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Technisches Gebiet
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Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen für Allgemeinbeleuchtung oder für fotooptische Zwecke.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2009 047 861 ist eine Hochdruckentladungslampe mit Entladungsgefäß bekannt, bei der eine Zündhilfe am Ende des Entladungsgefäßes verwendet wird.
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Für die Zündung von Hochdruckentladungslampen müssen freie Elektronen im Entladungsgefäß erzeugt werden. Bisher wurde dies durch radioaktives Krypton85 im Füllgas gelöst. Gasentladungslampen ohne Radioaktivität im Füllgas lassen sich deutlich zuverlässiger zünden, wenn Zündhilfen verwendet werden
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Wenn die Lampengeometrie eine zusätzliche Lichtquelle wie ein UV-Enhancer nicht zuläßt, kann manchmal eine Entladung in einem Außenkolben als UV-Lichtquelle genutzt werden, siehe
US 2003034738 ,
WO 2008007284 . Durch eine geeignete Wahl des Gases im Aussenkolben weist die Aussenkolbenentladung meist eine geringere Zündspannung als die Lampe auf. Allerdings sind diese Spannungen immer noch höher als die Zündspannungen von mit radioaktivem Krypton85 gefüllten Lampen.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, deren Zündung mit einfachen kostengünstigen Mitteln sichergestellt ist.
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Dies gilt insbesondere für Metallhalogenidlampen, wobei das Material des Entladungsgefäßes Keramik oder Quarzglas sein kann.
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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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Die Erfindung betrifft Hochdruckentladungslampen mit einem Entladungsgefäß aus Quarzglas oder Keramik, mit Außenkolben. Die Erfindung betrifft insbesondere Entladungslampen, die mit Hilfe eines Zündpulses in Höhe von typisch 4 bis 5 kV gestartet werden, mit
- – einem Entladungsgefäß aus Quarzglas oder Keramik
- – ohne radioaktive Beimischungen im Entladungsgefäß
- – einem gasgefüllten Außenkolben
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Beschrieben wird eine Lösung, die durch einen einfachen, kostengünstigen Aufbau eine wirkungsvolle Zündung derartiger radioaktivitätsfreier Lampen gerade bei vergleichsweise geringen Zündpulsen gewährleistet.
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Vor allem betroffen sind Entladungslampen für die Allgemeinbeleuchtung, die in der Regel einen gasgefüllten Außenkolben haben und für Lebensdauern von 6000h oder mehr ausgelegt sind.
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Derartige Hochdruckentladungslampen werden mit Hilfe spezieller Zündgeräte gestartet. Die Zündeigenschaften dieser Zündgeräte sind durch entsprechende Normen festgelegt. Die Bedingungen im Entladungsgefäß (Volumen, Elektrodenabstand, Füllgas, Fülldruck, Hg-Menge, Menge und Art der Metallhalogenide) müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass die Lampe bei den festgelegten Zündbedingungen sicher zündet. Darüber hinaus steigt mit zunehmender Lebensdauer die notwendige Spannung zur Zündung an. Dies kann dazu führen, dass alte Lampen an konventionellen Zündgeräten nicht mehr starten. Die Zündfähigkeit muss jedoch über die gesamte Lebensdauer gewährleistet sein.
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Die Erfindung beschreibt eine Lösung, die eine sichere Zündung für Hochdruckentladungslampen gewährleistet.
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Für die zuverlässige Zündung von Krypton85-freien Hochdruckentladungslampen wird UV-Strahlung eingesetzt.
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Wenn die Lampengeometrie eine zusätzliche Lichtquelle nicht zuläßt, kann eine Entladung in einem Außenkolben als UV-Lichtquelle genutzt werden. Von Vorteil ist dabei eine dielektrisch behinderte Entladung, bei der nur eine Zündhilfselektrode in Kontakt mit dem Außenkolbengas ist. Es ist von Vorteil für die Zündspannung der Außenkolbenentladung, wenn freie Elektronen durch Feldemission erzeugt werden können. Dazu müssen auf der Zündhilfselektrode hohe elektrische Felder erzeugt werden. Ziel der Erfindung ist es auf kostengünstige Weise Feldstärkemaxima im Aussenkolben zu erzeugen.
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Eine weitere Reduktion der Zündspannung im Außenkolben kann durch Nutzung der Feldemission von Elektronen aus der Zündhilfselektrode erreicht werden. Dazu muss auf der Zündhilfselektrode eine möglichst hohe Anzahl von Orten mit hoher elektrischer Feldstärke erzeugt werden.
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Feldstärkemaxima entstehen auf der Zündhilfselektrode an Orten mit starker Oberflächenkrümmung. Dies können bei der Herstellung entstehende Spitzen oder Grate sein. Diese sind häufig schlecht reproduzierbar. Bei den häufig verwendeten Zündhilfsdrähten entstehen diese Grate nur an den Enden. Nur kleine Flächen tragen daher zum Start der Außenkolbenentladung bei, sie ist daher nur wenig effektiv.
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Die
US 6624580 beschreibt, dass ein geeignetes Außenkolbenfüllgas mit Hilfe einer dielektrisch behinderten Entladung so angeregt werden kann, dass ausreichend UV-Strahlung für die Zündung der Lampe erzeugt wird. Die dafür notwendigen Zündspannungen liegen jedoch im Bereich von 10 bis 20 kV, so dass auch dieses Verfahren für Entladungslampen nicht angewandt werden kann, die bei einem Zündpuls von 3–5 kV starten müssen
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Voraussetzung für die vorliegende Erfindung ist, dass der Außenkolben der Lampe mit einem Gas gefüllt ist, das geeignet ist, eine Koronaentladung auszubilden, z.B. Ar, Xe oder auch Luft aber auch andere Gase oder Gasmischungen. Der Fülldruck kann dabei zwischen 1 bar und 0,1 mbar betragen. Alternativ kann ein Entladungsgefäß auch direkt an Luft, d.h. ohne Außenkolben betrieben werden.
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Ein geeigneter Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, dass außen am Ende des Entladungsgefäß möglichst nahe zur Elektrode eine elektrisch leitende Anordnung angebracht wird, die eine oder mehrere sehr kleine Radien oder scharfe Kanten aufweist und mit der Stromzuführung der Gegenelektrode elektrisch leitend verbunden ist (kontaktierte Variante). Alternativ kann die Zündhilfsanordnung auch mit einer gleichartigen Anordnung auf der anderen Seite des Entladungsgefäß elektrisch leitend verbunden sein ohne Kontakt zu einer der beiden Stromzuführen (kapazitiv gekoppelte Variante).
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Eine besonders einfache Form der Erfindung in der kontaktierten Variante sieht vor, einen dünnen Draht so an einem Enden des Entladungsgefäß anzubringen, dass das Drahtende möglichst nahe an der einen Elektrode positioniert und das andere Drahtende mit der Stromzuführung der Gegenelektrode verbunden wird. Ein enger Kontakt im mittleren Bereich des Entladungsgefäß ist nicht notwendig.
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Als kapazitiv gekoppelte Variante wird ein Draht so an beiden Enden des Entladungsgefäß positioniert, dass jedes Drahtende möglichst dicht an eine Elektrode gebracht wird. Alternativ werden an beiden Enden des Entladungsgefäß Folien oder Bleche wie oben beschrieben angeordnet und miteinander verbunden.
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Darüber hinaus ist ein asymmetrischer Aufbau möglich, der nur auf der einen Seite des Entladungsgefäß eine Anordnung zur Ausbildung der Koronaentladung vorsieht und auf der anderen Seite eine möglichst effektive kapazitive Kopplung realisiert.
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Die Erfindung ermöglicht sehr einfache technische Anordnungen, mit denen Entladungslampen mit oben erwähnten Eigenschaften sicher an Zündgeräten mit einem Zündpuls von 3–5 kV zünden. Besonders vorteilhaft kommt sie bei natriumhaltigen Lampen in der kapazitiv gekoppelten Variante zum Einsatz.
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Die erfindungsgemäße Zündhilfe ist deutlich wirkungsvoller als eine ähnlich aufgebaute herkömmliche Zündhilfe, da sich die Koronaentladung an der Struktur einer Zündhilfe bereits bei geringeren Spannungen ausbildet als eine dielektrisch behinderte Entladung im Brennerinnenraum.
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Die Wirksamkeit einer Zündhilfe bei gequetschten Brennern ist oft nicht sehr hoch, da die Zündhilfsanordnung um die gesamte Quetschung herumgeführt werden muss und die Quetschung eine große Querschnittsfläche ausfüllt, so dass die induzierten elektrischen Felder nur klein sind. Besser geeignet sind daher Einschmelzungen. Die vorgestellt Erfindung ermöglicht es, eine Zündhilfe gezielt an die Stelle zumindest einer Folie im Ende des Entladungsgefäßes zu positionieren, so dass hier ein vergleichsweise großes elektrisches Feld induziert wird.
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Bei den bekannten Bauformen von Zündhilfen ist der Abstand zwischen Elektrode und Wandinnenfläche des Entladungsgefäß im Bereich der Zündhilfe für die Wirksamkeit entscheidend, da in diesem Bereich eine Entladung induziert wird. Insbesondere bei einem Entladungsgefäß aus Quarzglas ist dieser Abstand jedoch nur schwer reproduzierbar herzustellen. Daraus folgt, dass auch die Wirksamkeit der Zündhilfe entsprechenden Schwankungen unterliegt. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Entladung außerhalb des Entladungsgefäß erzeugt. Der dabei relevante Abstand zur Außenwand des Entladungsgefäß ist einfach einzustellen und leicht fertigungstechnisch konstant zu halten.
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Die Konstruktion der Zündhilfe ist sehr einfach und kostengünstig, da beispielsweise nur ein dünner Draht benötigt wird. Durch das Anbringen außen auf dem Entladungsgefäß können sowohl Brenner als auch Außenkolben nach den herkömmlichen Verfahren ohne Änderung hergestellt werden.
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Das Zündhilfsbauteil berührt das Entladungsgefäß nur an den Enden, so dass es keiner so hohen Temperaturbelastung ausgesetzt ist, wie Bauteile, die im mittleren Bereich Kontakt zum Entladungsgefäß haben. Damit wird die Materialauswahl vereinfacht.
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Da es sich bevorzugt um einen dünnen Draht handelt, wird das aus dem Entladungsgefäß austretende Licht deutlich weniger abgeschirmt als bei anderen Zündhilfskonstruktionen.
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Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:
- 1. Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, mit einem Entladungsgefäß, das von einem Außenkolben umgeben ist, insbesondere wobei der Außenkolben mit ionisierbarem Gas gefüllt ist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden mit Abdichtungen aufweist, in denen Elektroden befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündhilfe im Außenkolben untergebracht ist, wobei die Zündhilfe einen lokalen Feldverstärker in Gestalt mindestens einer Spitze oder Kante oder Struktur mit kleinem Krümmungsradius aufweist, wobei die Zündhilfe im umgebenden Gas eine Korona-Entladung erzeugt, die UV-Strahlung in das Entladungsgefäß abgibt.
- 2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ausgewählt ist aus der Gruppe Edelgase, Luft, Stickstoff oder Mischungen davon, insbesondere Ar, Xe oder Luft.
- 3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe der Abschnitt eines Drahtes oder ein Drahtstück ist, wobei die Zündhilfe im Querschnitt eine Gestalt aufweist, die Kanten besitzt, insbesondere ein Vieleck mit geraden oder geschwungenen Abschnitten, oder ein Drahtabschnitt, der im Querschnitt rund ist und über einen Teilkreis eine Struktur mit Kanten oder Spitzen aufweist.
- 4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Feindraht mit einem Durchmesser von 5 bis 400 µm, bevorzugt 10 bis 150 µm, ist.
- 5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe eine Anflachung auf einem Draht ist.
- 6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe ein mit zumindest einem Abschnitt eines Drahtes zusammenwirkendes Hilfsteil ist, insbesondere eine mittels des Drahtes am Ende des Entladungsgefäßes gehaltene Folie oder ein auf den Draht aufgesponnener Feindraht mit einem Durchmesser von 5 bis 400µm, bevorzugt 10 bis 150 µm.
- 7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe galvanisch oder kapazitiv gekoppelt ist.
- 8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Material aufweist, das eine niedrige Elektronenaustrittsarbeit aufweist.
- 9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe zumindest in Höhe einer Folie im Bereich des Endes des Entladungsgefäßes angebracht ist.
- 10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündhilfe ein gewalzter Draht ist, der insbesondere verdrillt ist.
- 11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas im Außenkolben einen Kaltfülldruck von 0,1 mbar bis 1 bar, bevorzugt bis 200 mbar, aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 eine Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfe, erstes Ausführungsbeispiel (1a) und Detailansicht des Clips dazu (1b und 1c);
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2 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Zündhilfe;
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zündhilfe (3a bis 3d);
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zündhilfe(4a bis 4h);
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zündhilfe;
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6 ein Diagramm, das die Zündspannung mit und ohne Zündhilfe verglicht;
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7 ein Ausführungsbeispiel für eine kapazitive Zündhilfe;
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8 bis 10 weitere Ausführungsbeispiele für kapazitive Zündhilfen.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau einer Hochdruckentladungslampe 1 mit Zündhilfe 12. Sie besitzt ein Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, das in einem Außenkolben 3 untergebracht ist. Der Außenkolben ist mit Argon bei 0,1 bis 1 bar Kaltfülldruck gefüllt, bevorzugt bis 200 mbar. Die äußeren Zuführungen 4 des Entladungsgefäßes, die Elektroden 14 im Innern kontaktieren, sind mit zwei Gestelldrähten 5 und 6 verbunden. Ein kurzer Gestelldraht 5 führt zu einer ersten Folie 7 in einer Quetschung 8 des Außenkolbens. Ein langer Gestelldraht 6, häufig Bügeldraht genannt, führt zu einer zweiten Folie 7 in einer zweiten Quetschung 8. Das Entladungsgefäß 2 besitzt eine Füllung aus einem ionisierbaren Gas, in der Regel Argon oder Xenon, Quecksilber und Metallhalogeniden, wie an sich bekannt.
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Eine Zündhilfe, siehe 1b und 1c, hier in Form eines Clips 12, ist als Manschette um eine erste Quetschung 8 des Entladungsgefäßes gelegt und über ein Winkelstück 15 mit dem Bügeldraht 6 verbunden. Der Clip 12 hat ein Rahmenteil 16, das wie der Rahmen eines Bildes geformt ist, mit zwei Schmalseiten 17 und zwei Längsseiten 18. An jeder Seite sitzt etwa in der Mitte eine nach innen in den Hohlraum des Rahmens zeigende federnde Lasche 19 und 29, um den Clip an die Quetschung anzupressen, wie an sich bekannt. Die Laschen sind paarweise gegensinnig aus der Ebene des Rahmens 16 herausgebogen. Um eine Koronaentladung im Außenkolben zu induzieren, weist der Clip zusätzlich ein kurzes Drahtstück 20 auf, das an einer Lasche 29, die eine Breitseite 18 fixiert und in Richtung Entladungsvolumen abgebogen ist, angebracht ist und über diese hinaus in Richtung Entladungsvolumen ragt. Die freie Spitze 22 des Drahtstücks induziert eine Korona-Entladung im umgebenden Gas im Außenkolben. Unterstützt wird diese Korona-Entladung noch dadurch, dass das kurze Drahtstück 20 ganz oder abschnittsweise eine Prägestruktur besitzt, wie in 3 näher erläutert.
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2 zeigt eine ähnliche Lampe 1, bei der gleichartige Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel hat dieses Ausführungsbeispiel keinen Clip. Vielmehr besitzt der Bügeldraht 6 einen strukturierten Abschnitt 22, der direkt als Zündhilfe dient. Die Prägestruktur oder aufgebrachte Struktur des Abschnitts 22 induziert eine Korona-Entladung im umgebenden Gas im Außenkolben. Der Abschnitt 22 besitzt eine Prägestruktur, wie in 3 näher erläutert.
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3 zeigt Ausführungsbeispiele des Abschnitts
22, bei dem Spitzen und Grate auf einem Abschnitt
22 eines Drahtstücks
20 bzw. des Bügeldrahts
6 oder des kurzen Drahts
5 erzeugt werden mit Hilfe einer Prägestruktur. Dies kann in Form einer Rändelung, einer Schabung, siehe dazu die Technik wie in
DE 20 2006 016 189 U1 beschrieben, Sandstrahlen oder eines anderen Verfahrens der Oberflächenstrukturierung kostengünstig aufgebracht werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass keine nennenswerte lokale Querschnittsverringerung des Drahtes und damit eine reduzierte mechanische Stabilität damit einhergeht. Der besondere Vorteil dieses Verfahrens der Prägung ist, dass es sich um eine an sich gut bekannte Technik handelt, die gut reproduzierbar ist und auf die konkrete Anforderung genauestens eingestellt werden kann. Bei einer Anwendung auf das Drahtstück
20 des Clips spielt die mechanische Stabilität nur eine untergeordnete Rolle, verglichen mit einer Anwendung auf den Bügeldraht
6.
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3a zeigt einen im Querschnitt quadratisch geformten Abschnitt 22, insbesondere als Abschnitt der Stromzuführung 6. Dabei sind an gegenüberliegenden Seiten Querrillen 30 in jeweils gleicher Höhe angebracht. In 3d ist die Konstruktion ähnlich, jedoch sind die Querrillen 30 jeweils versetzt zueinander angebracht. In 3c sind Querrillen 30 als V-förmige Kerben jeweils abwechselnd auf verschiedenen Seiten des quadratisch geformten Drahtes angebracht. In 3b ist ein im Querschnitt runder bzw. scheibenförmiger Abschnitt 22, also mit dem allgemeinen üblichen Querschnitt, gezeigt. Die Querrillen 30 sind hier seitlich angebrachte Kerben, die einander gegenüberliegen, ähnlich wie bei einer Hühnerleiter. Im Prinzip genügen auch Querrillen auf nur einer Seite des Abschnitts 22, siehe 3e, oder auch Abschnitte 22 mit Längsrillen 35, siehe 3f.
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Bevorzugt wird die Prägestruktur ohne jegliche Clip-Konstruktion auch auf einen Abschnitt eines Gestelldrahts, bevorzugt auf den langen Gestelldraht 6 angewendet werden, und zwar etwa in Höhe einer oder auch beider Elektroden. Auch die gemeinsame Verwendung eines Clips und eines Bügeldrahts mit Zündhilfen ist möglich. Auch eine separate Zündhilfe mit Prägestruktur, die am Gestell befestigt ist, ist möglich.
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4 zeigt Ausführungsbeispiele, die gezielt die Möglichkeit bieten, Feldspitzen auf der Länge des Abschnitts 22 zu nutzen. Dabei werden profilierte Drähte verwendet. Derartige Profildrähte weisen herstellungsbedingt Kanten 38 mit geringen Krümmungsradien auf. Konkrete Beispiele sind Bügeldrähte 6, Drähte 20, oder Abschnitte 22 mit einfachem quadratischen Querschnitt, siehe 4a, also ohne Prägestruktur, oder auch Bügeldrähte 6 oder Abschnitte 22 mit Querschnitten in Form eines Dreiecks 4b oder Rechtecks 4i. Besonders ausgeprägte Kanten 38 lassen sich auch mit besonderer Profilgestaltung erzielen, insbesondere eignet sich ein D-Profil (4c), ein Sternprofil (4d), ein Profil ähnlich einem Schlüsselbart (4e),, ein Hantel-ähnliches Profil (4f). Weitere Ausführungsbeispiele sind Drähte 20 oder Abschnitte 22, die zwar rund im Querschnitt sind, jedoch abschnittsweise über einen Teilkreis ihres Umfangs mit Längsrillen 35 versehen sind. Dabei können die Rillen selbst spitze Kanten 48 (im Querschnitt dreieckförmig als spitzwinkeliges Dreieck) oder abgeplattete Kanten 58 (im Querschnitt trapezförmig) aufweisen.
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5a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, nämlich einen Zündhilfsdraht als Abschnitt 22 mit einem Feindraht 23 zu umwendeln.. Dabei sorgt der Feindraht 23 für die kleinen Krümmungsradien und damit für hohe Feldstärken, ohne dass die mechanischen Eigenschaften der Zündhilfe dadurch negativ beeinflusst werden. Eine derartige Konstruktion eignet sich daher sehr gut für die lange Stromzuführung 6. Insbesondere können die Drähte 20 oder Bügeldrähte 6 zu dünnen Folien gewalzt werden bzw. mit einem abgeflachten Abschnitt 45 (5b) versehen sein. Der Durchmesser des Feindrahtes 23 liegt vorteilhaft im Bereich 10 bis 150 µm der Durchmesser des Abschnitts 22, auf dem der Feindraht aufgebracht ist, liegt typisch in einem Bereich von 1 bis 3 mm.
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Weitere Formen der Verdrillung oder Wendelung von Drähten sind möglich. In ähnlicher Weise können dünn gewalzte Folien mit entsprechend scharfen Kanten ebenfalls verdrillt werden.
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Die herausgestellte Feldüberhöhung durch Grate ist prinzipiell für alle Metalle anwendbar. Besonders vorteilhaft in Verbindung mit den oben genannten Geometrievariationen sind Metalle bzw. Verbindungen, die sich durch eine niedrige Austrittsarbeit auszeichnen, siehe z.B.
US 5,911,919 . Für die Variante des mit einem Feindraht umsponnenen Trägerdrahtes reicht es aus, wenn der Feindraht aus einem Material mit niedriger Austrittsarbeit besteht oder mit diesem beschichtet ist. Emissive Materialen sind insbesondere Carbide oder Boride von Hf, Zr, Ti, insbesondere als Schicht auf Drähten oder eingebracht in eine Matrix auf Basis von Metallen wie W, Ta, Re oder auch Mo.????
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Durch die in der Erfindung beschriebene Gestaltung der Zündhilfe ist es möglich, auch in Lampen, in denen keine zusätzliche UV-Lichtquelle eingesetzt werden kann, Radioaktivität im Füllgas zu vermeiden. Lampen ohne Radioaktivität mit einfachen, nicht erfindungsgemäßen Zündhilfen erreichen bereits niedrigere Zündspannungen als solche ganz ohne Zündhilfe. Allerdings liegen diese immer noch über denen von Lampen mit Radioaktivität. Ein direkter Ersatz im Markt ohne Wechsel des Betriebsgeräts ist also nicht immer möglich. Erst durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Zündhilfe, d.h. das gezielte, reproduzierbare Einbringen von Orten mit geringer Oberflächenkrümmung (Grate, Spitzen, Kanten), wird dies möglich.
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Eine derartige Profilierung eines Drahtes führt zu einer Absenkung der Zündspannung. Je nach Art und Lage des profilierten Abschnitts wird dabei gemäß 6 eine merkliche Verringerung der Zündspannung erreicht. Statt 4 kV ohne Profil werden nur noch etwa 3 kV benötigt.
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Eine typische Länge für einen derartigen Abschnitt 22 ist 1 bis 5 mm??
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zündhilfe rein kapazitiv. Dabei kommt es darauf an, dass die wirksame Struktur möglichst nahe am Entladungsgefäß, und zwar bevorzugt im Bereich der Folien an den Enden des Entladungsgefäßes angebracht ist. Die wirksame Struktur kann sich dabei im Bereich einer Folie befinden, alternativ im Bereich beider Folien oder sich über die ganze Länge der Zündhilfe erstrecken.
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7 zeigt eine Hochdruckentladungslampe 35, bei der ein Entladungsgefäß 36 mit zwei Enden 37 versehen ist, die als zylindrische Einschmelzungen ausgebildet sind. Ein Außenkolben 38 ist an den Enden der Einschmelzungen befestigt. Die Zündhilfe 39 ist hier ein Draht, der symmetrisch auf beide Einschmelzungen verteilt ist. Unter den Draht ist abschnittweise eine Folie eingeschoben, deren Kanten eine zündfördernde bzw. die Zündspannung erniedrigende Wirkung haben.
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85 zeigt ein ganz ähnliches Ausführungsbeispiel einer Lampe 35, bei dem eine Folie auf beiden Enden spiralartig aufgebracht ist und von den Windungen des Drahtes lediglich gehaltert ist, ohne der Windung des Drahtes exakt zu folgen.
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9 zeigt ein Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, bei dem an den Enden des bauchigen Entladungsgefäßes Folienstreifen 11, 12 um die Enden des Entladungsgefäßes im Bereich der Folien in der Einschmelzung gewickelt sind und mit einer weiteren Folie 26 verbunden sind.
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10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem Drahtwicklungen asymmetrisch gestaltet sind. Dabei befinden sich auf einer Quetschung oder Einschmelzung 20 etwa zwei bis drei Wicklungen 21, auf der zweiten Quetschung 20 etwa acht bis zehn Wicklungen 22. Diese beiden Wicklungsteile 21 und 22 sind wieder über einen Draht 23 verbunden. Das Verhältnis der Zahl der Windungen der Wicklung sollte bevorzugt bei 2:1 bis 4:1 liegen. Der Draht, aus dem die Wicklungen 21 und 22 gemacht sind, ist ein Feindraht mit einem Durchmesser von 10 bis 400 µm. der kleine Durchmesser, insbesondere bis 150 µm, erzeugt selbst bereits ausreichend hohe Feldstärken und die Zündspannung zu erniedrigen. Ein guter Kompromiss zwischen Stabilität und zündfördernder Wirkung ist ein Durchmesser von 80 bis 120 µm.
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11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die gleiche prinzipielle Anordnung wie in 10 verwendet wird. Jedoch wird als Draht ein speziell behandelter Draht 44 verwendet, der flachgewalzt ist und insbesondere, wie dargestellt, noch zusätzlich verdrillt ist. Bei der Walzung wird eine Dicke des Drahtes von etwa 30 bis 80 µm erreicht, an den Kanten ist der gewalzte Draht noch deutlich dünner. Diese Ausführungsform zeigt noch bessere Stabilität und zündfördernde Wirkung, sie ist jedoch von der Montage und der Bearbeitung des Drahtes her etwas kostenintensiver.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009047861 [0002]
- US 2003034738 [0004]
- WO 2008007284 [0004]
- US 6624580 [0018]
- DE 202006016189 U1 [0044]
- US 5911919 [0050]
