Be s ehre ibung

Entladungslampe und Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Entladungsgefäß gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

Stand der Technik

Eine derartige Entladungslampe kann beispielsweise als Hochdruckentladungslampe ausgeführt sein, wie sie auf der Internetdomain www. osram. de beschrieben ist. Derartige Hochdruckentladungslampen werden beispielsweise bei Projektionssystemen und Scheinwerfern verwendet. Hinsichtlich des Grundaufbaus derartiger Lampen sei beispielswei ^¬ se auf die WO 2006/099850 A2 oder die DE 10 2005 030 113 Al verwiesen.

Demgemäß haben Hochdruckentladungslampen ein im Querschnitt rundes oder ovales Entladungsgefäß - auch Kolben genannt - aus Quarzglas, in dessen Innenraum zwei zuein ^¬ ander beabstandete Elektroden ausgebildet sind. An dem Entladungsgefäß sind diametral zwei Kolbenschäfte ausge- bildet, in denen jeweils eine Elektrodenhalterung mit ei ^¬ ner Stromzuführung kontaktiert ist. Auf die Endabschnitte der beiden Kolbenschäfte ist jeweils eine Sockelhülse aufgesetzt, die ihrerseits mit der zugeordneten Stromzu ^¬ führung kontaktiert ist.

Bei den eingangs genannten Entladungslampentypen ist der Innenraum des Entladungsgefäßes mit hochreinem Xenon, Quecksilber oder Metallhalogeniden, wie beispielsweise Jod, Brom gefüllt. Zur überführung des zunächst nicht leitenden Gases oder Dampfes in einen leitenden Plasmazustand muss die Entladung zunächst gezündet werden. Dazu werden in Folge der Ionisation des Gases oder des Dampfes stets vorhandene Ladungsträger in einem elektrischen Feld beschleunigt; diese erzeugen dabei durch Stoßionisation eine Ladungsträgerlawine, die schließlich zum Ausgang ei ^¬ nes leitfähigen Plasmakanals wird. Durch geeignete Vor- schaltgeräte wird dafür gesorgt, dass der Strom durch die Entladung auf zulässige Werte begrenzt wird. Im stationä ^¬ ren leitfähigen Plasma, das nach außen hin elektrisch neutral ist, existieren Ionen, Elektronen sowie Neutral ^¬ teilchen im Grundzustand und im angeregten Zustand nebeneinander. Die beweglichen Elektronen nehmen Energie im anliegenden elektrischen Feld auf und übertragen sie durch Stoß auf die Atome oder Moleküle der Entladung. Da- bei kommt es sowohl zu elastischen Stößen, bei denen lediglich kinetische Energie ausgetauscht wird, als auch zu inelastischen Stößen, d.h. zur Anregung bzw. Ionisation von Atomen bzw. Molekülen. Bei der Rückkehr in den Grundzustand wird die dann frei werdende Energie als für das betreffende Atom bzw. Molekül charakteristische Strahlung abgegeben .

Bei herkömmlichen Hochdruckentladungslampen erfolgt die Verbindung zwischen dem jeweiligen Kolbenschaft und der Sockelhülse über Graphitband, das in mehreren Lagen um den Kolbenschaft gewickelt wird, um den Ringraum zwischen Sockelhülse und Kolbenschaft auszufüllen, wobei die ge-

schlitzte Sockelhülse federnd auf den Kolbenschaft auf- gepresst wird.

Problematisch bei einer derartigen Sockelung ist, dass es aufgrund von Schwankungen in der Dicke des Graphitbandes zu einem unterschiedlichen Anpressdruck der Sockelhülse an den Kolbenschaft kommen kann, so dass es bei Betrieb der Lampe und bei entsprechender thermischer Belastung zu einer Beschädigung der Lampe und somit zu einem Ausfall kommen kann.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ent ^¬ ladungslampe und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei der die Betriebssicherheit verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Ent ^¬ ladungslampe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen einer Entladungslampe durch die Merkmale des Patentanspruches 6 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Entladungslampe hat ein mit einem Füllgas befülltes Entladungsgefäß, in dem zwei Elektroden aufgenommen sind und an das zumindest ein Kolbenschaft angesetzt ist, der mit einem Sockel verbunden ist, der mit einer Stromzuführung einer Elektrode kontaktiert ist.

Zwischen den Sockel und den Kolbenschaft ist ein Verbin- dungsmaterial eingebracht, das erfindungsgemäß als ein aushärtendes Harz ausgeführt ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer derartigen Entladungslampe wird entsprechend das Harz zwischen den Kolbenschaft und den Sockel eingebracht und dann ausgehärtet .

Durch die Verwendung eines derartigen Harzes anstelle der herkömmlichen Graphitbandwicklung kann die Sockelung wesentlich einfacher und weitgehend automatisiert erfolgen, wobei die Dosierung des Harzes automatisch, beispielswei ^¬ se über ein Dosiergerät erfolgt. Durch das im nicht aus- gehärteten Zustand hochviskose Harz ist gewährleistet, dass eine flächige Verbindung zwischen Sockel und Kolben ^¬ schaft hergestellt ist un der Zwischenraum zwischen Kolbenschaft und Sockel gefüllt wird, so dass eine gleichmä ^¬ ßige Anlage des Sockels gewährleistet ist und die Gefahr eines Lampenausfalls aufgrund übermäßiger thermischer Spannungen in diesem Bereich gegenüber der eingangs beschriebenen herkömmlichen Lösung erheblich verringert ist .

Das Harz ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es sich bei Erreichen einer vorbestimmten überschreitungstemperatur, bei der eine Beschädigung der Entladungslampe zu befürchten ist, verfärbt oder ausgast, so dass die Farbänderung oder der beim Ausgasen entstehende typische Geruch ein Indikator für eine Lampenüberhitzung darstellen. D.h. das erfindungsgemäße Harz erfüllt eine Doppelfunktion, denn es wirkt zum einen als Verbindungsmittel zwischen Sockel und Kolbenschaft. Zum anderen erfüllt es eine Sicher ^¬ heitsfunktion, indem es bei überschreiten einer Maximaltemperatur die Farbe wechselt und/oder ausgast.

Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird ein Epoxydharz verwendet.

Die Entladungslampe ist vorzugsweise als beidseitig geso- ckelte Xenon-Hochdruckentladungslampe ausgeführt.

Das Aushärten kann beispielsweise durch induktives Erwär ^¬ men erfolgen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Xe- non-Hochdruckentladungslampe .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des Beispiels ei ^¬ ner Xenon-Hochdruckentladungslampe 1 erläutert. Derartige Lampen enthalten keinerlei Quecksilber und sind daher besonders umweltfreundlich. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Xenon-Lampen beschränkt sondern auch bei anderen Lampentypen, beispielsweise bei quecksilberhaltigen Lampen anwendbar. Xenon-Hochdruckentladungslampen haben eine erheblich längere Lebensdauer und erzeugen ein Licht, dass dem Tageslicht sehr ähnlich ist. Derartige Entladungslam- pen werden daher vorzugsweise bei Projektoren, Bühnenscheinwerfern und Fahrzeugscheinwerfern eingesetzt.

Ein so genannter „Brenner" der Entladungslampe 1 hat ein Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, mit einem Innenraum 4 und zwei diametral angeordneten, abgedichteten Kolben-

Schäften 6, 8, auf deren Endabschnitte jeweils eine So ^¬ ckelhülse 10, 12 aufgesetzt ist. Diese muss nicht federnd - wie beim Stand der Technik - ausgeführt sein. In den Innenraum 4 ragen zwei koaxial zueinander ausgebildete, einander gegenüber liegende Elektroden 14, 16 hinein, zwischen denen sich während des Lampenbetriebs eine Gas ^¬ entladung ausbildet. In dem Entladungsgefäß 2 ist eine ionisierbare Füllung eingeschlossen, die bei den Xenon- Hochdruckentladungslampen aus hochreinem Xenon besteht.

Die Elektroden 14, 16 sind jeweils als zweiteiliges Elektrodensystem bestehend aus stromzuführenden, stabför- migen Elektrodenhaltestäben 18, 20 und mit diesen verlöteten Elektrodenköpfen 22, 24 ausgeführt. Gemäß der Figur ist der untere Elektrodenkopf 24 zur Erzeugung hoher Tem- peraturen als kegelförmige Kopfkathode ausgeführt, um ei ^¬ nen definierten Bogenansatz und einen ausreichenden Elektronenfluss aufgrund von thermischer Emission und Feldemission zu gewährleisten. Der in der Abbildung obere Elektrodenkopf 22 ist als thermisch hoch belastbare, ton- nenförmige Kopfanode ausgeführt, bei der die Abstrahl ^¬ leistung durch eine ausreichende Dimensionierung oder Be- pastung, vorzugsweise Wolframbepastung, der Elektrodenfläche verbessert ist. Um für den Lichtstrom sowie das Lebensdauerverhalten der Entladungslampe 1 negative Gas- reaktionen zu unterdrücken oder zumindest deutlich zu verringern, kann innerhalb des Entladungsgefäßes ein nicht dargestellter Getter angeordnet werden.

Die Elektrodenhaltestäbe 18, 20 sind zur Halterung der

Elektroden durch Stabeinschmelzung mit übergangsgläsern (nicht dargestellt) mit dem jeweiligen Kolbenschaft 6, 8 verbunden, wobei jeweils ein Endabschnitt 26, 28 des

Elektrodenhaltestabes 18, 20 stirnseitig aus dem zugeord ^¬ neten Kolbenschaft 6, 8 vorsteht und mit der aufgesetzten Sockelhülse 10, 12 kontaktiert ist. Der Aufbau derartiger übergangsgläser und eventuell weiterer Verbindungsmittel zwischen Elektrodenhaltestab und Kolbenschaft ist aus dem Stand der Technik bekannt, so dass weitere Erläuterungen entbehrlich sind.

Anstelle der Elektrodenstabeinschmelzung kann auch jeweils ein Molybdänplättchen verwendet werden, das zur Vermeidung von Spannungen in den jeweiligen Kolbenschaft 6, 8 eingeschmolzen ist und einerseits mit einem Elektro ^¬ denhaltestab 18, 20 und andererseits mit einer Stromzu ^¬ führung verschweißt ist.

Der jeweils stirnseitig aus den Kolbenschäften 6, 8 her- ausragende Endabschnitt 26, 28 ist jeweils in einen Steckkontakt 30, 32 der Sockelhülse 10, 12 eingesetzt und ggf. mit diesem verlötet. Der Innenumfang der Sockelhülsen 10, 12 ist mit übermaß mit Bezug zum Außenumfang der zugeordneten Kolbenschäfte 6, 8 ausgeführt, wobei in den verbleibenden Ringraum 34, 36 zwischen der Sockelhülse 10, 12 und dem Kolbenschaft 6, 8 Epoxydharz 38, 40 einge ^¬ bracht wird. Dieses Einbringen kann beispielsweise mit ^¬ tels eines Dosiergerätes erfolgen, das eine hinreichende Menge an Epoxydharz 38, 40 dosiert, so dass eine flächi- ge, hochfeste Verbindung zwischen den Sockelhülsen 10, 12 und den Kolbenschäften 6, 8 gewährleistet ist. Das Aus ^¬ härten des Epoxydharzes kann durch induktive Erwärmung beschleunigt werden.

Prinzipiell können anstelle eines Epoxydharzes auch ande ^¬ re aushärtbare Harze eingesetzt werden, die eine hinrei ^¬ chende Temperaturbeständigkeit aufweisen.

Dieses Harz ist so ausgelegt, dass es bei überschreiten eines vorbestimmten übertemperaturbereiches, in dem eine Schädigung der Entladungslampe 1 auftreten kann, ausgast, wobei die bei der Ausgasung entstehenden Dämpfe aufgrund ihres typischen Geruchs wahrgenommen werden, so dass auf die überhitzung hingewiesen wird. Zusätzlich oder alter- nativ dazu ist das Harz derart ausgelegt, dass es sich in diesem übertemperaturbereich verfärbt, wobei diese Verfärbung dann ebenfalls als Indikator für das überschrei ^¬ ten einer zulässigen Temperatur wahrgenommen wird. Es können dann rechtzeitig geeignete Maßnahmen, beispiels- weise ein Abschalten der Lampe oder eine Verbesserung der Kühlung getroffen werden, um eine Schädigung der Lampe zu vermeiden .

Die Erfindung wurde anhand einer XBO-Entladungslampe er ^¬ läutert. Prinzipiell kann diese Erfindung jedoch auch bei anderen Entladungslampen verwendet werden.

Offenbart sind eine Entladungslampe und ein Verfahren zum Herstellen einer Entladungslampe, wobei zwischen einem Kolbenschaft eines Entladungsgefäßes und einem darauf aufgesetztem Sockel eine Harzschicht vorgesehen ist.