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Technisches Gebiet
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Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dies sind insbesondere Hochdruckentladungslampen mit keramischem Entladungsgefäß und Metallhalogenidfüllung.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 1 652 212 und
WO 2006/081804 ist eine Reflektorlampe bekannt, die eine Einbaulampe verwendet, basierend auf einem keramischem Entladungsgefäß mit Metallhalogenidfüllung.
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Bei Metallhalogenid-Reflektorlampen ohne Blendschutzsystem, welche mit runden oder ovalen Brennern bestückt sind, strahlt ein Teil des Lichts in den Reflektorhals und läuft sich dort wegen des typischerweise steilen Einfallswinkels tot. Ein enger Halsdurchmesser, zusätzlich in die Halsöffnung eingebrachte Reflektorflächen aber auch zylindrische Brennergeometrien wirken positiv auf den Lichtverlust durch die Halsöffnung. Farbinhomogenität bedingt durch Füllungssumpf im Brenner kann zum Teil durch geeignete Reflektorkurven kompensiert werden. Ebenso durchmischen strukturierte Reflektorabdeckscheiben das Licht mit den unterschiedlichen Spektren und homogenisieren so die Farbverteilung.
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Bei Reflektorlampen mit Blendschutzsystem wird der in die Blendschutzkappe strahlende Lichtanteil durch eine absorbierende Oberfläche vernichtet, um eine Rückstrahlung auf den Einschmelzbereich des Brenners zu reduzieren. Alle hier genannten Mechanismen können auch bei Leuchten mit und ohne Blendschutzsystem analog auftreten, die mit Metallhalogenid-Lampen bestückt sind.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mit Reflektor zusammenwirkende Lampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit hohem Wirkungsgrad auf Basis einer keramischen Einbaulampe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Bei bekannten Metallhalogenid-Reflektorlampen, besonders Reflektorlampen mit Blendschutzsystem, geht ein großer Teil des vom Brenner abgestrahlten Lichts verloren, da es weder direkt auf die aktive Reflektorfläche fällt, noch direkt in Nutzrichtung abgestrahlt wird. Durch diesen Effekt wird ein Teil des sonst sehr guten Wirkungsgrades von runden Brennergeometrien vernichtet. Dies bedingt bei leistungsmäßig grenzwertig dimensionierten Konstruktionen ein hohes Ausfallrisiko durch thermische Überlastung. Weiterhin ist bei Metallhalogenid-Reflektorlampen der störende Effekt von Farbinhomogenitäten einer angestrahlten Fläche bekannt. Dies gilt vor allem bei horizontaler Brennlage, bedingt durch die selektive Farbtransmission der vom Entladungsbogen ausgehenden Lichtstrahlung durch den Metallhalogenid-Füllungssumpf. Dieser Effekt wird stärker, wenn die Brennergeometrie eine Ablagerung des Füllungssumpfes in Hauptstrahlengang unterstützt. Bei runden oder ovalen Brennerformen ist das gerade der Fall. Alle diese Mechanismen können auch bei Leuchten auftreten, die mit Metallhalogenid-Lampen bestückt sind, unabhängig davon, ob ein Reflektor verwendet wird, oder ob der Reflektor separat von der Lampe montiert ist.
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Das keramische Entladungsgefäß setzt sich erfindungsgemäß zusammen aus einem Mittelteil, das insbesondere zylindrisch ist, und zwei Enden. Diese Enden sind asymmetrisch gestaltet. Das erste Ende behält den Durchmesser des Mittelteils im wesentlichen bei. Es ist in bekannter Art und Weise mit einem Stopfen verschlossen. das zweite Ende verjüngt sich zu einer Kapillare. Insbesondere ist der sich verjüngende Endabschnitt halbschalenartig geformt, insbesondere halbkugelartige oder kugelsegment-artig ausgebildet oder auch ellipsensegment-förmig ausgebildet.
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Insbesondere hat das keramische Entladungsgefäß eine Kegelform und zwei Stopfen, wobei die Kegelseite ein Kreissegment, ein Parabolsegment oder eine Freiformlinie sein kann.
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An den Stopfen befinden sich die Kapillare mit den Elektrodendurchführungen.
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Der Stopfen hat insbesondere eine größere Wanddicke WDS als der Brennerkörper, dessen wanddicke mit WDK bezeichnet ist.
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Der Brenner selbst kann ein- oder mehrteilig sein.
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Durch die oben beschriebenen möglichen Merkmale ergeben sich verschiedene Ausführungsformen. Insbesondere kann die Lampe eine Reflektorlampe sein oder eine Metallhalogenidlampe mit asymmetrischem Brenner in einer Leuchte.
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Durch geeignete Formausprägung des Brennerkörpers wird die Abstrahlung für Reflektorlampen optimiert. Darüber hinaus kann durch Ausprägung eines cold spots, welcher nicht im Hauptstrahlengang des Lichtes liegt, die Ausbildung von Farbinhomogenitäten vermindert werden. Bei MH-Reflektorlampen ohne Blendschutzsystem kann eine Keramik mit einem Stopfen, welcher zum Reflektorhals ausgerichtet ist, die Strahlung in den Hals verringern und das Kondensat außerhalb des gewünschten Abstrahlbereiches halten. Zur Reflektoröffnung hin ist ein Endabschnitt der Brennerkeramik kugelförmig, oval oder in einer der Reflektorkontur angepassten Freiformlinie ausgebildet, um eine möglichst homogene Abstrahlung in den Nutzbereich des Reflektors zu ermöglichen.
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Bei Reflektorlampen mit Blendschutzsystemen kann eine derartige Brennerkeramik mit dem Stopfen in Richtung zum Blendschutz hin montiert werden. Die Vorteile für den Reflektorhalsbereich gehen dabei jedoch verloren.
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Eine weitere Ausführungsform ist eine Brennerkeramik, welche zwei Stopfen besitzt und einen Entladungskörper, der einem Kugelsegment, einem Kegel mit einer parabelförmigen Kurve oder einer Freiformlinie entspricht. Hierdurch kann die Verluststrahlung in Reflektorhals und Blendschutzsystem verringert werden, so daß sich ein cold spot außerhalb des Hauptstrahlungsbereiches ausbildet.
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Folgende Parameter können durch die beschriebene Konstruktion verbessert werden: Effizienz von Reflektorlampen, Reduzierung von thermischen Ausfällen, höhere Lampenleistung in gleicher Bauform, Wegfall von Stickstofffüllungen in Außenkolben von Komponentenlampen, Homogenität der Farbverteilung in Abstrahlrichtung, Homogenität der Lichtverteilung in Abstrahlrichtung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 ein keramisches Entladungsgefäß, das asymmetrisch aufgebaut ist, im Schnitt (1a) und Perspektive (1b);
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2 eine Reflektorlampe mit derartigem Entladungsgefäß;
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3 eine Reflektorlampe mit derartigem Entladungsgefäß;
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines keramischen Entladungsgefäßes im Schnitt (4a) und Perspektive (4b);
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Reflektorlampe mit dem Entladungsgefäß aus 4.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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In 1 ist eine Metallhalogenidlampe gezeigt. Es handelt sich um eine 70 W Lampe mit einem keramischen Entladungsgefäß 1.
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Die Brennerkeramik 1 setzt sich aus einem zylindrischen Mittelteil 2 und zwei Endabschnitten zusammen. Der erste stumpfe Endabschnitt 3 behält den konstanten Durchmesser des Mittelteils bei und ist mit einem Stopfen 4 verschlossen. Dieser kann direkt eingesintert oder mittels Glaslot verbunden sein. Am Stopfen 4 setzt eine Kapillare 5 integral oder separat an. Der zweite Endabschnitt 6 ist spitz zulaufend und verjüngt sich ebenfalls zu einer Kapillare 5 hin. Die Form des zweiten spitzen Endabschnitts 6 ist kugelsegment-förmig. Im konkreten Fall ist es eine kugelförmige Halbschale.
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Die Form des zweiten Endabschnitts 6 kann aber auch ellipsensegment-förmig sein oder teilelliptisch oder halbkugelsegmentförmig.
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Dabei ist das Entladungsgefäß aus Gründen der einfachen Herstellung aus zwei Teilen zusammengesetzt, die über eine zentrale Naht 7 miteinander verbunden sind.
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2 zeigt eine Reflektorlampe
10 mit Blendschutz
11. In diesem Ausführungsbeispiel ist das stumpfe Ende
3 des Entladungsgefäßes
1 zur Öffnung
12 des Reflektors
13 ausgerichtet. Das Entladungsgefäß
1 ist von einem Außenkolben
14 umgeben und darin mittels eines Gestells
15 gehaltert. Der Außenkolben
14 ist zusätzlich als Explosionsschutz von einer Hülle
35 aus Glas, im wesentlichen ein zylindrisches Rohr, umgeben, an dem öffnungsseitig eine Blendschutzkappe
16 sitzt. Am öffnungsfernen Ende sitzt ein Sockel
17, der außer der Einbaulampe eine metallische Reflektorkontur
18 mit Hals
19 haltert. Eine derartige Anordnung ist im Prinzip bereits bekannt, siehe
WO 2006/081804 .
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Besondere Vorzüge erhält eine Lampe dieser Bauart durch den Umstand, dass sie in einer Reflektorlampe 10 auch ohne Blendschutz und Hülle verwendet werden kann, siehe 3. Dazu genügt es, das Entladungsgefäß 1 genau umgekehrt in den Reflektor 13 einzubauen. Der spitze Endabschnitt 6 zeigt jetzt zur Öffnung 12, der stumpfe Endabschnitt 3 zum Sockel 17. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Entladungsgefäß 1 einstückig ohne Naht ausgeführt. Dabei ist der Stopfen 4 integral mit dem restlichen Entladungsgefäß. In diesem Fall geschieht das Befüllen und das Einbringen der zweiten Elektrode durch den Stopfen 4, wobei die Kapillare dafür entsprechend weit ausgelegt sein muss. Dies ist in der schematischen Zeichnung nicht extra berücksichtigt.
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Schließlich zeigt 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entladungslampe. Das keramische Entladungsgefäß 20 ist bevorzugt aus Al2O3 wie an sich bekannt und kann Zusätze enthalten. Andere Keramiken wie Saphir, Dy2O3 oder AlN können ebenfalls verwendet werden.
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In diesem Ausführungsbeispiel hat das Entladungsgefäß 20 grundsätzlich eine Kegelform. D. h. der Durchmesser nimmt vom spitzen Endabschnitt 21 bis zum stumpfen Endabschnitt 22 oder bis zu einem gewissen Punkt vor dem stumpfen Endabschnitt kontinuierlich zu. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Entladungsgefäß zwei asymmetrische Stopfen 23 und 24, wobei der spitze Endabschnitt 21 insbesondere als ein Kreissegment, ein Parabolsegment oder mit einer Freiformkontur geformt sein kann.
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Der stumpfe Stopfen 23 ist wie an sich bekannt als Kreisring geformt. Der spitze Stopfen 24 hat zwar ebenfalls eine gerade Stirnfläche 25 wie der stumpfe Stopfen, jedoch eine Seitenwand 26, die nach außen hin abgeschrägt ist. Die Kapillare 27 ist integral an den Stopfen angeformt.
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An den Stopfen 23, 24 sind beide Kapillaren 27, 28 integral angeformt und beinhalten eine Bohrung 29 für die Elektroden und Durchführungen. Dabei ist zur Entladung hin ein Sackloch 30 ausgespart.
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Der Innendurchmesser des Entladungsgefäßes sollte bevorzugt von Stirnfläche zu Stirnfläche um 5 bis 35% zunehmen, aus Gründen der Stabilisierung der Entladung ist insbesondere eine Verjüngung im Bereich 10 bis 25% vorteilhaft.
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Der stumpfe Stopfen 23 hat u. U. eine größere Wanddicke WDS als der Brennerkörper, dessen Wandstärke WDK ist. Dabei sollte gelten: WDS ist mindestens gleich WDK, insbesondere gilt: WDS ist bis zu 3 mal so dick wie WDK. Der stumpfe Stopfen kann insbesondere ein sog. Top-Hat Design aufweisen, also einen Anschlag für das offenen Ende des Entladungsgefäßes.
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Der Brenner incl. der Kapillaren kann ein-, zwei- oder auch mehrteilig sein.
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Durch die oben beschriebenen möglichen Merkmale ergibt sich eine Vielzahl von Ausführungsformen, die zu jeder gewünschten Anwendung maßgeschneidert werden kann. Eine Anwendungsmöglichkeit einer Metallhalogenid-Lampe mit asymmetrischem Brenner ist der direkte Einbau in eine Leuchte. Diese muss nicht unbedingt einen Reflektor aufweisen, da diese Art Einbaulampe alle möglichen thermischen Probleme in einer Leuchte lösen kann.
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Durch geeignete Formausprägung des Brennerkörpers wird die Abstrahlung für Reflektorlampen optimiert. Darüber hinaus kann durch bewusste Ausbildung des cold spots 9, welcher nicht im Hauptstrahlengang des Lichtes liegt, in der Ecke des stumpfen Stopfens die Ausbildung von Farbinhomogenitäten vermindert werden und damit ein lange unbefriedigend mit anderen Mitteln gelöstes Problem endlich aus der Welt geschafft werden, siehe dazu
DE 10 2004 058 750 . Erfindungsgemäß wird dieses Problem nicht mehr geschickt durch Gestaltung des Reflektors kaschiert, sondern wirklich gelöst.
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Bei Metallhalogenid-Reflektorlampen ohne Blendschutzsystem, siehe 3, ist z. B. der stumpfe Stopfen 23 zum Reflektorhals ausgerichtet. Dies verringert die Strahlung in den Reflektorhals 19 und hält das Kondensat außerhalb des gewünschten Abstrahlbereiches. Zur Reflektoröffnung 8 hin ist das Entladungsgefäß kugelförmig, oval oder in einer der Reflektorkontur angepassten Freiformlinie ausgebildet, um eine möglichst homogene Abstrahlung in den Nutzbereich des Reflektors zu ermöglichen.
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Bei Reflektorlampen mit Blendschutzsystemen, siehe 2 wird eine derartige Brennerkeramik mit dem stumpfen Stopfen in Richtung Blendschutz montiert. Die Vorteile für den Bereich des Reflektorhalses gehen dabei allerdings verloren.
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Eine weitere Ausführungsform, 5, ist eine Reflektorlampe 32 mit dem Entladungsgefäß der 4. Es hat eine Brennerkeramik mit zwei Stopfen. Das Entladungsgefäß hat einen spitzen Endabschnitt, der insbesondere einem Kugelsegment, einem Kegel mit einer parabelförmigen Kurve oder einer Freiformlinie entspricht. Hierdurch kann die Verluststrahlung in Reflektorhals und Blendschutzsystem verringert werden und sich ein cold spot 9 außerhalb des Hauptstrahlungsbereiches ausbilden. Das stumpfe Endabschnitt ist zur Öffnung des Reflektors gewandt. Zwar besitzt der spitze Stopfen 24 aufgrund seiner ebenen Stirnfläche 25 ebenfalls eine Ecke 19. Da hier aber der radiale Abstand zur Elektrode viel kleiner als beim Stumpfen Stopfen 23 ist, ist der cold spot trotzdem eindeutig festgelegt.
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Als Füllung eignen sich bekannte Metallhalogenid-Systeme wie Seltenerd-Metallhalogenide, Na-Jodid, Ca-Jodid, Thalliumjodid etc., mit oder ohne Hg sowie Edelgas.
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Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:
- 1. Metallhalogenid-Entladungslampe mit einem eine Metallhalogenid-Füllung enthaltenden Entladungsgefäß aus Keramik, mit einem rohrförmigen Mittelteil und zwei Endabschnitten, die asymmetrisch gestaltet sind, in denen jeweils ein Elektrodensystem gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster spitzer Endabschnitt sich vom Mittelteil aus gesehen verjüngt, während ein zweiter stumpfer Endabschnitt vom Mittelteil aus gesehen entweder in seinen Abmessungen konstant bleibt oder sich verbreitert, wobei zumindest im stumpfen Ende ein Stopfen eingesetzt ist.
- 2. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil zylindrisch ist, wobei der stumpfe Endabschnitt den Durchmesser des Mittelteils beibehält.
- 3. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Endabschnitt eine Kontur aufweist, die sich wie ein Segment einer Kugel, eines Ellipsoids oder Paraboloids verjüngt.
- 4. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Entladungsgefäßes vom spitzen Endabschnitt zum stumpfen Endabschnitt kontinuierlich oder abschnittsweise zunimmt.
- 5. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spitze Endabschnitt mit Hilfe eines Stopfens realisiert ist.
- 6. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Stopfen schräg nach außen geneigte Seitenwände aufweist.
- 7. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe in einem Reflektor eingebaut ist.
- 8. Metallhalogenid-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor keinen Blendschutz aufweist.
- 9. Leuchte mit eiern Metallhalogenid-Entladungslampe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1652212 [0002]
- WO 2006/081804 [0002, 0029]
- DE 102004058750 [0039]
