DE3616192A1 - Hochdruckentladungslampe und verfahren zum betrieb der hochdruckentladungslampe - Google Patents
Hochdruckentladungslampe und verfahren zum betrieb der hochdruckentladungslampeInfo
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Description
Es ist eine Metallhalogenidhochdruckentladungslampe
bekannt (US-PS 35 19 872), 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 Stromzu
führung verbunden sind, die elektrisch-isoliert von
einander 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.
Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde,
die Anlaufzeit von Metallhalogenidhochdruckentla
dungslampen mit insbesondere kleinen Leistungen bis
zum Erreichen des Nutzlichtstromes wesentlich zu
verkürzen.
Metallhalogenidhochdruckentladungslampen werden in
letzter Zeit vermehrt zum Zwecke der Allgemeinbeleuch
tung verwendet. Des weiteren wurden solche Lampen auch
schon für die Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen vorge
schlagen. 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 Farbeigen
schaften 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%-Licht
strom ca. 4mal und der 90%-Lichtstrom ca. 2,5mal
schneller erreicht als bei einer kalt gezündeten
Lampe. Wenn beide Elektroden der Hochdruckentladungs
lampe als Heizelektrode entsprechend der Erfindung
ausgeführt sind, lassen sich noch schnellere Anlauf
werte verwirklichen. Es kann aber auch ein Entla
dungsgefäß mit einer größeren Masse und damit einer
entsprechend größeren elektrischen Leistung verwendet
werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schemati
schen Zeichnung und zwei Diagrammen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Metallhalogenidhochdruckentladungs
lampe niedriger Leistung mit der erfindungs
gemäßen Elektrode in schematischer Darstellung
Fig. 2 zeigt den Anstieg des Lichtstromes in rela
tiven Einheiten von einer kalt gezündeten
Metallhalogenidhochdruckentladungslampe
Fig. 3 zeigt den Anstieg des Lichtstroms in rela
tiven Einheiten von einer erfindungsgemäßen,
warm gezündeten Metallhalogenidhochdruckent
ladungslampe
Die Metallhalogenidhochdruckentladungslampe 1 in
Fig. 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 Stromzuführung 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 Dichtungs
folien 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.
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 Entladungs
raum 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.
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 Füllungsbe
standteile 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 Heiz
stromkreis 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 Brennspannung von
ca. 100 V hat die Lampe eine elektrische Leistung von
ca. 35 W.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Vergleich der Anlauf
geschwindigkeit einer konventionell (Fig. 2) und einer
erfindungsgemäß (Fig. 3) betriebenen Metallhalogenid
hochdruckentladungslampe wiedergegeben. Den Diagrammen
ist entnehmbar, daß die vorgeheizte Lampe schon nach
ca. 2,3 Sekunden 30% (entspricht dem Lichtstrom Φ von
ca. 1000 lm einer konventionellen H4-Glühlampe), nach
ca. 3,7 Sekunden 50% und nach 11,9 Sekunden 90%
ihres Endlichtstromes von ca. 2 650 lm 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.
Claims (5)
1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß
(2), zwei an diesem an gegenüberliegenden Seiten an
geordneten 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 gekenn
zeichnet, daß die Heizelektrode (16) eine haarnadel
förmige 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 Hochdruckentladungs
lampe (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 Strom zuführung (6) anliegt;
- c) während des Lampenbetriebes die Stromzuführungen (12, 13) parallelgeschaltet sind und zwischen diesem Stromzuführungspaar (12, 13) und der Strom zuführung (6) die Lampenbrennspannung anliegt.
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