Entladungslampe

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Stand der Technik

Dokument WO 2009/097896 AI offenbart eine derartige Entladungslampe. Hierbei handelt es sich um eine Hochdruck-Entladungslampe. Diese hat einen aus Quarzglas bestehenden Lampenkolben, der zwei diametral zueinander angeordnete Kolbenschäfte aufweist. Mittig, etwa zwischen den Kolbenschäften ist in dem Lampenkolben ein Brennraum angeordnet. In diesen erstrecken sich zwei Elektroden zum Ausbilden eines Lichtbogens. Über durch die Kolbenschäfte geführte Stromzuführungen sind die Elektroden elektrisch kontaktiert. Der Brennraum ist mit einem ein Quecksilber aufweisendes Füllgas befüllt. Derartige Hochdruck-Entladungslampen weisen im

Allgemeinen einen geringen Lichtstrom im roten Farbspektrum auf. Zudem nimmt im Laufe der Lebensdauer eine Lichtleistung ab und ein Lichtstrom wird in unterschiedlichen Farbspektren geringer. Dies kann dann beispielsweise zu einem veränderten Farbort und einem Blaustich führen. Eine Ursache hierfür ist eine Elektrodenkorrosion der Elektroden im Laufe der Lebensdauer der Lampe, wodurch der Abstand zwischen den Elektroden vergrößert wird. Hierdurch verringert sich eine Plasmatemperatur und ein Quecksilberdruck im Bereich des Entladungsbogens sinkt. Dies wiederum führt dazu, dass von der Lichtquelle emittiertes UV-Licht in einem geringeren Maße vom Füllgas im Brennraum absorbiert wird und dadurch weniger rotes Licht vom Gas emittiert wird. Diese Effekte treten auch bei einer Hochdruck- Entladungslampe in einem gedimmten Betrieb auf. Somit verringert sich der Lichtstrom im roten Farbspektrum über die Lebensdauer und der Anteil des UV-Lichts steigt.

Um dem entgegenzuwirken ist bekannt, mehrere Lampen mit jeweils einem unterschiedlichen Farbspektrum zu einer Lichtquelle zu kombinieren. Dabei werden beispielsweise Entladungslampen mit Leuchtdioden oder Glühlampen kombiniert, um die spektralen Eigenschaften über die Lebensdauer im Wesentlichen konstant zu halten.

Nachteilig hierbei ist, dass die verschiedenen Typen der Lampen unterschiedliche Betriebsparameter, wie beispielsweise Strom, Spannung oder Temperatur, aufweisen, wodurch derartige Lampen vorrichtungstechnisch äußerst komplex aufgebaut sind. Des Weiteren müssen Lichtstrahlen von verschiedenen Lichtquellen aufwändig zusammengeführt werden.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Entladungslampe zu schaffen, deren Spektrum über die Lebensdauer eine verminderte Degradation aufweist und die vorrichtungstechnisch einfach aufgebaut sind.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Entladungslampe die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Erfindungsgemäß hat eine Entladungslampe einen Lampenkolben, der einen Brenner mit einem Brennraum aufweist. Von dem Brenner erstrecken sich dabei zwei etwa diametral zueinander angeordnete Kolbenschäfte. In dem Brennraum sind zwei Elektroden zur Ausbildung eines Lichtbogens angeordnet. Ein Leuchtstoff ist dabei mittelbar über ein Trägerelement oder unmittelbar am Lampenkolben angeordnet, um einen Teil des vom Brenner abgestrahlten Lichts zu konvertieren.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass im Laufe der Lebensdauer bei einem steigenden Anteil von UV-Licht, beispielsweise aufgrund einer Elektrodenkorrosion, diese zumindest teilweise durch den Leuchtstoff in vorzugsweise rotes Licht konvertierbar ist. Hierdurch wird, bei der Elektrodenkorrosion und der daraus resultierenden Senkung des von der Lichtquelle im Brennraum emittierten roten Lichts und der Erhöhung des UV-Lichts, durch den Leuchtstoff der Anteil des UV-Lichts gesenkt und der des roten Lichts erhöht. Somit bleibt der Lichtstrom im roten und ultravioletten Farbspektrum über die Lebensdauer der Lampe konstanter.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Entladungslampe um eine Hochdruck-Entladungslampe, beispielsweise eine OSRAM Quecksilber-Höchstdrucklampe P-VIP für Videoprojektions ^¬ zwecke . Mit Vorteil ist der Brennraum der Hochdruck- Entladungslampe mit einem einen Quecksilberanteil aufweisenden Füllgas befüllt. Bei einer derartigen Hochdruck-Entladungslampe ist der Effekt, dass der Anteil des UV-Lichts über die Lebensdauer steigt und der Anteil des roten Lichts sinkt, besonders stark ausgeprägt, womit die erfindungsgemäße Anordnung des Leuchtstoffs äußerst effektiv ist.

Der Leuchtstoff ist dabei derart ausgebildet, dass von dem Lampenkolben emittiertes UV-Licht von diesem in ein anderes Licht, insbesondere rotes Licht, konvertiert wird. Als Leuchtstoff kann beispielsweise ein Leuchtstoff au der Klasse der Nitridosilikate - wie in der DE 10 2007 018 099 beschrieben - verwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat die Entladungslampe einen Reflektor mit einer den Brenner und einen der Kolbenschäfte umgreifenden Reflektorfläche.

Das Trägerelement kann derart ausgestaltet sein, dass der darauf angeordnete Leuchtstoff im Wesentlichen nicht von dem Reflektor reflektiertes Licht absorbiert und im Wesentlichen Licht in Richtung der Reflektorfläche emittiert. Hierdurch wird zum Einen UV-Licht vorteilhafterweise konvertiert und zum Anderen der über den Reflektor emittierte Lichtstrom kaum beeinflusst.

Das Trägerelement ist vorrichtungstechnisch äußerst einfach als ein Tragring ausgestaltet, der an dem von der Reflektorfläche umgriffenen Kolbenschaft befestigt ist. Der Tragring hat eine zum Brenner weisende Haltefläche, auf der der Leuchtstoff angeordnet ist.

Zusätzlich oder alternativ zum Tragring kann an einem Reflektorflächenabschnitt des Reflektors der Leuchtstoff angeordnet sein. Hierdurch kann zur Anordnung des Leuchtstoffs an der Entladungslampe in vorteilhafter Weise auf ein weiteres Trägerelement verzichtet werden. Vorzugsweise ist der Reflektorflächenabschnitt ringförmig ausgebildet .

Es ist auch möglich, den Leuchtstoff auf einem Kolbenschaft anzuordnen. Hierdurch kann dieser kostengünstig ohne zusätzliches Trägerelement an der Entladungslampe angeordnet werden.

Bevorzugter Weise ist der Leuchtstoff auf dem von der Reflektorfläche des Reflektors umgriffenen Kolbenschafts angeordnet, wodurch der Leuchtstoff zum Einen den vom Reflektor reflektierten Lichtstrom kaum beeinflusst und zum Anderen das in Richtung des Kolbenschafts emittierte UV-Licht konvertieren kann.

Es ist vorteilhaft, den Leuchtstoff ohne zusätzliches Trägerelement auf einer Außenmantelfläche des Kolbenschafts anzuordnen.

Um im Wesentlichen in Lampenlängsrichtung strahlende UV- Strahlung zu konvertieren kann der Leuchtstoff auf einer Stirnfläche des Kolbenschafts angeordnet sein.

Beispielsweise zur Lenkung des vom Leuchtstoff konvertierten Lichts in einen Brennpunkt der Entladungslampe kann im Strahlengang des vom Leuchtstoff konvertierten Lichts eine Linse, insbesondere eine Sammellinse, zur Änderung einer Strahlungsrichtung der vom Leuchtstoff konvertierten Strahlung angeordnet ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist im Strahlengang des vom Leuchtstoff konvertierten Lichts nach der Linse ein Filter, insbesondere eine UV-Filter, angeordnet ist, womit vom Reflektor reflektiertes UV- Licht durch den Filter zum Leuchtstoff wiederum reflektiert werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen :

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eine

Hochdruck-Entladungslampe

Fig. 2 in einer Seitenansicht eine vereinfachte

Darstellung der Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel

Fig. 3 in einer Seitenansicht eine vereinfachte

Darstellung der Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel

Fig. 4 in einer Seitenansicht eine vereinfachte

Darstellung der Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel

Fig. 5 in einer Seitenansicht eine vereinfachte

Darstellung der Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine herkömmliche Hochdruck-Entladungslampe 1. Hierbei handelt es sich um eine Quecksilber-Hochdrucklampe, die auch als Projektionslampe bezeichnet ist, insbesondere für den Einsatz in Videoprojektoren, Projektionsfernsehern und andere Projektionsanwendungen. Die Hochdruck-

Entladungslampe (HID) hat einen Lampenkolben 2, der in einen Lampensockel 4 zusammen mit einem Reflektor 6 eingesetzt ist.

In der Figur 2 ist in einer vereinfachten schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Hochdruck-

Entladungslampe 8 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Diese hat im Unterschied zur Entladungslampe 1 aus Figur 1 einen Leuchtstoff 10, der am Lampenkolben 2 angeordnet ist.

Der Lampenkolben 2 hat einen etwa ellipsoidförmigen Brenner 12 mit einem Brennraum 14 und zwei sich vom Brennraum 14 diametral entlang einer Lampenlängsachse sich vom Brenner 12 weg erstreckende Kolbenschäfte 16, 18. Der in der Figur 2 linke Kolbenschaft 16 ist dabei im Wesentlichen vollständig vom Lampensockel 4 umfasst, während der rechte Kolbenschaft 18 und der Brenner 12 von einer etwa hohlspiegelförmigen Reflektorfläche 20 des Reflektors 6 umgriffen sind. Die Reflektorfläche 20 ist somit konkav ausgebildet und hat eine Länge in Richtung der Lampenlängsachse, die größer ist, als die zusammengesetzte Länge des Brenners 12 und des rechten Kolbenschafts 18. Ein Durchmesser eines jeweiligen Kolbenschafts 16, 18 quer zur Lampenlängsachse ist beispielsweise etwa jeweils halb so groß, als der Durchmesser des Brenners 12.

Der aus Quarzglas bestehende Lampenkolben 2 hat zwei in dem Brennraum 14 des Brenners 12 angeordnete aus Wolfram bestehende Elektroden 22, 24. Diese sind gegenüberliegend zueinander angeordnet und erstrecken sich etwa entlang der Lampenlängsachse. Eine jede Elektrode 22, 24 hat üblicherweise einen kegelförmigen Elektrodenkopf, an dem sich ein einen etwa kreiszylindrischen Querschnitt aufweisender Zylinderabschnitt anschließt. An dem jeweiligen Zylinderabschnitt der Elektroden 22 und 24 ist jeweils ein Haltestab 26 bzw. 28 ausgebildet, über den die Elektroden 22 und 24 in die Kolbenschäfte 16 bzw. 18 fest etwa koaxial zur Lampenlängsachse eingesetzt sind. Ein jeweiliger Haltestab 26 und 28 ist innerhalb des jeweiligen Kolbenschafts 16 bzw. 18 mit einer sich etwa koaxial zur Lampenlängsachse erstreckende Molybdänfolie 30 bzw. 32 elektrisch kontaktiert. In den von den Elektroden 22, 24 wegweisenden Endabschnitten der Kolbenschäfte 16 und 18 ist jeweils eine Stormzuführung 34 eingesetzt und elektrisch mit der jeweiligen Molybdänfolie 30 bzw. 32 verbunden, wobei in der Figur 2 nur die rechte Stromzuführung 34 ersichtlich ist. In dem in der Figur 2 linken Kolbenschaft 16 ist etwa mittig ein Zündhilfsraum ausgebildet, der mit einem um den Kolbenschaft 16 gewickelten Zündhilfswickel 36 zusammenwirkt .

Über die Lebensdauer der Hochdruck-Entladungslampe wird aufgrund einer Elektrodenkorrosion der Elektroden 22 und 24 deren Abstand zueinander größer. Dies führt zu einer verringerten Plasmatemperatur und einem sinkenden Quecksilberdruck in dem Brennraum 14. Ein sinkender Quecksilberdruck wiederum führt zu einer verminderten Absorption von UV-Licht in dem Füllgas des Brennraums 14 und damit zu einer verminderten Emission von rotem Licht aus dem Füllgas. Daraus resultiert ein im Einsatz der Hochdruck-Entladungslampe unerwünschter verminderter Lichtstrom im roten Farbspektrum und ein gesteigerter Lichtstrom im UV-Spektrum. Um dem entgegenzuwirken weist die Hochdruck-Entladungslampe 8 den Leuchtstoff 10 auf. Dieser ist auf einem Trägerelement in Form eines Tragrings 40 angeordnet. Dieser hat einen etwa einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisenden hohlzylindrischen Ringabschnitt 42. Dieser umgreift einen den Brenner 12 zuweisenden Endabschnitt 44 des von der Reflektorfläche 20 umgriffenen in der Figur 2 rechten Kolbenschafts 18. Der Ringabschnitt 42 ist dabei mit seiner inneren Ringfläche fest mit der Außenfläche des Kolbenschafts 18 kraft-, Stoff- und/oder formschlüssig, beispielsweise durch verkleben, verbunden. Von dem Ringabschnitt 42 kragt in Richtung des Brenners 12 ein Haltekragen 46 zur Halterung des Leuchtstoffs 10 aus. Der Haltekragen 46 ist etwa hohlkegelstumpfförmig ausgebildet, wobei dessen Durchmesser sich in Richtung der Lampenlängsachse gesehen hin zum Brenner 12 vergrößert. In seiner etwa zum Brennraum 14 weisenden Krageninnenfläche 48 des Haltekragens 46 ist der Leuchtstoff 10 fest angeordnet. Die Höhe des Haltekragens 46 ist dabei derart gewählt, dass er zum Einen den Lichtstrom der Hochdruck-Entladungslampe 8 möglichst gering beeinflusst und zum Anderen einen möglichst hohen Anteil an von der Entladungslampe 8 emittierten UV-Lichts in rotes Licht konvertiert. In dem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Haltekragen 46 etwa bis zu dem Bereich, von dem aus sich die Elektrode 24 in den Brennraum 14 erstreckt. In Richtung des Haltekragens 46 strahlt im Wesentlichen nicht von dem Reflektor 6 reflektiertes Licht, sondern direkt von dem Brennraum 14 her emittiertes Licht, weswegen der Tragring 40 den Lichtstrom der Hochdruck- Entladungslampe 1 kaum beeinflusst. UV-Licht, das von dem Brennraum 14 her emittiert ist, und in Richtung des Haltekragens 46 strahlt, wird von dem auf dem Haltekragen 46 angeordneten Leuchtstoff 10 absorbiert, im Wesentlichen in rotes Licht konvertiert und erneut emittiert. Der Leuchtstoff 10 wirkt dabei im Wesentlichen wie ein Lambert-Strahler. Ein großer Teil des vom Leuchtstoff 10 emittierten Lichts 50 strahlt auf die Reflektorfläche 20 des Reflektors 6, wodurch der Anteil des roten Lichts am vom Reflektor 6 emittierten Gesamtlichtstrom im Vergleich zu einer Hochdruck- Entladungslampe ohne Leuchtstoff 10 wesentlich vergrößert ist .

Um den Lichtstrom der Hochdruck-Entladungslampe 8 noch weniger zu beeinflussen, kann der Tragring 40 aus einem im Wesentlichen transparenten Material, beispielsweise Quarzglas bestehen.

Figur 3 zeigt in einer vereinfachten schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Hochdruck-

Entladungslampe 8 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel aus Figur 2 weist die Hochdruck- Entladungslampe 8 kein Trägerelement auf, sondern hat einen Leuchtstoff 50, der direkt am Lampenkolben 2 angeordnet ist. Der Leuchtstoff 50 ist dabei direkt auf den von der Reflektorfläche 20 umgriffenen Kolbenschaft 18 fest aufgebracht. Der Leuchtstoff 50 ist etwa als hohlzylindrische Mantelfläche ausgebildet, die in dem Ausführungsbeispiel den Kolbenschaft 18 in Richtung seiner Längsachse abschnittsweise umgreift. Hierbei erstreckt sich der Leuchtstoff 50 in etwa von dem zum Brenner 12 weisenden Endabschnitt 44 bis etwa über die halbe Länge des Kolbenschafts 18. Der Leuchtstoff 50 könnte sich dabei auch über die gesamte Länge des Kolbenschafts 18 erstrecken oder mehrere gleiche oder unterschiedliche Abschnitte mit unterschiedlichen Formen aufweisen. Durch diese Anordnung wird im Wesentlichen nur UV-Licht 52 vom Leuchtstoff 10 in rotes Licht 54 konvertiert, das vom Brenner 12 her in Richtung des Kolbenschafts 18 strahlt, wodurch ein Lichtstrom der Hochdruck-Entladungslampe 8 kaum beeinflusst ist. In Figur 4 ist in einer vereinfachten schematischen Seitenansicht ein drittes und bevorzugtes

Ausführungsbeispiel einer Hochdruck-Entladungslampe 8 dargestellt. Als Trägerelement für den Leuchtstoff 56 dient der Reflektor 6, wobei der Leuchtstoff 56 in Form einer Ringfläche 58 auf der Reflektorfläche 20 des Reflektors 6 aufgebracht ist. In Richtung der Lampenlängsachse gesehen, ist der Leuchtstoff 56 etwa auf Höhe des Brenners 12 angeordnet. Die Breite der Ringfläche 58 ist dabei so gewählt, dass der Lichtstrom der Halogen-Entladungslampe 8 möglichst wenig beeinflusst ist und ein ausreichend hoher Anteil an rotem Licht von dem Leuchtstoff 56 emittiert wird. Der Leuchtstoff 56 kann dabei beliebig an der Reflektorfläche 20 angeordnet sein. So ist denkbar, diesen entweder in Richtung des in der Figur 4 linken Kolbenschafts 16 oder hin zur Reflektoröffnung 60 zu verschieben. Auch kann der Leuchtstoff 56 mit einer anderen Flächenform auf die

Reflektorfläche 20 aufgebracht werden. Eine Höhe des

Leuchtstoffrings 58 in Richtung der Lampenlängsachse ist beliebig und kann je nach Bedarf angepasst werden. Figur 5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein viertes Ausführungsbeispiel der Entladungslampe 8. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der Leuchtstoff 74 auf einer Stirnfläche 76 des vom

Reflektor 6 wegweisenden Kolbenschafts 18 angeordnet, was durch ein Rechteck schematisch angedeutet ist. Die

Stirnfläche 76 erstreckt sich etwa senkrecht zur Lampenlängsachse 78 und hat eine kreisförmige Fläche.

Ein Anteil des vom Leuchtstoff 74 konvertierten und emittierten Lichts 80 wird über eine Sammellinse 82 derart gebündelt, dass die Strahlung etwa in einem Brennpunkt 84 des vom Reflektor 6 reflektierten Lichts konvertiert. Eine Längsachse der Sammellinse 82 erstreckt sich dabei etwa koaxial zur Lampenlängsachse 78. Ein quer zur Lampenlängsachse 78 gemessener Durchmesser der Sammellinse 82 entspricht dabei etwa dem Durchmesser des Kolbenschafts 18.

Im Strahlengang des vom Reflektor 6 reflektierten Lichts 86 ist ein UV-Filter 88 zwischen der Sammellinse 82 und dem Brennpunkt 84 angeordnet, wobei sich dieser etwa senkrecht zur Lampenlängsachse 78 erstreckt. Vorzugsweise entspricht eine Fläche des UV-Filters 88 zumindest einer Querschnittsfläche eines aus dem reflektierten Licht 86 gebildeten Lichtkegels 90, wobei die Querschnittsfläche etwa im Bereich des UV-Filters 88 verläuft. Durch den UV- Filter 88 wird vom Reflektor 6 reflektiertes UV-Licht 92, das als Punkt-Linie in der Figur 5 dargestellt ist, zumindest anteilig zum Leuchtstoff 74 über die Sammellinse 82 reflektiert und von diesem in rotes Licht konvertiert und zumindest anteilig wieder in Richtung der Sammellinse 82 emittiert. Voraussetzung hierfür ist, das der Reflektor 6 sowohl sichtbares Licht 86, als auch UV- Licht 92 reflektiert.

Offenbart ist eine Entladungslampe, insbesondere eine Hochdruck-Entladungslampe mit einem Lampenkolben. In diesem ist ein Brennraum ausgebildet, von dem aus sich etwa zwei diametral zueinander angeordnete Kolbenschäfte erstrecken. Zum Ausbilden eines Lichtbogens sind in dem Brennraum zwei Elektroden aneinander gegenüberliegend angeordnet. Zur Konvertierung eines vom Brennraum her emittierten UV-Lichts in ein rotes Licht, weist die Entladungslampe einen Leuchtstoff auf. Dieser ist dabei an einem Trägerelement, beispielsweise an einem Reflektor oder einem am Lampenkolben befestigten Tragring, oder am Lampenkolben angeordnet.