not require a flattening because it is held by the bending of the expansion loop 22 . Similar to the quartz glass sleeve 23 , it can be fused to the edges of the squeezing of the discharge vessel 13 and the outer bulb 19 .

Ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Es handelt sich um eine Lampe 12 mit einem zweiseitig gequetschten Entladungsgefäß 13 in einem zweiseitig gequetschten Außenkolben 19, die weitgehend dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Sie unterscheidet sich dadurch, daß die elektrisch-isolie rende Ummantelung bei einer der Stromzuführungen, 14, (oder auch bei beiden) statt von einer Quarzglashülse von einer Oxidschicht 26 (aus ZrO₂) gebildet wird. Diese wird mittels eines chemischen Verfahrens, ausgehend von Zirkonchlorid, auf die Stromzuführung 14 aufgetragen. Die Verwendung einer Oxidschicht ist insbesondere auch dann angebracht, wenn die Stromzu führung starke Biegungen aufweist, wie es insbesondere auch bei Dehnungsschleifen der Fall ist. Statt mit einer Dehnungsschleife kann eine der Stromzuführungen, 15, jedoch auch mit einer Metallitze 27 (aus Molybdän) versehen sein, die an das verkürzte Ende der Strom zuführung stumpf angeschweißt ist und an der Folie 20 der Außenquetschung endet. Diese Technik ist insbesondere dann anwendbar, wenn aufgrund der Lampengeometrie nur eine relativ geringe Längenaus dehnung zu berücksichtigen ist. Es ist dann wieder die Ummantelung mit einer starren Quarzglas- oder Keramikhülse 23 möglich.A third embodiment is shown in FIG. 3. It is a lamp 12 with a discharge vessel 13 pinched on both sides in an outer bulb 19 pinched on both sides, which largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 2. It differs in that the electrically-insulating jacket in one of the power supply lines 14 , (or both) is formed by an oxide layer 26 (made of ZrO₂) instead of a quartz glass sleeve. This is applied to the power supply 14 using a chemical process based on zirconium chloride. The use of an oxide layer is particularly appropriate when the power supply has strong bends, as is the case in particular with expansion loops. Instead of an expansion loop, one of the power supply lines 15 , 15 , but also with a metal wire 27 (made of molybdenum), which is butt-welded to the shortened end of the power supply and ends on the film 20 of the outer pinch. This technique is particularly applicable when, due to the lamp geometry, only a relatively small extension is to be taken into account. It is then again possible to coat with a rigid quartz glass or ceramic sleeve 23 .

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungs beispiele beschränkt. Insbesondere können die anhand eines Ausführungsbeispiels verdeutlichten Techniken auf die anderen Ausführungsbeispiele übertragen werden. Es ist auch ohne weiteres möglich, die Erfindung bei anderen Lampentypen anzuwenden, falls dort ähnlich gelagerte Probleme auftreten.The invention is not based on the embodiment shown examples limited. In particular, the can techniques exemplified transferred to the other embodiments will. It is also readily possible that Invention to apply to other types of lamps, if similar problems occur there.

Claims

1.Compact high-pressure discharge lamp with a discharge vessel ( 2 ; 13 ) squeezed on one or two sides, which contains two electrodes ( 4 ; 17 ) made of tungsten and a filling of mercury and metal halide additives and which is evacuated from an outer bulb ( 3 ; 19 ) is closed, the discharge vessel ( 2 ; 13 ) and the outer bulb ( 3 ; 19 ) being equipped with the same number of bruises and these bruises also pointing in the same direction, and two current leads ( 6 ; 14 , 15 ) made of molybdenum, each with its two ends attached to the foil inserts within the pinches, hold the discharge vessel ( 2 ; 13 ) in the outer bulb ( 3 ; 19 ), characterized in that the power supply lines ( 6 ; 14 , 15 ) are largely surrounded by an electrically insulating jacket within the outer bulb ( 3 ; 19 ).

2. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the power supply lines ( 6 ; 14 , 15 ) on their entire, in the outer bulb ( 3 ; 19 ) duri fenden length are surrounded by the sheath.

3. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the casing is a sleeve ( 9 ; 23 ).

4. High-pressure discharge lamp according to claim 3, characterized in that the sleeve ( 9 ; 23 ) is made of ceramic, glass or quartz glass.

5. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the sheath is formed by an insulating layer ( 26 ) applied to the power supply ( 14 ).

6. High-pressure discharge lamp according to claim 5, characterized in that the insulating layer ( 26 ) is an oxide layer.

7. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that one of the power supply lines ( 15 ) is provided with a device for compensating for the linear expansion.

8. High-pressure discharge lamp according to claim 7, characterized in that the device for compensating for the longitudinal expansion is an expansion loop ( 22 ), the sheathing of the power supply provided with it being formed by a tube made of quartz glass fibers ( 25 ).

9. High-pressure discharge lamp according to claim 7, characterized in that the device for compensating for the longitudinal expansion is a metal wire ( 27 ) which connects the end of a power supply line ( 15 ) remote from the discharge vessel with one of the film melts of the outer bulb ( 19 ).