DE102005057527A1

DE102005057527A1 - High pressure discharge lamp with improved ignitability

Info

Publication number: DE102005057527A1
Application number: DE200510057527
Authority: DE
Inventors: Knut Dr. Asmussen; Dirk Grundmann; Matthias Lau; Conrad Schimke
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-06-06
Also published as: EP1955361A1; WO2007063053A1

Abstract

An der Innenwand des Entladungsgefäßes ist eine Beschichtung aus inertem Material aufgebracht. Die Schichtdicke ist so gering, dass keine Absorption der emittierten Strahlung auftritt.A coating of inert material is applied to the inner wall of the discharge vessel. The layer thickness is so small that no absorption of the emitted radiation occurs.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen für Automobilbeleuchtung oder für fotooptische Zwecke.The The invention is based on a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1. Such lamps are in particular high-pressure discharge lamps for automotive lighting or for photo-optical purposes.

Stand der Technikwas standing of the technique

Die US-A 5 017 839 offenbart eine Hochdruckentladungslampe, bei der der Kolben des Entladungsgefäßes mit Quecksilber (Hg), Metallhalogeniden und Xenongas unter hohem Druck gefüllt ist. Derartige Lampen eignen sich besonders für die Automobilbeleuchtung, oder auch für fotooptische Zwecke. Ein Problem ist aber die Zündunwilligkeit dieser Lampen, insbesondere die Heißwiederzündung. Dies wird durch aufwendige Maßnahmen, beispielsweise geeignete Elektronische Vorschaltgeräte versucht, zu beheben. Dabei werden für die Erzeugung des Zündfunkens hohe Spannungen benötigt. Insbesonderere bei Verwendung von Hg-freien Füllungen treten im Vergleich zu Hg-haltigen Lampen noch höhere Zündspannungen auf. Die Zündspannung ist die Spannung, die zum Erreichen des elektrischen Durchbruchs im Entladungsgefäß benötigt wird. Durch die höhere Spannung werden mehr Zündimpulse bis zur Zündung benötigt und auch die Wahrscheinlichkeit für eine fehlgeschalgene Zündung bzw. für Schädigungen der Lampe, seien es Isolationsprobleme oder ein Durchbruch im Sockel, steigt stark an.The US-A-5 017 839 discloses a high pressure discharge lamp in which the piston of the discharge vessel with Mercury (Hg), metal halides and xenon gas under high pressure filled is. Such lamps are particularly suitable for automotive lighting, or for photo-optical purposes. One problem is the ignitability of these lamps, especially the hot re-ignition. this will through costly measures, For example, suitable electronic ballasts tried to remedy. It will be for the generation of the spark high voltages needed. In particular, when using Hg-free fillings occur in comparison for Hg-containing lamps even higher ignition voltages on. The ignition voltage is the voltage required to reach the electrical breakdown needed in the discharge vessel. By the higher one Voltage becomes more ignition pulses until ignition needed and also the probability of a faulty ignition or for damages the lamp, be it insulation problems or a breakthrough in the base, rises strongly.

Bisher gibt es zwei Lösungsansätze zur Verbesserung der Zündfähigkeit: erstens das Aufbringen einer Zündhilfsbeschichtung außen auf das Entladungsgefäß, beispielsweise aus SnO2 oder InO, ähnlich wie in GB 1476160 beschrieben; Zweitens die Erhöhung der maximalen Zündimpulsspannung der verwendeten Zündgeräte. Während die erste Maßnahme ein aufwendiges Verfahren ist, müssen bei der zweiten Maßnahme gleichzeitig Massnahmen zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit aller spannungsführenden Teile vom Zündgerät bis zum Entladungsgefäß getroffen werden. dies ist aufgrund von Dimensionsbeschränkungen nur bedingt möglich, außerdem ergeben sich Kostennachteile durch größere Isolation und aufwendigere Zündgeräte.So far, there are two approaches to improve the ignitability: first, the application of a Zündhilfsbeschichtung outside the discharge vessel, for example, SnO2 or InO, similar to in GB 1476160 described; Second, the increase in the maximum ignition pulse voltage of the ignitors used. While the first measure is a complex procedure, measures must be taken at the same time to increase the dielectric strength of all live parts from the ignitor to the discharge vessel during the second measure. This is due to dimensional limitations only partially possible, also resulting in cost disadvantages due to greater insulation and more expensive ignitors.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, deren Zündverhalten gegenüber bisherigen Lampen deutlich verbessert ist.The The object of the present invention is a high-pressure discharge lamp to provide their ignition behavior across from previous lamps is significantly improved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.These Task is solved by the characterizing features of claim 1.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Especially advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine Beschichtung auf der Innenwand des Entladungsgefäßes verwendet, die aus einem gegenüber der Füllung, insbesondere einem Kreisprozess in der Füllung, inerten Material besteht. Dabei kann es sich um ein inertes Metall, vornehmlich ein Edelmetall wie Gold oder Platin, oder eine inerte Verbindung handeln, die ähnlich gut leitend, inert und hochtemperaturbeständig wie diese Materialien ist. Die Schichtdicke ist so gering, dass keine nennenswerte Absorption der emittierten Strahlung auftritt.According to the invention is a Coating on the inner wall of the discharge vessel used, consisting of a across from the filling, in particular a cyclic process in the filling, inert material. This may be an inert metal, primarily a noble metal like gold or platinum, or an inert compound that conducts similarly well, inert and high temperature resistant how these materials are. The layer thickness is so low that none significant absorption of the emitted radiation occurs.

Durch Einbringen eines derartigen chemischen Elements oder einer Verbindung in das Innenvolumen des Entladungsgefäßes und dessen Abscheiden an der Innenwand des Entladungsgefäßes wird die Oberflächeneigenschaft der Innenwand und die Verteilung des elektrischen Feldes im Entladungsgefäß derart beeinflusst, dass die Zündung im Entladungsgefäß bereits bei einer deutlich erniedrigten Spannung erfolgt bzw. dass die statistische Vertei lungsbreite der Zündspannung kleiner wird und/oder einen niedrigeren Mittelwert der Zündspannung aufweist. Durch geeignete Wahl der Beschichtung, insbesondere Gold oder Platin, kann eine Erhöhung der Langzeitbeständigkeit erreicht werden, da sich bestimmte Elemente bzw. Verbindungen wie das im Ausführungsbeispiel gewählte Gold relativ inert verhalten. Das heißt, dass zumindest ihre Reaktionsgeschwindigkeit so niedrig ist, dass die Zündwilligkeit über die Lebensdauer der Lampe nicht nennenswert darunter leidet.By Introducing such a chemical element or a compound in the inner volume of the discharge vessel and its deposition the inner wall of the discharge vessel is the surface property the inner wall and the distribution of the electric field in the discharge vessel in such a way that affects the ignition already in the discharge vessel occurs at a significantly reduced voltage or that the statistical Distribution width of the ignition voltage becomes smaller and / or a lower mean value of the ignition voltage having. By suitable choice of the coating, especially gold or platinum, can be an increase long-term stability be achieved because certain elements or compounds such as that in the embodiment elected Gold behave relatively inert. That means that at least their reaction speed so low is that the ignitability over the Lifespan of the lamp does not appreciably suffer from it.

Das chemische Element oder die Verbindung kann z.B. als Beschichtung auf den Elektroden oder als Bestandteil der Füllung in das Innenvolumen eingebracht werden oder als Beschichtung des Vormaterials für das Entladungsgefäß, beispielsweise eines rohrförmigen Rohlings innen auf die Wand aufgebracht werden. Die Menge des eingebrachten Elements bzw. der Verbindung muss dabei so gewählt werden, dass der Effekt der Verbesserung der Zündspannung erreicht wird, jedoch gleichzeitig die Beschichtung nicht die optischen Eigenschaften der Lampe beeinträchtigt. Die Beschichtung kann dabei gleichmäßig dünn, in aller Regel mit einer Schichtdicke deutlich unter 1 μm, bevorzugt unter 100 nm, auf die Innenwand aufgebracht werden. Es genügt jedoch schon eine Schicht, die inhomogen ist oder sogar nur aus Flecken oder Inseln besteht, deren Abstand ausreichend klein ist um den Gleitfunken weiterzuleiten.The chemical element or the compound may e.g. as a coating placed on the electrodes or as part of the filling in the internal volume or as a coating of the starting material for the discharge vessel, for example one tubular Blanks are applied inside the wall. The amount of the introduced Elements or the connection must be chosen so that the effect the improvement of the ignition voltage is achieved, but at the same time the coating is not the optical Properties of the lamp impaired. The coating can be uniformly thin, usually with a Layer thickness well below 1 μm, preferably below 100 nm, be applied to the inner wall. It enough but already a layer that is inhomogeneous or even just off Stains or islands whose distance is sufficiently small to forward the sliding spark.

Als Material des Kolbens kann jedes übliche Glas verwendet werden, also insbesondere Hartglas, Vycor oder Quarzglas. Auch die Wahl der Füllung unterliegt keiner besonderen Einschränkung.As the material of the piston, any conventional glass can be used, so in particular hard glass, Vycor or quartz glass. The choice of filling is subject to no particular restriction.

Kurze Beschreibung der Zeichnungenshort Description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:in the The invention is based on several embodiments be explained in more detail. The figures show:

1 eine Hochdruckentladungslampe vor dem Quetschprozess; 1 a high-pressure discharge lamp before the crimping process;

2 eine fertiggestellte Entladungslampe. 2 a finished discharge lamp.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindungpreferred embodiment the invention

1 zeigt eine noch nicht verschlossene Entladungslampe 1. Sie besteht aus einem rohrartigen Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas oder auch Hartglas, in das zwei Elektroden 3 eingeführt sind. Die beiden Enden 4 des Entladungsgefäßes mit den Abdichtungsbereichen sind noch offen. Dabei spielt es keine Rolle, wie das Entladungsgefäß abgedichtet ist, sei es mit einer Quetschung oder mit einer Einschmelzung. 1 shows a not yet closed discharge lamp 1 , It consists of a tubular discharge vessel 2 made of quartz glass or hard glass, in which two electrodes 3 are introduced. The two ends 4 the discharge vessel with the sealing areas are still open. It does not matter how the discharge vessel is sealed, either with a pinch or with a meltdown.

An den Köpfen der Elektroden ist jeweils eine dünne Schicht 5 des späteren Beschichtungsmaterials durch einen galvanischen Prozess aufgebracht. Später wird diese Beschichtung beim Quetschungsprozess oder auch bei beispielsweise bei der Erstinbetriebnahme zum größten Teil abgedampft und schlägt sich an der Innenwand nieder.At the heads of the electrodes is in each case a thin layer 5 the later coating material applied by a galvanic process. Later, this coating is evaporated during the crushing process or even during, for example, the first time commissioning for the most part and settles on the inner wall.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer fertiggestellten Lampe nach dem Quetschungsprozess bzw. bevorzugt nach dem ersten Einschalten der Lampe. Die Goldbeschichtung 6 ist jetzt mehr oder weniger homogen an der Innenwand des Entladungsgefäßes 2 niedergeschlagen. Dagegen sind die Elektroden 3 aus Wolfram jetzt zumindest ganz überwiegend frei von dem Beschichtungsmaterial. Die Elektroden 3 sind durch eine Quetschung 9 abgedichtet. 2 shows an embodiment of a finished lamp after the crushing process or preferably after the first switching on of the lamp. The gold coating 6 is now more or less homogeneous on the inner wall of the discharge vessel 2 dejected. In contrast, the electrodes 3 tungsten now at least predominantly free of the coating material. The electrodes 3 are through a bruise 9 sealed.

In einem konkreten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Vergoldung der Elektrodenspitzen über eine Länge von ca. 2 mm, und es wird ein Strom von mehreren mA, beispielsweise 5 mA, über mehrere Minuten angelegt um die Beschichtung aufzubringen.In a concrete embodiment The gilding of the electrode tips extends over one length of about 2 mm, and it will be a current of several mA, for example 5 mA, over applied for several minutes to apply the coating.

Während der ersten Inbetriebnahme bzw. schon während des Quetschprozesses bei der Lampenherstellung verdampft das Gold und bildet eine Innenbeschichtung, die zu einer Verbesserung der Zündfähigkeit der Lampe (Verringerung der Zündspannung und/oder Verringerung der Breite der Zündspannungsverteilung) führt. Es wird angenommen, dass sich bei der Zündung eine Oberflächenentladung ausgehend von einer Elektrode über die Innenwand zur zweiten Elektrode ausbildet.During the first commissioning or even during the squeezing process during lamp production, the gold evaporates and forms an inner coating, which improve the ignitability the lamp (reducing the ignition voltage and / or reducing the width of the ignition voltage distribution) leads. It It is assumed that there is a surface discharge during ignition starting from an electrode via forming the inner wall to the second electrode.

Claims

High-pressure discharge lamp with a discharge vessel, which is closed by two seals, wherein two electrodes are anchored in the seals, which extend into the discharge volume, wherein a filling containing metal halides, is housed in the discharge volume, characterized in that on the inner wall of the discharge vessel a coating of inert material is applied, which improves the ignitability of the lamp.

High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the material of the coating of an inert Metal or an inert compound exists.

High-pressure discharge lamp according to claim 2, characterized characterized in that the material is a precious metal, in particular gold or platinum, is.

High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the filling furthermore contains noble gas and optionally mercury.

High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the layer is homogeneous, wherein the thickness is smaller than 1 μm is.

High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the layer is inhomogeneous, with the maximum Thickness smaller than 1 μm is.

High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the filling is free from mercury and only from metal halides and inert gas, preferably xenon.

Lamp according to claim 1, characterized in that the material of the flask made of quartz glass or toughened glass or Vycor, consists.

High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the discharge vessel has two bruises, in each of which a film is housed.

Method for producing a high-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the to be coated Material first is applied to the electrode and then by heating the electrode, in particular by means of current flow through the electrode, precipitates on the inner wall.