PILTZ, Sascha (Rudower Str. 2, Berlin, 12439, DE)
KELLERER, Jürgen (Am Landschaftspark Gatow 28, Berlin, 14089, DE)
ULLRICH, Jan (Lohrer Pfad 10B, Berlin, 13591, DE)
TWESTEN, Karen (Oudenarderstr. 32, Berlin, 13347, DE)
PILTZ, Sascha (Rudower Str. 2, Berlin, 12439, DE)
KELLERER, Jürgen (Am Landschaftspark Gatow 28, Berlin, 14089, DE)
ULLRICH, Jan (Lohrer Pfad 10B, Berlin, 13591, DE)
| Ansprüche 1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das in einem Außenkolben untergebracht ist, wobei eine Längsachse so definiert ist, dass sich das Ent¬ ladungsgefäß entlang der Achse orientiert, wobei der Außenkolben zwei Enden besitzt und zumindest an ei¬ nem ersten Ende verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben zwei rohrartige Ab¬ schnitte aufweist, die axial ausgerichtet sind, wo¬ bei ein erster Abschnitt am ersten Ende angeordnet ist und eine zylindrische Zone mit einem Außendurch¬ messer dl aufweist, und wobei ein zweiter Abschnitt mit einem Durchmesser d2 daran angesetzt ist, der kleiner als dl ist. 2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Keramik gefertigt ist und ein Mittelteil und zwei Enden auf¬ weist. 3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass d2 im Bereich 0,55 ^ d2/dl ^ 0, 85 liegt. 4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Durchmesser des Entladungsgefäßes d3 so gewählt ist, dass gilt (d2- d3) 12 < 3. 5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt eine Ab¬ dichtungszone aufweist, die nicht zylindrisch ist. 6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abdichtungszone Zulei¬ tungen sitzen, deren Abstand a so gewählt ist, dass eine Heißwiederzündung möglich ist. 7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a größer als d2 ge¬ wählt ist. 8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben aus Quarzglas gefertigt ist, wobei in der Abdichtungszone Folien mit den Zuleitungen verbunden sind. 9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß im Außen¬ kolben mittels eines Gestells gehaltert ist. 10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Lampe von einem Re¬ flektor umgeben ist, der eine Kontur und einen Hals besitzt, wobei der Hals im Bereich des ersten Ab¬ schnitts mit dem Außenkolben verbunden ist. 11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Kontur über den Hals hinaus in Richtung des Außenkolbens verlängert ist. 12. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Außenkolben aus zwei Rohr-Rohlingen mit unterschiedlichem Durchmesser zusammengesetzt ist. 13. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, dass eine Überganszone die beiden Abschnitte miteinander verbindet. |
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dies sind insbe ¬ sondere Hochdruckentladungslampen mit keramischem Entladungsgefäß und Metallhalogenidfüllung .
Stand der Technik Aus der DE 102007015483 und WO 2006/081804 ist eine Re ¬ flektorlampe bekannt, die eine Einbaulampe verwendet, ba ¬ sierend auf einem keramischem Entladungsgefäß mit Metall ¬ halogenidfüllung . Diese werden extra im Reflektor mit Hilfsmitteln verankert, beispielsweise durch Verwendung von Vergussmassen, z.B. Silikonharzen oder Sockelkitt. Eine Alternative ist es, zweiseitig gesockelte Lampen zu verwenden .
Dabei wird der Außenkolben im Zuge der Anpassung entweder im Durchmesser konstant gelassen oder eher verengt, siehe DE19913297.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe zu schaffen, die in einem Re ¬ flektor einfach montiert werden kann und die elektrisch besonders durchschlägstest ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk ¬ male des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Das Problem wird durch eine Außenkolbenkonstruktion gelöst, die aus zwei unterschiedlich großen Kolbenabschnit- ten besteht. Dabei weist der obere Außenkolbenrohrab- schnitt (= der domseitige Abschnitt bzw. der Abschnitt, der sich in Richtung des Reflektorausgangs der Leuchte befindet) einen kleineren Durchmesser d2 auf als der untere Außenkolbenrohrabschnitt -- also der sockelseitige Abschnitt bzw. der Abschnitt, der sich in Richtung des Reflektorhalses der Leuchte befindet-- mit Durchmesser dl. Bevorzugt gilt die Relation 0,55 < d2/dl < 0,85.
Der Durchmesser d2 des oberen Außenkolbenrohrabschnitts hat ein Optimierungskriterium, welches sich vom Optimie- rungskriterium des unteren Außenkolbenrohrabschnitts un ¬ terscheidet. Der Durchmesser d2 sollte im Verhältnis zu d3 möglichst klein sein, wobei d3 der Durchmesser des Entladungsgefäßes darstellt. Bevorzugt gilt (d2-d3)/2 < 3. Dieser Optimierungsansatz bewirkt, dass die umhüllende Reflektorkurve einer Leuchte sehr dicht an das Entla ¬ dungsgefäß herangezogen werden kann, wodurch die Effizienz des Reflektors der Leuchte steigt. Es wird mehr Nutzlicht in den gewünschten Ausstrahlungsbereich reflektiert und weniger Verlustlicht in den Reflektorhals der Leuchte abgegeben.
Für den unteren Außenkolbenrohrabschnitt gilt hingegen ein gänzlich anderer Optimierungsansatz, nämlich die Erhöhung der elektrischen Durchschlagfestigkeit. Es soll ein möglichst breiter Abstand a der außen liegenden Stromzuführungsdrähte erreicht werden. Beispielsweise ist im Fall einer Zündspannung von 10 kV ein Abstand a > 14 mm erforderlich. Hierfür muss dl im Verhältnis zu d3 und/oder d2 möglichst maximiert werden. Während Verhält ¬ nisse von d3/dl > 0,4 für gängige, einteilige Außenkol- benrohre Standard sind, kann jetzt insbesondere ein Ver ¬ hältnis d3/dl < 0,4 erreicht werden.
Die Länge h2 des unteren, verbreiterten Außenkolbenrohr- abschnitts ist bevorzugt kleiner als der Abstand des Zentrums des Entladungsgefäßes zu unteren Außenkolben- rohrkante hl. Als Optimierungskriterium gilt eine mög ¬ lichst geringe Länge h2. Vorteilhaft sollte das Verhält ¬ nis von h2/hl < 0,6 betragen.
Die Verschlusstechnologie des evakuierten Außenkolbens kann wie üblich bei konventionellen Hochdruckentladungs- lampen gewählt werden, insbesondere Quetschen im unteren Bereich, Abziehen und Verschmelzen des Pumpstängels im oberen Bereich. Der Außenkolben besteht insbesondere aus Hartglas, bevorzugt ist aber Quarzglas. Das Quarzglas kann für einen effektiven UV-Schutz mit Zusätzen, z.B. Cer, dotiert sein, wie an sich bekannt.
Die Erzeugung der Flaschenhalsform kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, insbesondere sind folgende Ausführungs ¬ beispiele vorteilhaft:
Ein Außenkolbenausgangsrohr, bestehend aus einem Rohrab- schnitt mit Durchmesser d2 und einem domseitig ange ¬ schmolzenen Pumpstängel, wird erwärmt und mittels eines Formwerkzeugs am unteren Rohrabschnitt auf den Durchmes ¬ ser dl entsprechend der Länge h2 aufgeweitet. Anschlie ¬ ßend wird das Gestell mit dem Brenner in den Außenkolben eingeführt und im unteren, aufgeweiteten Bereich des Außenkolbens unter Wärmezufuhr eingequetscht.
Zwei Außenkolbenrohre mit den Durchmessern dl und d2 wer ¬ den analog dem Pumpstängelanset zprozess miteinander ver- bunden. Hierzu werden beide Rohre in Rotation versetzt, an den beiden zu verschmelzenden Enden erwärmt und durch axiale Bewegung zueinander verbunden. Damit ein gasdichter Verbund entstehen kann, sollte der größere der beiden Rohrabschnitte vorab angeformt werden, so dass eine Schulter entsteht, deren Öffnungsdurchmesser dem Durchmesser d2 des kleineren Rohrabschnitts entspricht. Der weitere Herstellungsprozess entspricht dem von Punkt 1).
In ein Außenkolbenausgangsrohr, bestehend aus einem Rohrabschnitt mit Durchmesser d2 und einem domseitig ange- schmolzenen Pumpstängel, wird das Gestell soweit wie mög ¬ lich eingefädelt. Dann erfolgt unter Wärmezufuhr die Erweichung des unteren Teils des Außenkolbenausgangsrohrs auf der Länge h2, und in einem ersten Formungsprozess wird der untere Abschnitt durch zwei Quetschbacken oval geformt. Ist dieser breit genug, wird der Rest des Ge ¬ stells nachgeführt und anschließend der zweite Quetsch- prozess, der zum Verschließen des sockelseitigen Außen- kolbenrohrs führt, durchgeführt. Diese Art der Kolbenfor ¬ mung wird eine Quetschung haben, die keinen Seitenquet- schungssteg aufweist. Die Sockelform ist also im Profil nicht doppel-T-förmig (Bild 6), sondern flach (Bild 7) .
Die Lampe verwendet bevorzugt ein keramisches Entladungs ¬ gefäß, das in einem Außenkolben untergebracht ist. Grund ¬ sätzlich kann das innere Gefäß aber auch eine andere Art von Hochdruckentladungslampe sein. Vorteile der neuen Konstruktion sind insbesondere:
Der untere, aufgeweitete Außenkolbenrohrabschnitt erlaubt die Verwendung von Stromzuführungsdrähten, die einen so großen Abstand voneinander aufweisen, dass elektrische Durchschläge in Luftatmosphäre bei hohen Zündspannungen, z. B. bei > 10 kV, nicht stattfinden können. Damit können heißwiederzündfähige und sofortlichtfähige Hochdruckent ¬ ladungslampen betrieben werden.
Der obere, verengte Außenkolbenrohrabschnitt erlaubt den Einsatz der Lampe in Reflektoren, die nur eine sehr kleine Reflektorhalsöffnung aufweisen. Dies hat den Zweck, möglichst viel Nutzlicht zu gewinnen, und wenig Licht in Richtung des Reflektorhalses zu verlieren.
Weniger Streulicht im Reflektorhals bedeutet auch ein ge- ringeres Risiko von Rückstrahlung auf die untere Ein- schmelzung der Kapillare, wodurch das Risiko von thermisch bedingten Schädigungen und damit Frühausfällen reduziert wird.
Das Volumen des Außenkolbens kann sehr gering sein, so- fern d2 und h2 sehr klein sind. Dadurch erreicht die Lampe nach dem Einschalten schneller einen thermisch stabilen Betriebszustand.
Der Verfügbarkeit einer derartigen Außenkolbenform erlaubt die Beibehaltung vorhandener Fertigungsprozesse und -maschinen. Lediglich der Formungsprozess des Ausgangs ¬ rohrs müsste modifiziert werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen :
Figur 1 eine Lampe mit keramischem Entladungsgefäß in einem Außenkolben;
Figur 2 eine Sicht von unten auf die Lampe aus Figur 1 ; Figur 3 eine Reflektorlampe mit derartiger Lampe;
Figur 4 einen Rohling für den Außenkolben;
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Roh- lings;
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lampe; Figur 7 eine Sicht von unten auf die Lampe aus Figur 6.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In Figur 1 ist eine Metallhalogenidlampe 10 gezeigt. Es handelt sich beispielsweise um eine 150 W Lampe mit einem keramischen Entladungsgefäß 1. Sie dient insbesondere als Einbaulampe .
Das Entladungsgefäß 1 setzt sich aus einem bauchigen Mit ¬ telteil 2 und zwei Endabschnitten 3, 4 zusammen. Der Endabschnitt 3, 4 ist jeweils mit einer Kapillarentechnik verschlossen, wie an sich bekannt.
Das Entladungsgefäß aus Keramik ist mittels eines Ge ¬ stells 6 mit kurzer und langer Stromzuführung 7, 8 in einem Außenkolben 9 aus Glas, i.a. Hartglas oder Quarzglas, untergebracht. Der Außenkolben ist in zwei Teile geglie- dert. Ein erster Abschnitt 11 ist zylindrisch mit einem Außendurchmesser dl, auf ihm sitzt ein zweiter Abschnitt 12, der ebenfalls zylindrisch ist, jedoch mit einem redu- zierten Außendurchmesser d2. Vorteilhaft ist die axiale Länge des zweiten Abschnitts so bemessen, dass das Mit ¬ telteil 2 des Entladungsgefäßes vollständig im zweiten Abschnitt 12 untergebracht ist. Der maximale Außendurch- messer des Entladungsgefäßes sei mit d3 bezeichnet. Dabei gilt die grundlegende Beziehung d3<d2<dl . Insbesondere unterscheiden sich die drei Durchmesser jeweils um mindestens 10%. Mit hl ist die Höhe des Lichtschwerpunkts, also dem Zentrum des Entladungsbogens, bezeichnet, der für die Lage in einem Reflektor wichtig ist. Außerdem ist mit h2 die Länge des unteren Abschnitts des Außenkolbens bezeichnet. Zwischen erstem und zweiten Abschnitt des Au ¬ ßenkolbens ist eine Übergangszone 15, in der sich der Durchmesser von dl auf d2 verringert. Der Außenkolben ist an seinem oberen Ende mit einer Pumpspitze 16 versehen. Der Außenkolben ist evakuiert.
An seinem unteren Ende 17 ist der Außenkolben verschlossen. Dabei wird entweder wie gezeigt eine Quetschung 18 mit zwei Folien 19 verwendet oder auch eine Einschmel- zung. Die Stromzuführungen 7, 8 des Gestells enden jeweils an diesen Folien 19. Von dort sind zwei Zuleitungen 14 nach außen geführt. Der Abstand zwischen den beiden Zuleitungen 14 kann hier sehr groß gewählt werden, er ist mit a bezeichnet. Figur 2 zeigt eine Draufsicht von unten auf die Lampe der Figur 1.
Figur 3 zeigt eine Reflektorlampe 20. Diese verwendet die oben beschriebene Lampe 10 als Einbaulampe, wobei ein Re ¬ flektor 21 mit einer Kontur 22 und einem Hals 23 ausges- tattet ist. Der Hals sitzt im Bereich des zweiten Ab- schnitts an der Lampe 10. Die Kontur 22 ist hier insbe ¬ sondere so in Richtung des Außenkolbens 9 verlängert (24), dass sie eng daran anliegt, so dass die Lichtmenge durch die Kontur optimal gesammelt wird. Die Herstellung des neuartigen Außenkolbens gelingt auf verschiedene Weise. Eine Möglichkeit ist in Figur 4 er ¬ läutert. Dabei wird ein ursprünglicher Rohling 30 mit konstantem Durchmesser d2 an seinem unteren Ende 31 erwärmt und dann aufgeweitet. Eine Alternative ist in Figur 5 gezeigt. Dabei wird ein erster Rohling 35 mit Durchmesser dl und ein zweiter Rohling 36 mit Durchmesser d2 verwendet, die miteinander nach Erwärmen der benachbarten Randzonen 37 verschmolzen werden . Figur 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Lampe 40, wobei auf Seitenstege im Bereich der Quetschung 41 verzichtet ist. Figur 7 zeigt einen Blick von unten auf die Lampe 40.
Als Füllung des Entladungsgefäßes 1 eignen sich bekannte Metallhalogenid-S ys t eme wie Sei tenerd-Metallhalogenide, Na-Jodid, Ca-Jodid, Thalliumj odid etc. mit oder auch ohne Hg sowie Edelgas. Gut geeignet ist ein Füllung, die CeJ3 enthält. Als Edelgas eignet sich insbesondere Xe oder Ar, der Kaltfülldruck liegt bei etwa 2 bis 5 bar. Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer nume ¬ rierten Aufzählung sind:
1. Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das in einem Außenkolben untergebracht ist, wobei eine Längsachse so definiert ist, dass sich das Ent- ladungsgefäß entlang der Achse orientiert, wobei der Außenkolben zwei Enden besitzt und zumindest an ei ¬ nem ersten Ende verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben zwei rohrartige Ab ¬ schnitte aufweist, die axial ausgerichtet sind, wo ¬ bei ein erster Abschnitt am ersten Ende angeordnet ist und eine zylindrische Zone mit einem Außendurch ¬ messer dl aufweist, und wobei ein zweiter Abschnitt mit einem Durchmesser d2 daran angesetzt ist, der kleiner als dl ist.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Keramik gefertigt ist und ein Mittelteil und zwei Enden auf ¬ weist. 3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass d2 im Bereich 0,55 ^ d2/dl ^ 0,85 liegt.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt eine Ab- dichtungszone aufweist, die nicht zylindrisch ist.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abdichtungszone Zulei ¬ tungen sitzen, deren Abstand a so gewählt ist, dass eine Heißwiederzündung möglich ist.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a größer als d2 ge ¬ wählt ist. 7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben aus Quarzglas gefertigt ist, wobei in der Abdichtungszone Folien mit den Zuleitungen verbunden sind. 8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß im Außen ¬ kolben mittels eines Gestells gehaltert ist.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe von einem Reflektor umgeben ist, der eine Kontur und einen Hals besitzt, wobei der Hals im Bereich des ersten Abschnitts mit dem Außenkolben verbunden ist.
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da ¬ durch gekennzeichnet, dass die Kontur über den Hals hinaus in Richtung des Außenkolbens verlängert ist.
11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da ¬ durch gekennzeichnet, dass der Außenkolben aus zwei Rohr-Rohlingen mit unterschiedlichem Durchmesser zusammengesetzt ist.
12. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass eine Überganszone die beiden Abschnitte miteinander verbindet.