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Diese
Anmeldung ist auf eine Lampenanordnung gerichtet, insbesondere auf
eine Lampenanordnung mit hoher Helligkeit, wie z. B. eine Hochleistungsentladungs-(HID)-Lichtquelle,
die in ein Parabolreflektor-(PAR)-Gehäuse und eine Umhüllung eingebaut
ist. Die Umhüllung
umfasst das Gehäuse
oder den Körper,
dessen Innenoberfläche
mit einer leitenden reflektierenden Schicht beschichtet ist, und
ein vergrößertes Ende
des parabolischen Körpers
ist durch eine Linse abgeschlossen.
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Typischerweise
ist die Lichtquelle oder der Kolben in dem Gehäuse dort eingefügt oder
montiert, wo eine Achse der Lichtquelle im Wesentlichen senkrecht
zu einer Rotationsachse der parabolischen Oberfläche ist. In einigen bekannten
Konstruktionen ist Überschlagbildung
ein mögliches
Problem zwischen den Befestigungsleitern und der leitenden reflektierenden
Beschichtung insbesondere während Warmstartanwendungen.
D. h., dass bei einer Überschlagbildung
die Lampe nicht erneut startet.
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In
der Vergangenheit haben PAR-Lampen und insbesondere diejenigen,
die Befestigungsleiter für
Hochleistungs-Entladungslichtquellen enthalten, Isolatoren auf den
Leitern als eine Möglichkeit
zur Behandlung des möglichen Überschlagbildungsproblems
verwendet. Eine weitere mögliche
Lösung
besteht in der Erzeugung einer Beschichtung, wie z. B. einer dichroitischen
Beschichtung auf der reflektierenden Oberfläche, um die Überschlagbildung
zu verhindern. Leider erfordert die dichroitische Beschichtung einen
zusätzlichen
Herstellungsvorgang und insbesondere sind die zusätzlichen
Herstellungsschritte arbeitsintensiv. Demzufolge nehmen die Kosten
in Verbindung mit der Herstellung und der Verwendung zusätzlichen
Materials zu.
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Man
wird auch erkennen, dass die Lichtquelle dieser Art von Lampenanordnung
einen Hochspannungsimpuls (beispielsweise in der Größenordnung
von 10 kV bis 50 kV) erfordert. Der Impuls wird durch einen der
Befestigungsleiter angelegt, und somit wurden Korrekturmaßnahmen
mittels einer Isolation der Befestigungsleiter oder über eine
Schutzbeschichtung auf der reflektierenden Oberfläche unternommen,
um die Möglichkeit
für die Überschlagbildung
wie vorstehend erwähnt
zu begrenzen. Es besteht jedoch ein Bedarf nach einer Lösung, die
effektiv ist, das Lampenbetriebsverhalten nicht beeinträchtigt und
sich bevorzugt nicht nachteilig auf die Kosten auswirkt.
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KURZBESCHREIBUNG
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Eine
Lampenanordnung enthält
eine Lichtquelle, die zum Start Hochspannung benötigt. Ein Reflektorkörper enthält eine
elektrisch leitende reflektierende Oberfläche, die Licht aus der Lichtquelle empfängt, und
ein der Lichtquelle gegenüberliegender
vorgewählter
Oberflächenabschnitt
ist von der elektrisch leitenden reflektierenden Oberfläche freigehalten.
Der Lichtquelle zugeordnete erste und zweite Leiteranordnungen befinden
sich durch den vorgewählten
Oberflächenabschnitt
in einem Abstand von dem elektrisch leitenden reflektierenden Oberflächenabschnitt,
um eine Überschlagbildung dazwischen
auszuschließen.
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Der
vorgewählte
Oberflächenabschnitt
erstreckt sich über
einen beschnittenen Abschnitt des Reflektorkörpers, welcher bevorzugt als
eine Rotationsfläche
ausgebildet ist.
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Der
vorgewählte
Oberflächenabschnitt
erstreckt sich auf jeder Seite von einer Rotationsachse des Reflektorkörpers weg.
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Die
Leiteranordnungen sind bevorzugt in Bezug zueinander asymmetrisch.
Ein Abschnitt einer ersten Leiteranordnung, der einen Hochspannungsimpuls
zum Zweck des Starts der Lichtquelle aufnimmt, ist in einem größeren Abstand
von der elektrisch leitenden reflektierenden Oberfläche angeordnet
als ein Abschnitt einer zweiten Leiteranordnung, um so eine Überschlagbildung
zwischen der ersten Leiteranordnung und dem elektrisch leitenden
reflektierenden Oberflächenabschnitt
auszuschließen.
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Ein
Verfahren zum Herstellen einer Lampenanordnung beinhaltet das Bereitstellen
einer Lichtquelle und deren Montage in einem Reflektorkörper. Der
Reflektorkörper
ist so geformt, dass ein vorgewählter
Oberflächenabschnitt
von einem elektrisch leitenden reflektierenden Material freigehalten
ist.
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Das
Verfahren beinhaltet den Schritt der Maskierung des Reflektorkörpers vor
der Aufbringung des elektrisch leitenden reflektierenden Materials.
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Das
Verfahren zum Herstellen der Lampenanordnung beinhaltet die Einführung einer
Lichtquelle in einen Reflektorkörper,
der eine elektrisch leitende reflektierende Oberfläche hat,
und die Befestigung der Lichtquelle über erste und zweite Leiteranordnungen,
die in Bezug zueinander in dem Reflektorkörper asymmetrisch sind, wobei
die erste Leiternanordnung einen Hochspannungsimpuls dadurch hindurch
aufnimmt und dadurch in einem größeren Abstand
von der elektrisch leitenden reflektierenden Oberfläche als
die zweite Leiteranordnung entfernt ist.
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Ein
Hauptvorteil der Erfindung beruht auf der Begrenzung der Möglichkeit
einer Überschlagbildung zwischen
den Befestigungsleitern und der leitenden reflektierenden Beschichtung.
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Ein
weiterer Vorteil beruht in der Fähigkeit, eine Überschlagbildung
zu begrenzen, ohne nachteilig die sich ergebende Lampenausgangsleistung
zu beeinträchtigen.
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Ein
weiterer Vorteil beruht in der kosteneffektiven Weise der Bereitstellung
einer Lösung
für das Überschlagbildungsproblem.
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Noch
weitere Nutzen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden
durch das Lesen und Verstehen der nachstehenden detaillierten Beschreibung
ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Aufrissansicht durch eine Lampenanordnung, mit im Querschnitt
dargestellten ausgewählten
Abschnitten.
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2 ist
eine vergrößerte Aufrissansicht
der Lichtquelle und Befestigungsleiter von 1.
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3 ist
eine Draufsicht, im Wesentlichen entlang der Rotationsachse des
Reflektorkörpers, wobei
die Linse zur Vereinfachung der Darstellung entfernt ist.
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4 ist
eine Draufsicht von der Rückseite der
Lampe aus.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gemäß 1 enthält eine
Lampe oder Lampenanordnung 100 eine Lichtquelle 102 hoher
Helligkeit, welche in dieser speziellen Ausführungsform eine Hochleistungsentladungs-(HID)-Lichtquelle wie z.
B. eine Lichtquelle ist, die gegen die Außenumgebung versiegelt ist
und ein Inert- oder Edelgas wie z. B. Stickstoff oder Argon oder
ein Gemisch der beiden enthält.
Das Gas steht typischerweise unter einem Druck etwas niedriger als
der Standardatmosphärendruck
bei Raumtemperatur. Die Lichtquelle ist im Wesentlichen senkrecht
zu einem Reflektorkörper 104 montiert,
welcher bevorzugt eine Rotationsfläche ist, hier eine Paraboloid-
oder Paraboloberfläche
um die Rotationsachse 106. Die Lichtquelle ist bevorzugt
in der Nähe
oder an einem Brennpunkt des Paraboloidkörpers montiert, so dass der
Reflektorkörper
von der Lichtquelle empfangenes Licht durch die Linse 108 nach
außen
leitet. Insbesondere ist der Körper
eine Konstruktion aus gepresstem Glas oder kann alternativ eine
Konstruktion aus Kunststoff sein, in der eine Innenfläche eine
sehr gut polierte oder reflektierende Oberfläche enthält, welche typischerweise ein Metall
wie z. B. Aluminium oder Silber ist. Bekanntermaßen ist die reflektierende
Metalloberfläche
auch elektrisch leitend, obwohl ihre reflektierenden Eigenschaften
der Hauptgrund für
einen derartigen Einsatz sind. Somit ist das Glassubstrat 110 bevorzugt
entlang einem Großteil
der Innenoberfläche 112 beschichtet,
wodurch ein erster elektrisch leitender reflektierender Oberflächenabschnitt 112a das
Licht von der Quelle durch die Linse in einer im Allgemeinen üblichen
Weise nach außen
leitet.
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Ein
zweiter oder vorgewählter
Oberflächenabschnitt 112b ist
von einem elektrisch leitenden reflektierenden Material freigehalten.
Dieses ist vielleicht am besten in den 3 und 4 dargestellt. Der
zweite Oberflächenabschnitt 112b ist
im Wesentlichen langgestreckt und wenigstens so lang wie die Länge der
Lichtquelle. Ferner ist der zweite Oberflächenabschnitt so ausgerichtet,
dass er im Wesentlichen einem allgemeinen Umriss der Lichtquelle
entspricht. Anders gesagt, der zweite Oberflächenabschnitt besitzt eine
im Wesentlichen rechteckige Form, d. h. er erstreckt sich über einen
begrenzten Abschnitt der Rotationsfläche und die rechteckige Form
besitzt abgerundete Ecken.
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In
einem geschlossenen Endabschnitt des Reflektorkörpers sind erste und zweite Öffnungen 120, 122 vorgesehen.
Die Öffnungen
sind so dimensioniert, dass sie Anschlusshülsen aufnehmen, die sich in
das Glas erstrecken und durch welche die Leiter hindurchgeführt sind.
Die Anschlusshülsen
nehmen wiederum die ersten und zweiten Befestigungs- oder Leiterdrahtanordnungen 124, 126 auf.
Obwohl in früheren
Anordnungen die erste und die zweite Leiterdrahtanordnung in Bezug
zueinander symmetrisch und im Wesentlichen symmetrisch in Bezug
auf die Achse 106 sind, ist solches in der vorliegenden
Ausführungsform
nicht der Fall. Stattdessen enthält
jede Leiterdrahtanordnung einen ersten oder Längsabschnitt 128, 130,
der sich im Wesentlichen parallel zu der Achse 106 in seinem
Verlauf von der entsprechenden Öffnung 120, 122 aus
in dem Körper
erstreckt. Ein nicht leitendes verstärktes Strukturelement 132 kann
zwischen diesen Längsabschnitten 128, 130 vorgesehen
sein, um der Anordnung größere Festigkeit
zu verleihen. In der ersten Leiterdrahtanordnung hat der Längsabschnitt 128 eine
etwas kleinere axiale Abmessung als die eines Längsabschnittes 130 der
zweiten Leiterdrahtanordnung. Ein zweiter oder Querabschnitt 134, 136 erstreckt
sich im Wesentlichen senkrecht zu den ersten Längsabschnitten der Leiterdrahtanordnungen.
Somit erstrecken sich, während
sich die ersten Abschnitte 128, 130 im Wesentlichen
parallel zu der Rotationsachse 106 erstrecken, die Querabschnitte 134, 136 im
Wesentlichen senkrecht oder radial nach außen. Jeder Querabschnitt geht
dann in einen dritten oder weiteren Längsabschnitt 138, 140 über. Die
Lichtquelle ist zwischen diesen Längsabschnitten 138, 140,
insbesondere den äußeren Leitern 142, 144 befestigt,
die sich von den Befestigungsleiterdrähten aus erstrecken und abgedichtet
zwischen gegenüberliegenden
Enden der Lichtquellenumhüllung 146 aufgenommen sind.
Die speziellen Details der Hochleistungsentladungslichtquelle sind
allgemein bekannt und bilden keinen speziellen Teil der vorliegenden
Offenbarung, sodass eine weitere Diskussion hierin für nicht
erforderlich erachtet wird.
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Gemäß weiterer
Bezugnahme auf die 1 und 2 und zusätzlicher
Bezugnahme auf 3 wird die Beziehung zwischen
den asymmetrischen Leiterdrahtanordnungen und dem zweiten Oberflächenabschnitt 112b beschrieben.
Wie vorstehend angemerkt, ist es üblich, einen Hochspannungsimpuls
insbesondere zum Starten der Lichtbogenentladung anzulegen. Eine
von den Leiterdrahtanordnungen, hier die erste Leiterdrahtanordnung 124 ist
somit näher
an dem Reflektorkörper 104 angeordnet.
Da die erste Leiterdrahtanordnung den Hochspannungsimpuls führt, ist
hier die größte Möglichkeit,
möglicherweise
einen Überschlag
zu der metallischen oder leitenden inneren reflektierenden Oberfläche 112a auszubilden.
Somit ist, wie es in 3 ersichtlich ist, der zweite
Oberflächenabschnitt 112b von
der leitenden oder reflektierenden Oberfläche freigehalten und ist in
einem mit dem Bezugszeichen 160 bezeichneten größeren Abstand
von der ersten Leiterdrahtanordnung angeordnet. Diese Abmessung 160 wird
mit der Abmessung 162 verglichen, welche eine verringerte
Länge um
die zweite Leiterdrahtanordnung 126 und den zweiten Oberflächenabschnitt 112a an
diesem Ende hat. Somit ist, obwohl die Lichtquelle im Wesentlichen
so zentriert ist, dass der Lichtbogenentladungsspalt in der Nähe oder
an dem Mittelpunkt des parabolischen Körpers sitzt, der zweite Oberflächenabschnitt 112b nicht
notwendigerweise gleichabständig
oder symmetrisch an jeder Seite der Rotationsachse 106.
Stattdessen stellt die verlängerte
Abmessung 160 einen vergrößerten Isolationswiderstand
oder Abstand für
die Hochspannung bereit, die durch die erste Leiterdrahtanordnung während der
Zündung
der Lichtbogenentladungslichtquelle verläuft. Die zweite Leiterdrahtanordnung muss
nicht so von dem leitenden reflektierenden Abschnitt 112a in
Abstand angeordnet sein.
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Es
wird verhindert, dass der lange, schmale zweite Oberflächenabschnitt 112b irgendein
ein leitendes Aluminium oder Silber darauf abgeschieden hat. Dieser
lange Abschnitt ist daher von jedem leitenden Material freigehalten,
welches ansonsten nachteilig zur internen Überschlagbildung zwischen der
Leiterdrahtanordnung und dem leitenden Reflektormaterial beitragen
könnte.
Ferner ist die Verwendung eines schmalen Bereichs ohne Reflektoroberfläche kosteneffektiver
und hat nur einen begrenzten Einfluss auf die Lichtausbeute. Obwohl
eine resultierende Lampenlichtausbeute im Vergleich zu einer Lampe
ohne einen derartigen Ausschnitt etwas niedriger ist, können die
Spezifikationen der Lampenauslegung geändert werden, um diesen Verlust
gegenüber
der anfänglichen
Spezifikation zu berücksichtigen.
Es ist auch erkennbar, dass sich der größte Teil des durch den Reflektorkörper geleiteten
Lichtes an den höheren
oder äußeren Umfangsbereichen
des Reflektorkörpers
befindet, und somit in Abstand von dem zweiten Oberflächenabschnitt.
Die Verwendung von nicht symmetrischen Leiterdrahtanordnungen verbessert
ebenfalls den Isolationswiderstand gegenüber Überschlagbildung. Wie es aus 4 ersichtlich
ist, bedeutet das Fehlen jedes reflektierenden Materials in dem
zweiten Oberflächenabschnitt 112b auch,
dass Licht durch den Reflektorkörper 104 (welcher
lichtdurchlässiges
Glas) in dem durch den zweiten Oberflächenabschnitt 112b definierten
Bereich ist, austreten kann. Dieses Licht wird einfach in einer
(nicht dargestellten) umgebenden Umhüllung, Halterung oder Ge häuse vernichtet
oder verschwendet und hat keinen Einfluss auf die Lampenauslegungsparameter.
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In
dieser speziellen Ausführungsform
ist die Hochleistungsentladungslichtquelle eine Kurzlichtbogenentladung,
d. h. mit einem Lichtbogenspalt in der Größenordnung von 3 bis 5 mm.
Obwohl sie auch mit einer Anordnung mit zwei Anschlusshülsen oder
zwei Leiterdrähten
dargestellt ist, kann auch eine Dreifuss-Befestigung dort verwendet
werden, wo zusätzliche
Festigkeit oder Robustheit erforderlich ist. Wiederum ist der zweite
Oberflächenabschnitt 112b von der
leitenden Reflektoroberfläche
freigehalten und kann entsprechend dimensioniert sein, sodass die Leiterdrahtanordnung,
die den Hochspannungsimpuls führt,
in ihrem Abstand davon einschließlich der möglichen Erstreckung über der
Stelle des dritten Leiters maximiert ist, um eine Überschlagbildung
zu verhindern. Ebenso kann die nicht symmetrische Beziehung vorteilhaft
genutzt werden, um zu der elektrischen Isolation beizutragen.
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Es
wird ferner in Betracht gezogen, dass die Lichtquelle gekippt sein
kann, um den elektrischen Abstand von der leitenden Reflektoroberfläche 112a zu
erhöhen.
Dieses wird durch die in 1 dargestellte gestrichelte
Linie 164 dargestellt. Wiederum erhöht die Kippung der Lichtquelle
den elektrischen Abstand zwischen der den Hochspannungsimpuls führenden
Leiterdrahtanordnung und dem leitenden reflektierenden Oberflächenabschnitt 112a.
Mit zusätzlicher
Bezugnahme auf 3 dürfte es sich verstehen, dass
die Lichtquelle aus einer nicht senkrechten Position gemäß Darstellung
mit durchgezogener Linie in eine gedrehte nicht senkrechte Position
dargestellt durch die gestrichelte Linie 166 gekippt sein
kann.
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Die
Aufbringung des leitenden reflektierenden Abschnittes über einen
Vakuumabscheidungsprozess oder einen anderen ge wünschten Prozess wird praktisch
durch die Modifikation der vorliegenden Offenbarung nicht beeinflusst.
Stattdessen wird eine Maske in der gewünschten Form des zweiten Oberflächenabschnittes 112b auf
die Innenoberfläche
des Glassubstrates 110 vor der Vakuumabscheidung aufgebracht.
Da eine Maskierung des Reflektors während des Vakuumabscheidungsprozesses beispielsweise
einfacher ist als ein weiteres Teil hinzuzufügen oder zu verarbeiten, um
einen verbesserten elektrischen Abstand oder eine Isolation zu erzielen,
ist sie auch kosteneffektiver als der Lösungsweg durch dichroitische
Beschichtung, der zuvor verwendet wurde, und welcher einen sekundären arbeitsintensiven
Vorgang erforderte. Ebenso ist die Maskenanordnung, die dazu führt, dass
der zweite Oberflächenabschnitt
von jedem leitenden reflektierenden Material freigehalten ist, weniger
teuer als die Hinzufügung
zusätzlicher
Komponenten zu der Lampe, um als ein Isolator zu wirken.
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Gemäß dem Verfahren
zur Herstellung der Lampenanordnung werden die Lampe und der Reflektorkörper im
Allgemeinen in einer herkömmlichen Weise
hergestellt, und ein vorgewählter
Abschnitt der Oberfläche
des Körpers
wird von einem elektrisch leitenden Reflektormaterial freigehalten,
das ansonsten die gesamte Innenoberfläche der Rotationsfläche beschichtet.
Die Lichtquelle wird dann in dem Reflektorkörper im Wesentlichen in derselben
Weise mit einer korrekten Ausrichtung der asymmetrischen Leiterdrahtanordnungen
wie vorstehend erwähnt
befestigt. Der zweite Abschnitt, der von dem reflektierenden Material
freigehalten ist, kann durch eine Maskierungstechnik oder durch
andere geeignete Techniken hergestellt werden, die zu den ersten
und zweiten Abschnitten 112a, 112b führen.
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Natürlich sind
weitere Anpassungen des zweiten Abschnittes, der von dem leitenden
reflektierenden Material freigehalten ist, zulässig, aber ein Fachmann auf
diesem Gebiet wird erkennen, dass der durch den zweiten Oberflächenabschnitt
umfasste oder definiert Oberflächenbereich
so dimensioniert wird, dass der Bereich einen Überschlagbildung wie vorstehend
beschrieben verhindert. Somit muss, obwohl es bekannt ist, dass
kleine Bereiche auf einer Reflektoroberfläche von reflektierendem Material freigehalten
werden können
(z. B. kleine Bereiche von einem Abschnitt um die Schenkel, um zu
verhindern, dass Streulicht zurückgestreut
wird, da dieser Bereich tendenziell nicht glatt ist) der Bereich
ausreichend groß dimensioniert
werden, und mit der Lampe und den Betriebsparametern mit der Kenntnis
korrelieren, dass der dem Startvorgang der Lampe zugeordnete Hochspannungsimpuls
möglicherweise
eine Überschlagbildung
verursachen kann.
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Die
Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben. Offensichtlich werden Modifikationen und Änderungen
anderen Personen beim Lesen und Verständnis der vorstehenden detaillierten
Beschreibung möglich erscheinen.
Die Erfindung soll als alle derartigen Modifikationen und Änderungen
umfassend betrachtet werden.
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Es
wird eine Lampe 100 bereitgestellt, die eine Lichtquelle 102 enthält, die
für den
Start Hochspannung erfordert. Ein Reflektorkörper 104 enthält eine
elektrisch leitende reflektierende Oberfläche 112, die so ausgerichtet
ist, dass sie Licht von der Lichtquelle empfängt und das Licht in eine gewünschte Richtung
leitet. Ein vorgewählter
Oberflächenabschnitt 112b des
Reflektorkörpers
ist von der elektrisch leitenden reflektierenden Oberfläche freigehalten.
Erste und zweite Leiterdrahtanordnungen 124, 126,
die funktionell der Lichtquelle zugeordnet sind, und die ihr Energie
zuführen,
verlaufen durch Öffnungen
in dem Reflektorkörper.
Die Leiteranordnungen sind von dem elektrisch leitenden reflektierenden
Oberflächenabschnitt
des Reflektorkörpers durch
den vorge wählten
Oberflächenabschnitt,
der von dem reflektierenden Material freigehalten ist, in Abstand
angeordnet, um eine Überschlagbildung auszuschließen. Asymmetrische
Leiterdrahtanordnungen können
ebenfalls vorteilhaft zur Vergrößerung des
elektrischen Abstandes genutzt werden.
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- 100
- Lampe/Lampenanordnung
- 102
- Lichtquelle,
HID/CMH
- 104
- Reflektorkörper
- 106
- Rotationsachse
- 108
- Linse
- 110
- Glassubstrat
- 112
- Innere
Reflektoroberfläche
- 112a
- Erster
Oberflächenabschnitt
(reflektierend)
- 112b
- Zweiter
Oberflächenabschnitt
(freigehalten)
- 120
- Erste Öffnung
- 122
- Zweite Öffnung
- 124
- Erste
Träger/Leiterdrahtanordnung
- 126
- Zweite
Träger/Leiterdrahtanordnung
- 128
- Erster
Längsabschnitt
- 130
- Erster
Längsabschnitt
- 132
- Strukturelement
- 134
- Zweiter
Längsabschnitt
- 136
- Zweiter
Längsabschnitt
- 138
- Dritter
Längsabschnitt
- 140
- Dritter
Längsabschnitt
- 142
- Äußerer Leiter
- 144
- Äußerer Leiter
- 146
- Umhüllung
- 160
- Verlängerte Abmessung
- 162
- Abmessung
- 164
- Kippung
- 166
- Drehung