DE10231127A1 - Hochdruck-Entladungslampe und Leuchtkörper - Google Patents

Hochdruck-Entladungslampe und Leuchtkörper

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Abstract

Eine Hochdruck-Entladungslampe weist ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß mit einem bauchigen Abschnitt, der einen Entladungsraum begrenzt, und einem Paar schlanken zylindrischen Abschnitten auf, die integral mit dem bauchigen Abschnitt ausgebildet sind und mit dem bauchigen Abschnitt an entgegengesetzten Enden des bauchigen Abschnitts in Verbindung stehen. Die innere Oberfläche des Grenzabschnitts zwischen dem bauchigen Abschnitt und jedem schlanken zylindrischen Abschnitt definiert eine diskontinuierliche Biegung. Ein Paar Elektroden durchdringen die schlanken zylindrischen Abschnitte und sind mit ihren proximalen Enden mit Hauptleitern verbunden.

Description

  • Die Erfindung basiert auf den älteren japanischen Patentanmeldungen JP 2001-284841 und JP 2001-284842, Anmeldedatum jeweils 19. September 2001, deren Prioritäten beansprucht werden und deren Gesamtinhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Entladungslampe, die mit einem lichtdurchlässigen Entladungsgefäß aus Keramik versehen ist (nachstehend als lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß bezeichnet), und einen Leuchtkörper, bei dem eine solche Hochdruck-Entladungslampe eingesetzt ist.
  • In den vergangenen Jahren waren Halogen-Metalldampflampen, die mit einem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß ausgestattet sind, weit verbreitet. Solche Halogen-Metalldampflampen weisen die Eigenschaft auf, dass die Farbtemperatur sich verändert und die Farbdispersion während der Lebensdauer im Vergleich zu einer Halogen-Metalldampflampe, die mit einem herkömmlichen Entladungsgefäß aus Siliciumglas ausgestattet sind, gering ist, und sie weisen zusätzlich die Merkmale einer längeren Lebensdauer und einer hohen Leuchteffizienz auf.
  • Herkömmliche lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäße, die für Hochdruck-Entladungslampen verwendet werden (Stand der Technik I), wie bspw. Halogenid-Metalldampflampen, die mit einem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß ausgestattet sind, weisen häufig eine Struktur auf, gemäß der ein zylindrischer Abschnitt großen Durchmessers und ein röhrenförmiger Abschnitt durch Aufschrumpfen zusammengefügt werden. In dieser Konfiguration bildet der röhrenförmige Abschnitt einen schlanken zylindrischen Abschnitt für den bauchigen Abschnitt, wobei wie bei einem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß der zylindrische Abschnitt und der zylindrische Abschnitt großen Durchmessers jeweils den Entladungsraum umgeben. Die Hochdruck-Entladungslampe, die mit der Konfiguration des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes ausgestattet ist, weist eine geringe Farbtemperaturveränderung auf, wenn die Leuchtposition verändert wird. Der Grund hierfür ist, dass die Veränderung der Temperatur des kältesten Abschnittes gering ist. Bei den herkömmlichen Hochdruck-Entladungslampen ist der kälteste Abschnitt, wie vorstehend erwähnt, in der Nähe des Endes eines röhrenförmigen Abschnittes begrenzt. Die Temperatur dieses Abschnittes wird durch die Bilanz der Leitungswärme und der Strahlungswärme von den Elektroden und der Leitungswärme des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes bestimmt. Obwohl die Leitungswärme und die Strahlungswärme von den Elektroden sich kaum verändern, wenn die Leuchtposition verändert wird, verändert sich die über das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß geleitete Wärmemenge in weitem Ausmaß. D. h., bei einer horizontalen Leuchtposition biegt sich der Bogen nach oben und nähert sich der Wand des oberen Abschnitts des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes an. Somit wird der obere Abschnitt stark aufgeheizt. Dabei ist die Wärmeleitfähigkeit von Keramik, wie bspw. lichtdurchlässigem Aluminiumoxid, das für das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß verwendet wird, deutlich größer als diejenige von Siliciumoxidgläsern.
  • Deshalb wird normalerweise angenommen, dass die Wärmemenge, die zum Ende des schlanken zylindrischen Abschnitts geleitet wird, wo der kälteste Abschnitt ist, die Temperatur des kältesten Abschnitts erhöht und somit die Farbtemperatur verändert. Jedoch wirkt der Anschrumpfbereich des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes als Wärmewiderstand, wobei in gewissem Grad die übertragene Wärmemenge zum schlanken zylindrischen Abschnitt beschränkt wird, welcher der kälteste Abschnitt ist, wobei die Veränderung der Farbtemperatur auf ein praktisch zulässiges Maß reduziert wird. Aus diesem Grund ist die Veränderung der Farbtemperatur gering, wenn die Leuchtposition verändert wird, d. h. dass die Leuchteigenschaft günstig ist.
  • Andererseits ist gemäß dem Stand der Technik II, wie er in den japanischen Patenten JP9-147803 und JP11-204086 offenbart ist, ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß einstückig durch ein Gießformungsverfahren hergestellt. Diese Art von Entladungsgefäß weist die Tendenz auf, dass die Wärmekapazität relativ gering wird. Der Stand der Technik II ist günstig, um die Temperatur des kältesten Abschnitts auf Grund seiner relativ geringen Wärmekapazität vorteilhaft zu halten. Jedoch liegt bei dem Stand der Technik II das Problem vor, dass die Wärmeleitfähigkeit des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes ziemlich hoch ist.
  • Darüber hinaus zerfällt der Stand der Technik II in zwei Kategorien, wobei gemäß der einen die innere Oberfläche und die äußere Oberfläche des Entladungsgefäßes als weiche kontinuierliche Kurven im Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt ausgebildet ist, wobei gemäß dem anderen die innere Oberfläche und die äußere Oberfläche des Entladungsgefäßes als diskontinuierliche gebogene Oberfläche am Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt ausgebildet sind.
  • Wenn die Hochdruck-Entladungslampe mit hochfrequentem Strom gezündet wird, ist es jedoch nötig, eine akustische Resonanz zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, akustische Resonanzmoden des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes zu vereinheitlichen. Um die Vereinheitlichung der akustischen Resonanzmoden zu erreichen, ist es notwendig, die Innenwand des bauchigen Abschnitts eines lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes sphärisch auszubilden. Jedoch ist gemäß dem Stand der Technik II, insbesondere bei demjenigen, bei dem eine einheitliche Dicke des bauchigen Abschnitts des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes und eine nahezu sphärische Form vorliegen, wie in der Japanischen Offenlegungsschrift JP9- 147803 offenbart ist, eine diskontinuierliche Biegung sowohl in der inneren als auch in der äußeren Oberfläche um den Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt ausgebildet. Des Weiteren tritt, da sich die Elektrode, die während des Betriebes der Lampe eine hohe Temperatur erreicht, neben dem gebogenen Abschnitt befindet, eine ernsthafte thermische Belastung im gebogenen Abschnitt auf. Damit besteht das Problem, dass der schlanke zylindrische Abschnitt während Herstellung zerbrochen wird oder während des Betriebes der Lampe leicht ein Bruch auftritt. Als Ergebnis der Untersuchung von Maßnahmen zum Lösen der Probleme, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass, wenn die innere Oberfläche und die äußere Oberfläche des Entladungsgefäßes als leicht kontinuierliche Kurven im Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt ausgebildet sind, die mechanische Stärke des Grenzbereiches verbessert wird und somit die Probleme eliminiert werden.
  • Darüber hinaus weist die aufgeschrumpfte Struktur nach dem Stand der Technik I die Tendenz auf, dass die Wärmekapazität relativ zunimmt. Deshalb besteht, wenn die Lampenleistung verringert wird, das Problem, dass es unmöglich ist, den kältesten Abschnitt bei einer Temperatur zu halten, die zum Sichern einer hohen Effizienz erforderlich ist.
  • Des Weiteren löst die Struktur, wonach die innere Oberfläche und die äußere Oberfläche des Entladungsgefäßes leicht kontinuierliche Kurven am Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt sind, wie nach dem Stand der Technik II, auch nicht das Problem in Bezug auf die Leuchtpositionseigenschaft. Dies bedeutet, dass, da die übertragene Wärme und die Konvektionswärme während des Betriebes der Lampe leicht durch die Grenze zum kältesten Abschnitt übertragen werden können, wenn die innere und die äußere Oberfläche an dem Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt beide kontinuierliche Oberflächen sind, das Problem der Leuchtpositionseigenschaften ernst wird. Wenn die Menge an Metallhalogenid im Entladungsgefäß zunimmt, um das Problem der Leuchtpositionseigenschaft zu verringern, wird es wirksam, da das Metallhalogenid schwer beweglich wird, wenn die Leuchtposition verändert wird. Jedoch schafft dies die entgegengesetzt gerichtete Schwierigkeit, dass sich Verunreinigungen wie H2O leicht mit dem Metallhalogenid mischen, wobei die Lampeneigenschaften während der Lebensdauer beträchtlich verschlechtert werden.
  • Dann fanden die Erfinder heraus, dass, wenn ein Zündhilfsleiter, d. h. eine Metallspule mit dem selben Potential wie die entgegengesetzte Seite der Elektrode, auf den schlanken zylindrischen Abschnitt gewickelt wird, eine schwache Entladung über der Spule und der Elektrode auftritt, die in den schlanken zylindrischen Abschnitt beim Beginn der Tätigkeit eindringt, wodurch die Zündtätigkeit unterstützt wird.
  • In dieser Konfiguration wird eine kapazitative Kopplung zwischen dem Zündhilfsleiter und der Elektrode, die vom Zündhilfsleiter umwickelt ist, ausgebildet. Dann tritt durch die kapazitative Kopplung eine schwache Vorentladung auf und unterstützt die Zündtätigkeit. Die Kapazität der elektrostatischen Kopplung dient dazu, eine geeignete Übergangszeit für den Glühbogen (0,5 bis 3 Sekunden) zu erreichen. Jedoch liegt bei obiger Konfiguration das Problem vor, dass beim Auftreten einer schwachen Entladung der Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt einen thermischen Schock erfährt. Dadurch besteht das Problem, dass im Grenzbereich leicht ein Riss auftritt.
  • Darüber hinaus wird durch das Vorsehen von Zündhilfsleitern auf dem Paar schlanken zylindrischen Abschnitten des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes erwartet, dass die Eigenschaft weiter verbessert wird. Jedoch sind die Glühbogen-Übergangszeiten am Elektrodenpaar voneinander verschieden, wenn die Spulenwicklungen des Zündhilfsleiters einander angeglichen werden. Dementsprechend wird der Elektrode auf der Seite mit der kürzeren Glühbogen-Übergangszeit eine Leistung zugeführt, die für den Glühbogenübergang in einer kurzen Zeit erforderlich ist. Demgemäß wird die Elektrode überhitzt und die Verdampfung des Elektrodenmaterials nimmt zu. Als Ergebnis besteht das Problem, dass eine Schwärzung auf dem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß auftritt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Hochdruck- Entladungslampe anzugeben, die mit einem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß versehen ist, das die Temperatur des kältesten Abschnitts auf einen Optimalwert hält und eine Farbtemperaturveränderung, die die Veränderung der Leuchtposition begleitet, unterdrückt, und einen Leuchtkörper anzugeben, bei dem eine solche Hochdruck-Entladungslampe eingesetzt wird.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruck- Entladungslampe anzugeben, welches es leicht macht, akustische Resonanz zu vermeiden, indem die akustischen Resonanzmoden des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes vereinfacht werden, und die Risse durch thermische Belastungen am Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes erschwert, und einen Leuchtkörper anzugeben, bei dem eine solche Hochdruck-Entladungslampe eingesetzt ist.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruck- Entladungslampe anzugeben, die Risse durch thermische Belastungen durch eine schwache Vorentladung erschwert, welche dadurch auftritt, dass eine Zündhilfsspule auf den schlanken zylindrischen Abschnitt gewickelt ist, und einen Leuchtkörper anzugeben, bei dem eine solche Hochdruck-Entladungslampe eingesetzt ist.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hochdruck- Entladungslampe anzugeben, die eine Schwärzung, welche leicht auf dem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß auftritt, dadurch verhindert, dass eine Zündhilfsspule auf den schlanken zylindrischen Abschnitt gewickelt ist, um einen Leuchtkörper anzugeben, bei dem eine solche Hochdruck-Entladungslampe eingesetzt ist.
  • Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen weist die Hochdruck- Entladungslampe gemäß einem Aspekt ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß auf, dass einen bauchigen Abschnitt aufweist, der einen Entladungsraum begrenzt, und ein Paar schlanke zylindrische Abschnitte, die integral mit dem bauchigen Abschnitt ausgebildet sind und mit dem bauchigen Abschnitt an entgegengesetzten Enden des bauchigen Abschnitts in Verbindung stehen, wobei die innere Oberfläche des Grenzbereiches zwischen dem bauchigen Abschnitt und jedem schlanken zylindrischen Abschnitt eine diskontinuierliche Biegung definiert, ein Paar Elektronden, die in die schlanken zylindrischen Bereiche des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes eindringen und im bauchigen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes an ihren distalen Enden liegen, Leiter, die mit den proximalen Enden der Elektroden verbunden sind, im lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß zumindest an ihren Mittelabschnitten dicht umschlossen sind und sich an ihren proximalen Enden aus dem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß heraus erstrecken, und eine Füllung, die in das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß gefüllt ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt weist die Hochdruck-Entladungslampe ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß auf, das einen bauchigen Abschnitt, der einen Entladungsraum begrenzt, und ein Paar schlanke zylindrische Abschnitte aufweist, die integral mit dem bauchigen Abschnitt ausgebildet sind und mit dem bauchigen Abschnitt an gegenüberliegenden Enden desselben in Verbindung stehen, wobei die innere Oberfläche des Grenzbereiches zwischen dem bauchigen Abschnitt und jedem schlanken zylindrischen Abschnitt eine kontinuierliche gekrümmte Oberfläche definiert, ein Paar Elektroden, die in die schlanken zylindrischen Abschnitte des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes eindringen und im bauchigen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes an ihren distalen Enden liegen, Leiter, die mit dem proximalen Enden der Elektroden verbunden sind, im lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß zumindest an ihren Mittelabschnitten fest umschlossen sind und sich aus dem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß an ihren proximalen Enden nach außen erstrecken, und eine Füllung, die in das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß gefüllt ist.
  • Ein anderer Aspekt der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe ist dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des bauchigen Abschnitts des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes eine nahezu sphärische Form aufweist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt weist die Hochdruck-Entladungslampe ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß auf, dessen Dickenverhältnis der Wand Tmin/Tmax der minimalen Wanddicke Tmin und der maximalen Wanddicke Tmax gleich oder kleiner ist als 0,75.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes gleich oder größer ist als 0,1 mm.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes gleich oder größer ist als 0,3 mm.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche des Grenzbereiches zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt eine kontinuierliche konkave Oberfläche begrenzt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe dadurch gekennzeichnet, dass der innere Durchmesser D des bauchigen Abschnitts und der Krümmungsradius R der konkaven äußeren Oberfläche um den Grenzbereich zwischen dem bauchigem Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt herum der folgenden Gleichung genügt:

    0,1 ≤ R/D ≤ 1.5
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe dadurch gekennzeichnet, dass die Nennleistung der Lampe gleich oder kleiner ist als 50 Watt und die Nennleuchtfrequenz im Bereich von 15 bis 30 kHz oder im Bereich von 40 bis 50 kHz liegt.
  • Gemäß einem Aspekt ist der erfindungsgemäße Leuchtkörper dadurch gekennzeichnet, dass er einen Leuchthauptkörper und eine Hochdruck-Entladungslampe mit einer Lampennennleistung von 50 Watt oder weniger und eine Konfiguration gemäß einem der obigen Aspekte der Hochdruck-Entladungslampe aufweist, welche Konfiguration auf dem Leuchthauptkörper angebracht ist, wobei ein Zündkreis zum Treiben der Hochdruck-Entladungslampe mit einer Nennleuchtfrequenz im Bereich von 15 bis 30 kHz oder im Bereich von 40 bis 50 kHz vorhanden ist.
  • In dieser Anmeldung werden einige Definitionen und ihre technischen Bedeutungen für die folgenden spezifischen Ausdrücke eingesetzt, wenn nicht anders definiert.
    • Lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß
  • Der Ausdruck "lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß" bezeichnet eine hermetische Entladungslampe mit einem bauchigen Abschnitt, die aus einem monokristallinen Metalloxid, bspw. Safir, einem polykristallinen Metalloxid, bspw. einem halbtransparenten Aluminiumoxid und Yttrium-Aluminium-Granat (YAG), einem Yttriumoxid (YOX) und einem polykristallinen nicht oxidischen Material, bspw. einem Material mit einer Lichtdurchlässigkeit und einem Wärmewiderstand wie Aluminiumnitrid (AIN), zusammengesetzt ist. Hierbei bedeutet der Ausdruck "lichtdurchlässig" eine Durchlässigkeit, die es ermöglicht, dass durch eine Entladung erzeugtes Licht nach außen geleitet wird. Dementsprechend kann der Ausdruck nicht nur Transparenz sondern auch Lichtstreuung umfassen. Zusätzlich ist es wesentlich, dass mindestens der bauchige Abschnitt durchlässig ist, wohingegen der Zylinder geringen Durchmessers lichtsperrend sein kann, wenn dies gewünscht ist.
  • Des Weiteren ist das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß mit einem bauchigen Abschnitt, der einen Entladungsraum begrenzt, und schlanken zylindrischen Abschnitten versehen, die mit dem bauchigen Abschnitt an entgegengesetzten Enden desselben in Verbindung stehen. Der bauchige Abschnitt und die schlanken zylindrischen Abschnitte sind in einem Stück vereinigt. Deshalb besteht keine heterogene Struktur im Glasmaterial, die durch Aufschrumpfen hervorgerufen wird. Da der bauchige Abschnitt einen Entladungsraum definiert, kann die innere Oberfläche des bauchigen Abschnitts eine kontinuierliche gekrümmte Oberfläche sein. Des Weiteren kann der Hauptteil der inneren Oberfläche des bauchigen Abschnitts sphärisch und hohl ausgebildet sein. Es ist wünschenswert, dass die "Sphäre" eine perfekte Sphäre ist, da in einer solchen perfekten Sphäre die akustische Resonanzfrequenz nur eine Mode aufweist. Jedoch kann die innere Oberfläche, falls dies erforderlich ist, auch eine ovale Sphäre sein. Zusätzlich bezeichnet der "Hauptteil" des bauchigen Abschnitts einen verbleibenden größeren Teil des bauchigen Abschnitts mit Ausnahme des Endabschnitts neben dem schlanken zylindrischen Abschnitt, wo das Entladungslicht hauptsächlich hindurch tritt.
  • Des Weiteren trägt der dünne Zylinderabschnitt dazu bei, einen kältesten Abschnitt darin zu gewährleisten, indem ein schmaler Spalt, eine sogenannte Kapillare, dazwischen freigelassen wird, wobei die Elektrode in den dünnen Zylinderabschnitt vordringt, um den bauchigen Abschnitt abzudichten. Der innere Durchmesser des dünnen Zylinderabschnittes ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 1 mm, um die thermische Kapazität so weit wie möglich abzusenken. Stärker bevorzugt ist der Innendurchmesser gleich oder kleiner als 0,8 mm. Zusätzlich weist der Abschnitt des schlanken Zylinderabschnittes vorzugsweise etwa eine runde Form auf.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung definiert der Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes die diskontinuierliche Biegung. Dann wird es ermöglicht, den bauchigen Abschnitt nahezu sphärisch auszubilden. Folglich wird die akustische Resonanzfrequenz vereinfacht. Im Fall des Zündens einer Hochdruck-Entladungslampe mit einem hochfrequenten Strom wird die Betriebsfrequenz herkömmlicherweise so eingestellt, dass sie in ein Frequenzband fällt, das zwischen der zweiten und dritten Oberschwingung der akustischen Resonanzfrequenz besteht. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung erweitert sich das Frequenzband im Bereich von 9 bis 10 kHz, was um etwa 2 kHz breiter ist als im herkömmlichen Fall. Dadurch wird die Konstruktion des Hochfrequenz-Zündkreises erleichtert. Hierbei bedeutet der Ausdruck "von nahezu sphärischer Form" im Wesentlichen sphärisch. D. h., ein bestimmter Grad an Deformation, der im Herstellungsprozess auftritt, ist zulässig.
  • Es ist jedoch günstiger, dass die Innenwand des bauchigen Abschnitts eine sphärische Gestalt von 0,53 oder mehr aufweist.
  • Mit Bezug auf Fig. 1 wird der Ausdruck "sphärische Gestalt" beschrieben.
  • Fig. 1 ist eine Darstellung zur Erläuterung der sphärischen Gestalt des bauchigen Abschnitts des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes in der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß. Das Bezugszeichen 1a bezeichnet einen bauchigen Abschnitt. Das Bezugszeichen 1b bezeichnet einen dünnen Abschnitt. Der Buchstabe X bezeichnet die zentrale Achse, und der Buchstabe Y bezeichnet eine zur zentralen Achse X senkrechte Achse.
  • Der bauchige Abschnitt 1a weist einen maximalen inneren Durchmesser D entlang der Achse Y und eine axiale Länge La entlang der zentralen Achse X auf. Des Weiteren soll der Schnittpunkt der Achse Y und der inneren Oberfläche des bauchigen Abschnitts 1a P1 genannt werden und der Punkt, bei dem die Linie, die sich vom Schnittpunkt P1 gegen die zentrale Achse X erstreckt, innenseitig den Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt 1a und dem schlanken zylindrischen Abschnitt 1b berührt, P2. Wenn weiter die beiden rechten und linken Schnitte, wo die Linie 1, die sich zwischen den Schnittpunkten P1 und P2 erstreckt, die zentrale Achse X schneidet, P3 genannt wird, dann ist die axiale Länge La des bauchigen Abschnitts 1a durch den Abstand zwischen dem rechten Schnittpunkt P3 und dem linken Schnittpunkt P3 gegeben.
  • Dann ist die sphärische Gestalt IG des bauchigen Abschnitts 1a durch die folgende Gleichung aus dem maximalen inneren Druchmesser und der axialen Länge La abzuleiten:

    IG = D/La
  • Des Weiteren ist die sphärische Gestalt IG durch den Mittelwert aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der Werte gegeben, die für eine Anzahl an Orten um die zentrale Achse X erhalten werden.
  • Da gemäß diesem Aspekt der Erfindung die sphärische Gestalt IG des bauchigen Abschnitts des lichtdurchlässigen keramischen Gefäßes 0,53 oder mehr beträgt, wird die fundamentale akustische Resonanzfrequenz vereinfacht. Deshalb wird es, wenn die Hochdruck-Entladungslampe gemäß diesem Aspekt der Erfindung unter Verwendung der obigen Konfiguration des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes hergestellt wird, leicht, die Hochdruck-Entladungslampe bei einer Frequenz zu zünden, die außerhalb der akustischen Resonanzfrequenz liegt. D. h., es wird möglich, die Hochdruck-Entladungslampe bei einer spezifischen hohen Frequenz zu zünden. Dabei liegt die erwünschte sphärische Gestalt im Bereich von 0.53 bis 0,85, wobei der Bereich von 0,57 bis 0,82 stärker bevorzugt ist.
  • Des Weiteren ist die Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem anderen Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wandstärken Tmin/Tmax der minimalen Wandstärke Tmin und der maximalen Wandstärke Tmax des lichtdurchlässigen keramischen Entadungsgefäßes auf 0,75 beschränkt ist. Wenn das Verhältnis der Wandstärke Tmin/Tmax 0,75 übersteigt, kann der erforderliche Grad des Wärmestaueffekts nicht mehr erreicht werden. Schließlich ist das Verhältnis der Wandstärken Tmin/Tmax günstigerweise 0,65 oder weniger. Hierdurch nimmt die Farbtemperaturveränderung zum Zeitpunkt der Veränderung der Leuchtposition weiter ab.
  • Hierbei ist es stärker zu bevorzugen, dass das Verhältnis der Wanddicken Tmin/Tmax der minimalen Wandstärke Tmin und der maximalen Wandstärke Tmax auf 0,1 oder mehr eingestellt wird. Da die Wärmekapazität des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes übermaßig groß wird, wenn das Verhältnis der Wandstärken Tmin/Tmax weniger als 0,1 ist, wird die Anstiegszeit des Lichtflusses beim Beginn der Tätigkeit langsamer. Deshalb sollte das Verhältnis der Wandstärken Tmin/Tmax nicht weniger als 0,1 sein.
  • Die Orte des dünnsten Wandabschnittes und des dicksten Wandabschnittes unterliegen keiner besonderen Beschränkung. Jedoch ist es für die Herstellung am vernünftigsten, dass die Stelle des dünnsten Wandabschnittes Um den Abschnitt herum liegt, bei dem der bauchige Abschnitt seinen maximalen Durchmesser aufweist. Es ist auch am vernünftigsten, dass die Stelle des dicksten Wandabschnittes um den Grenzbereich des bauchigen Abschnittes und des schlanken zylindrischen Abschnittes herum liegt. Darüber hinaus sind die Stellen des dünnsten Wandabschnittes und des dicksten Wandabschnittes relativ zueinander. D. h., sie haben keine besondere Bedeutung für das Erreichen der Ziele der Erfindung. Jedoch muss die minimale Wandstärke einen solchen Wert annehmen, dass sie eine mechanische Stärke aufweist, die dem Druck der Füllung in dem Entladungsgefäß während des Betriebes der Hochdruck-Entladungslampe standhalten kann. Daneben weist der dünnste Wandabschnitt eine relativ hohe Lichtdurchlässigkeit auf. Deshalb nimmt demgemäß der Abschnitt um den breitesten Abschnitt des bauchigen Abschnitts herum die minimale Wandstärke an und somit ist die tatsächliche Lichtmenge, die durch jenen Abschnitt verläuft, relativ groß, wobei der breiteste Abschnitt eine hohe Leuchteffizienz aufweist. Hierbei bezeichnet der Ausdruck "effektive Lichtmenge" die Lichtmenge innerhalb des von einer Hochdruck-Entladungslampe abgestrahlten Lichtes, die für die Beleuchtung einsetzbar ist.
  • Andererseits ist es wirksam, dass der dickste Wandabschnitt im bauchigen Abschnitt liegt und nicht im schlanken zylindrischen Abschnitt, da der Querschnittsbereich der Wand des bauchigen Abschnitts relativ größer ist als derjenige des schlanken zylindrischen Abschnitts und somit eine größere thermische Kapazität aufweist, wohingegen der dickste Wandabschnitt eine relativ geringe Lichtdurchlässigkeit aufweist. Demgemäß ist es, wenn größerer Wert auf die Leuchteffizienz gelegt wird, vorzuziehen, dass der dickste Wandabschnitt an einer Stelle liegt, wo die vorhandene Menge an Licht, die hindurchtritt, so klein wie möglich ist. Bspw. kann die obige Konfiguration dadurch erreicht werden, dass der dickste Wandabschnitt um die Grenzfläche des bauchigen Abschnitts und des schlanken zylindrischen Abschnitts herum angeordnet wird. In dieser Konfiguration wird auch der Effekt erzielt, dass die mechanische Stärke des Grenzabschnitts zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt zunimmt. Da der dickste Wandabschnitt dicker ist als eine Wandstärke, die genügend mechanische Festigkeit verleiht, damit dem Druck der Füllung im Entladungsgefäß Widerstand geleistet werden kann, kann der dickste Wandabschnitt allgemein dadurch bereitgestellt werden, dass er sich inkremental selbst bildet.
  • Darüber hinaus kann sich die Wandstärke des dünnen zylindrischen Abschnittes bei der Biegung als eine Grenze ändern. Da die Biegung eine starke Veränderung der Wandstärke im schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes bewirkt, nimmt der thermische Widerstand zu. Dadurch unterdrückt die Biegung eine Wärmeübertragung vom bauchigen Abschnitt zum schlanken zylindrischen Abschnitt. Deshalb wird es vereinfacht, die Temperatur des kältesten Abschnittes zu regeln. Des Weiteren wird es, wenn die Biegung um den Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem flachen zylindrischen Abschnitt herum ausgebildet ist, erleichtert, das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß herzustellen.
  • Gemäß diesem Aspekt der Hochdruck-Entladungslampe sind die Gesamtlänge und das innere Volumen des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes nicht besonders beschränkt. Jedoch ist es für die Gesamtlänge wünschenswert, dass sie 35 mm oder weniger, insbesondere 10 bis 30 mm, beträgt, wenn angenommen wird, dass eine kompakte Hochdruck-Entladungslampe mit 10 bis 50 Watt Leistung erzielt werden soll. Des Weiteren ist es günstig, wenn das innere Volumen 0,10 cc oder weniger beträgt, und insbesondere 0,01 bis 0,08 cc.
  • Wenn dieser Aspekt der Erfindung die obige Konfiguration aufweist, kann bei der Hochdruck-Entladungslampe die Wärmemenge, die aus einem Bogen an den bauchigen Abschnitt bei Zündung in horizontaler Position abgegeben wird, gesenkt werden, indem der Abstand zwischen dem Mittelabschnitt der Krümmung des Bogens und der inneren Oberfläche des bauchigen Abschnitts erweitert wird.
  • Neben dem obigen Merkmal des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes kann die Erfindung strukturell so ausgebildet werden, dass die äußere Oberfläche des Grenzabschnittes zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt eine kontinuierliche konkave Oberfläche begrenzt, während andererseits die innere Oberfläche des Grenzabschnittes zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt eine diskontinuierliche Biegung definiert. Es besteht keine spezielle Beschränkung bezüglich der Krümmung der konkaven Oberfläche. Wenn jedoch der Krümmungsradius der konkaven Oberfläche gleich R gesetzt wird und der maximale innere Durchmesser des bauchigen Abschnitts gleich D, dann ist es effektiver, wenn sie der folgenden Gleichung genügen:

    0,1 ≤ R/D ≤ 1,5
  • Wenn das Verhältnis R/D weniger als 0,1 beträgt, dann ist die mechanische Festigkeit des Grenzabschnitts schwach, und somit tendiert der schlanke zylindrische Abschnitt nicht nur dazu, während der Herstellung zu brechen, sondern auch dazu, während des Erwärmungszylklus während der Lebensdauer Risse zu entwickeln. Wenn des Weiteren das Verhältnis R/D 1,5 übersteigt, kann ein Medium wie bspw. Quecksilber zum Fixieren der Lampenspannung in der Füllung nur schwer effektiv gekühlt werden. Somit erhöht sich die Tendenz zu Problemen während des Herstellungsprozesses.
  • Wenn des Weiteren der Innendurchmesser D und die Gesamtlänge L des bauchigen Abschnitts des lichdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes der folgenden Gleichung genügen, wird das Auftreten eines Lecks im lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß unterdrückt, während die gewünschte Lampeneigenschaft aufrecht erhalten wird:

    0,1 < D/L < 0,3
  • Wenn das Verhältnis D/L weniger als 0,1 beträgt, dann wird es schwer, die Temperatur des kältesten Abschnitts auf einem notwendigen Wert zu halten. Dann nimmt die Leuchteffizienz ab und somit kann nicht länger die gewünschte Lumineszenzfarbe erhalten werden. Wenn das Verhältnis D/L 0,3 übersteigt, erhöht sich die Tendenz zu Lecks in einem Dichtabschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes.
  • Des Weiteren steht die Gesamtlänge L des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes mit der Lampenleistung W in Verbindung. Dabei kann eine vorteilhafte Hochdruck-Entladungslampe erhalten werden, wenn das Verhältnis W/L der folgenden Gleichung genügt:

    0,5 < L/W < 1,8
  • Wenn das Verhältnis L/W kleiner als 0,5 ist, besteht eine Tendenz zum Auftreten von Lecks in einem Dichtungsabschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes. Wenn andererseits das Verhältnis L/W 1,8 übersteigt, kann die Temperatur des kältesten Abschnitts nur schwer auf einem notwendigen Wert gehalten werden.
  • Des Weiteren besteht keine besondere Beschränkung für die Gesamtlänge und das innere Volumen des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes. Um jedoch eine kompakte Hochdruck-Entladungslampe mit einer Lampenleistung von 10 bis 50 Watt zu erreichen, insbesondere mit einer Leistung von 10 bis 30 Watt, sollte die Gesamtlänge L 35 mm oder weniger betragen, insbesondere 10 bis 30 mm. Des Weiteren ist es günstig, wenn das innere Volumen 0,10 cc oder weniger beträgt, insbesondere 0,01 bis 0,08 cc.
  • Des Weiteren ist es günstig, wenn das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß so ausgebildet ist, dass die höchste Temperatur auf der äußeren Oberfläche des Entladungsgefäßes 1,000 bis 1,200°C während des Lampenbetriebs wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes gleich 0,1 mm oder mehr. Des Weiteren beträgt die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes vorzugsweise 0,3 mm oder mehr.
  • Diese Aspekte der Erfindung geben einen Wert für die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes an. Die minimale Wandstärke beeinflusst den Druckwiderstand des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes. Es ist ungünstig, wenn die minimale Wandstärke Tmin weniger als 0,1 mm ist, da der Druckwiderstand dann übermäßig abnimmt. Unter dem Aspekt des Druckwiderstandes ist es des Weiteren günstig, wenn die minimale Wandstärke Tmin gleich 0,1 mm oder größer ist.
  • Deshalb ist gemäß diesem Aspekt der Erfindung eine Hochdruck-Entladungslampe angegeben, die mit einem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß ausgestattet ist, das einen ausreichenden Druckwiderstand aufweist.
  • Noch gemäß einem Aspekt der Erfindung definiert die äußere Oberfläche um den Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt eine kontinuierliche konkave Oberfläche.
  • Wenn dieser Aspekt der Erfindung gemäß obiger Konfiguration ausgebildet ist, kann die Hochdruck-Entladungslampe Probleme im Zusammenhang mit der Verringerung der mechanischen Stärke vermeiden, wie bspw. das Zerbrechen des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes, insbesondere an dessen schlankem zylindrischen Abschnitt.
  • Dies bedeutet, dass bei einer Konfiguration, bei der eine diskontinuierliche Biegung auf der äußeren Oberfläche um den Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes ausgebildet ist und bei der ein Zündhilfsleiter, der aus einer Metallspule besteht, auf den schlanken zylindrischen Abschnitt gewickelt ist und zur Seite des bauchigen Abschnitts versetzt ist, sich wahrscheinlich Risse entwickeln, da eine schwache Vorentladung zwischen dem Zündhilfsleiter und der Elektrode, die in den schlanken zylindrischen Abschnitt eingeschoben ist, auftritt. Diese Tendenz verstärkt sich merklich in dem Fall, dass die innere Oberfläche um den Grenzabschnitt herum noch eine diskontinuierliche Biegung definiert.
  • Wenn hingegen gemäß diesem Aspekt der Erfindung die äußere Oberfläche des Grenzabschnitts zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt eine kontinuierliche konkave Oberfläche definiert, zeigt das Entladungsgefäß eine ausreichende mechanische Festigkeit selbst dann, wenn die schwache Vorentladung in der obigen Konfiguration des Zündhilfsleiters auftritt, weswegen Risse selten auftreten. Des Weiteren treten Risse beim Herstellungsprozess kaum auf, und ebenfalls kaum beim Erwärmungszyklus während der Lebensdauer der Entladungslampe. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann die innere Oberfläche um den Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes eine kontinuierliche konvexe Oberfläche sein oder eine diskontinuierliche Biegung definieren.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung stehen der Innendurchmesser D des bauchigen Abschnitts und der Krümmungsradius R der konkaven äußeren Oberfläche um den Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt herum in einem solchen Verhältnis zueinander, dass sie der folgenden Gleichung genügen:

    0,1 ≤ R/D ≤ 1,5
  • Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wird eine geeignete Konfiguration für die konkave Oberfläche spezifiziert, die in der äußeren Oberfläche um den Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt herum definiert ist. Wenn das Verhältnis R/D kleiner als 0,1 ist, wird die mechanische Stärke des Grenzabschnittes schwach, und somit tendiert der schlanke zylindrische Abschnitt nicht nur dazu, während der Herstellung zu zerbrechen, sondern es besteht auch eine Tendenz zur Bildung von Rissen aufgrund des Wärmezyklus während der Lebensdauer. Wenn des Weiteren das Verhältnis R/D 1,5 übersteigt, wird es schwierig, ein Medium wie bspw. Quecksilber zum Fixieren der Lampenspannung in der Füllung zu kühlen. Somit besteht die Tendenz zum Auftreten von Problemen während des Herstellungsprozesses.
    • Elektrode
  • Die Elektrode weist eine schlanke Form auf und bildet einen schmalen Spalt zwischen der inneren Oberfläche des schlanken zylindrischen Abschnittes des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes aus, indem sie in den schlanken zylindrischen Abschnitt einfügt wird, und ihr distales Ende ist gegen das Innere des bauchigen Abschnitts des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes gerichtet.
  • Dem Ausdruck "gegen das Innere des bauchigen Abschnittes gerichtet" liegt das Konzept zugrunde, das den Zustand umfasst, wonach das distale Ende im bauchigen Abschnitt liegt, und den Zustand, wonach das distale Ende im schlanken zylindrischen Abschnitt liegt, der mit dem bauchigen Abschnitt in Verbindung steht. Die Elektrode kann aus einem der folgenden leitenden und feuerfesten Materialien oder einer geeigneten Kombination daraus gemacht sind, wie bspw. Wolfram, Rhenium, dotiertes Wolfram, einer Wolfram-Rheniumlegierung, Molybdän, Cermet usw. Des Weiteren ist vorzugsweise eine Elektrode aus einem schlanken Elektrodenstab gemacht, wobei ein Hauptteil der Elektrode sich am distalen Ende des Elektrodenstabes befindet. In dieser Konfiguration befindet sich der Elektrodenhauptteil auf dem distalen Ende des Elektrodenstabteils und bildet ein Spitzenende der Elektrode, die als Kathode oder als Anode arbeitet.
  • Das Spitzenende der Elektrode könnte eine darauf aufgewickelte Spule aufweisen, die aus reinem Wolfram oder dotiertem Wolfram hergestellt ist, oder als Kopf ausgebildet sein, der in den Schaftteil integriert ist, nach Bedarf, um dessen Oberflächenbereich zu vergrößern, um die Wärmeverteilung zu verbessern.
  • Hierbei ist das Spitzenende der Elektrode zum Innenraum des bauchigen Abschnittes gerichtet. Hierbei bedeutet der Ausdruck "zum Innenraum des bauchigen Abschnittes gerichtet" ein Konzept, das den Zustand umfasst, wonach das distale Ende im bauchigen Abschnitt liegt, und den Zustand, wonach das distale Ende im schlanken zylindrischen Abschnitt liegt, der mit dem bauchigen Abschnitt in Verbindung steht.
  • Hierbei ist es wünschenswert, dass der Mittelabschnitt der Elektrode eine Dicke aufweist, die so einheitlich wie möglich ist, um einen schmalen Spalt freizulassen, d. h. eine Kapillare zwischen der Elektrode und der inneren Oberfläche des Zylinders mit geringem Durchmesser des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes auszubilden. Auf den Mittelabschnitt der Elektrode kann eine Spule aus reinem Wolfram, Rhenium, einer Wolfram-Rheniumlegierung oder dotiertem Wolfram aufgewickelt sein. Dadurch wird die Zentrierung der Elektrode am schlanken zylindrischen Abschnitt erleichtert.
  • Das proximale Ende der Elektrode ist nicht nur bei einer geeigneten Position des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes befestigt, so dass sie Spannung von außen empfängt, sondern auch durch Schweißen oder dergleichen, mit dem Spitzenende des Leiters, so dass die Elektrode elektrisch und mechanisch durch den Leiter gestützt wird. Hierbei kann zum Puffern der Wärme beim Sintern ein Material wie Molybdän zwischen den Leiter und das Basisende der Elektrode gesetzt sein.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Zündhilfsleiter auf einen schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes gewickelt, um die Elektrode zu umgeben, die den einen schlanken zylindrischen Abschnitt durchdringt und elektrisch verbunden ist, um das selbe Potential wie die andere Elektrode aufzuweisen, die der vorstehenden Elektrode gegenüberliegt.
  • Hierbei bezeichnet der Ausdruck "gegenüberliegende Elektrode" die Elektrode, die zur anderen Elektrode gerichtet ist, welche vom Zündhilfsleiter durch den schlanken zylindrischen Abschnitt durch einen Entladungsraum im bauchigen Abschnitt umgeben ist. Der Zündhilfsleiter kann für eine oder beide der Elektroden vorhanden sein. Damit der Zündhilfsleiter dasselbe Potential wie die gegenüberliegende Elektrode aufweist, ist es ausreichend, den Zündhilfsleiter, bspw. durch einen geeigneten Leiter, mit der gegenüberliegenden Elektrode zu verbinden.
    • Hauptleiter
  • Der Hauptleiter dient dem Anlegen einer Spannung über den Elektroden. Das Spitzenende des Hauptleiters ist mit dem proximalen Ende der Elektrode verbunden, und sein Basisende liegt gegen das Äußere des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes frei. Der Ausdruck "das Basisende liegt gegenüber dem Äußeren des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes frei" bedeutet, dass es nach außen vom lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß aus vorstehen kann oder auch nicht, wobei es jedoch nach außen gerichtet sein muss, da Strom von außen zugeführt wird.
  • Für den Hauptleiter können Niob, Tantal, Titan, Zirkon, Hanfium und Vanadium verwendet werden, die elektrisch leitende Metalle darstellen, welche nahezu denselben durchschnittlichen thermischen Expansionskoeffizienten aufweisen wie die lichtdurchlässige Keramik. Im Fall der Verwendung von Aluminiumoxid, wie bspw. einer Tonerdenkeramik, als Material für das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß sind Niob und Tantal für die Abdichtung geeignet, da sie nahezu denselben durchschnittlichen thermischen Expansionskoeffizienten wie Aluminiumoxid aufweisen. Im Fall der Verwendung von Yttriumoxid und YAG besteht kein signifikanter Unterschied bezüglich ihrer thermischen Expansionskoeffizienten. Im Fall der Verwendung von Aluminiumnitrid für das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß ist es besser, Zirkon als Hauptleiter zu verwenden. Sie tragen dazu bei, Verunreinigungsgas zu absorbieren, das im lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß verblieben ist. Darüber hinaus kann der Hauptleiter zum Stützen der gesamten Hochdruck-Entladungslampe durch Stützen der Elektrode verwendet werden.
  • Der Hauptleiter kann aus dem abdichtenden Metallstab, einem Rohr oder einer Spule aus Niob hergestellt sein. In diesem Fall wird, da Niob und dergleichen stark oxidiert, ein oxidationsbeständiger Leiter mit dem Hauptleiter verbunden, wobei der Hauptleiter durch ein Dichtungsmittel abgedichtet werden muss, damit er nicht der Luft ausgesetzt ist, wenn die Hochdruck-Entladungslampe in einem Zustand eingeschaltet wird, bei dem sie der Luft ausgesetzt ist.
    • Füllung
  • Die Füllung kann Edelgas als Zündgas und Puffergas enthalten, Metallhalogenid als Leuchtsubstanz, Metallhalogenid als Lampenspannungs-Fixierungsmedium und Quecksilber als Pufferdampfquelle, und zwar durch die folgende Kombination. Das Metallhalodgenid als Leuchtsubstanz ist ein Halogenid eines Leuchtmetalls, das sichtbares Licht emittiert.
  • Als Lampenspannungs-Fixierungsmedium kann hauptsächlich Quecksilber oder Halogenid verwendet werden. Quecksilber ist im folgenden Fall 3 auch als Leuchtmetall eingesetzt. Für das Halogenid als Lampenspannungs-Fixierungsmedium ist ein Metall, das einen relativ hohen Dampfdruck während des Betriebes und eine raltiv geringe Emission von sichtbarem Licht aufweist, bspw. Al, Fe, Zn, Sb, Mn, usw., geeignet. Das Edelgas wirkt als Zündgas und als Puffergas. Für das Edelgas können Xenon, Argon oder Krypton alleine oder als Mischung miteinander verwendet werden.
  • Bei Verwendung von Neon und Argon als Edelgas ist die Glühentladungskraft verringert. Dadurch kann die Glühbogen- Übergangszeit leicht verlängert sein. In diesem Fall wird Argon mit Neon im Anteil von 0,1 bis 10% vom prozentualen Druck verwendet. Dadurch wird die Verdampfung von Wolfram, das die Elektroden bildet, unterdrückt, und somit wird die Schwärzung zu Beginn des Betriebes merklich verringert. Da sich die Zündspannung absenkt, wird der Lichtstromkreis kompakt, leicht und preiswerter. Darüber hinaus wird das Edelgas in das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß gefüllt, um einen Druck von mehr als einem Atmosphärendruck während des Betriebes der Lampe erzeugen. Hierbei bedeutet in dieser Beschreibung der Ausdruck "Hochdruckentladung" eine Entladung, bei der der Druck der Füllung während des Betriebes der Lampe höher wird als der atmosphärische Druck, d. h., dass es sich um ein Konzept handelt, das eine sehr hohe Druckentladung umfasst.
  • Des Weiteren kann als Pufferdampf anstelle von Quecksilber ein Metallhalogenid in das Entladungsgefäß gefüllt werden, das einen relativ hohen Dampfdruck aufweist und wenig oder eine geringe Menge an sichtbarem Licht abstrahlt, bspw. Aluminiumhalogenid.
    • 1. Leuchtmetallhalogenid + Quecksilber + Edelgas: Dies ist die Konfiguration einer sogenannten Metallhalogenidlampe.
    • 2. Leuchtmetallhalogenid + Metallhalogenid als Lampenspannungs-Fixierungsmedium + Edelgas: Dies ist die Konfiguration der sogenannten quecksilberfreien Metallhalogenidlampe, bei der die Verwendung von Quecksilber, das eine starke Umweltbelastung darstellt, vermieden wird.
    • 3. Quecksilber + Edelgas: Dies ist die Konfiguration der sogenannten Hochdruck-Quecksilberlampe.
    • 4. Nur Edelgas (im Fall der Verwendung von Xenon als Edelgas): Diese Konfiguration stellt die sogenannte Xenonlampe dar.
  • Als Halogen für das Halogenid des Leuchtmetalls können Jodit, Bromid, Chlorid und ein Fluorid verwendet werden, oder eine beliebige Kombination derselben. Das Halogenid des Leuchtmetalls kann aus einer Gruppe ausgewählt werden, die als Metallhalogenid bekannt ist, um zu erreichen, dass die Strahlung mit den gewünschten Leuchtmerkmalen versehen wird, etwa der Leuchtfarbe, des Bewertungsindex Ra für die Durchschnittsfarbe und der Leuchteffizienz, und des Weiteren als Antwort auf die Größe und die Eingangsleistung der Entladungslampe mit lichtdurchlässigem keramischen Entladungsgefäß. Bspw. können ein oder mehrere der Halogenide aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Na-Halogenid, Li- Halogenid, Sc-Halogenid, Tl-Halogenid und Halogenide der seltenen Erdmetalle enthält.
    • Andere Konfigurationen
  • Gemäß der Erfindung können ein Teil oder alle folgenden Konfigurationen nach Bedarf eingesetzt werden, obwohl dies nicht erforderlich ist.
    • Dichtungszusammensetzung für Keramiken
  • Dichtungszusammensetzungen für Keramiken können zum Verschließen des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes verwendet werden, indem ein Spalt zwischen dem schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes und dem Hauptleiter, der durch diesen hindurchtritt und auf seinem distalen Ende mit der Elektrode versehen ist, abzudichten. Zum Verschließen des Entladungsgefäßes wird die Dichtzusammensetzung für Keramiken in den Spalt zwischen dem Hauptleiter und dem schlanken zylindrischen Abschnitt vom Ende des schlanken zylindrischen Abschnittes aus eingeführt. Die Dichtzusammensetzung für Keramiken wird dann durch Erhitzen geschmolzen und verteilt sich im Spalt zwischen dem Hauptleiter. Nachdem sich die Dichtzusammensetzung für Keramiken durch Abkühlen verfestigt hat, dichtet sie in der Folge den Spalt zwischen dem Hauptleiter und dem schlanken zylindrischen Abschnitt hermetisch ab. Gemäß der Abdichtung wird der Hauptleiter auf einer vorgegebenen Position fixiert.
  • Der Hauptleiter soll mit seinem Abschnitt, der im dünnen Zylinderabschnitt liegt, vollständig mit der Dichtung bedeckt sein. Des Weiteren wird der Hauptleiter hart, um durch die Füllung wie Halogen erodiert zu werden, wenn das poximale Ende der schlanken Elektrode mit der Dichtung bedeckt wird, welches am Hauptleiter unter einem geringen Abstand, vorzugsweise von 0,2 bis 0,3 mm befestigt ist.
    • Zündhilfsleiter
  • Wenn der innere Durchmesser des bauchigen Abschnittes des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes relativ vergrößert wird und der Abstand zwischen den Elektroden ebenfalls entsprechend der Vergrößerung des Innendurchmessers des Gehäuses vergrößert wird, tendiert die Zündspannung der Hochdruck-Entladungslampe dazu, anzusteigen. So ist es durch Anordnen eines Zündhilfsleiters nach Bedarf möglich, die Zündspannung abzusenken. Der Zündhilfsleiter kann eine Metallspule sein, die um mindestens einen der schlanken zylindrischen Abschnitte, durch die sich die Elektrode hindurch erstreckt, gewickelt und mit der anderen Elektrode verbunden ist, um dasselbe Potential wie die andere Elektrode aufzuweisen, die zu der Elektrode durch einen Entladungsraum im bauchigen Abschnitt gerichtet ist.
    • Mantelkolben
  • Die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe kann in einem Zustand gezündet werden, in dem das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß der Luft ausgesetzt ist. Jedoch ist es nach Bedarf möglich, das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß hermetisch im Mantelkolben aufzunehmen. Zusätzlich ist es durch Verwendung der inneren Oberfläche des Mantelkolbens als reflektierende Oberfläche, die auf dem lichtemittierenden Abschitt der Hochdruck-Entladungslampe fokussiert ist, möglich, eine Hochdruck-Entladungslampe mit gerichteter Strahlung zu erzielen.
    • Reflektor
  • Die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe kann leicht Licht sammeln und ist in einer optischen Konfiguration vorteilhaft, da sie die Größe der Lichtquelle im Vergleich zu einer weißglühenden Fluoreszenzlampe verringern kann. Die Lichtquelle kann auch mit einem Reflektor integral ausgebildet sein, falls dies gewünscht ist. In diesem Fall kann der Reflektor auf der inneren Oberfläche des Mantelkolbens ausgebildet sein, in dem das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß aufgenommen ist. Im anderen Fall kann der Reflektor, der getrennt ausgebildet ist, an der Hochdruck- Entladungslampe angebracht sein. Des Weiteren kann der Reflektor ohne Verwendung des Mantelkolbens bereitgestellt werden.
    • Verhältnis der Durchmesser von Hauptleiter und Elektrode
  • Wenn Φ s (in mm) und Φ e (in mm) die Durchmesser des Hauptleiters und der Elektrode sind, kann die folgende Gleichung erfüllt werden:

    0,2 ≤ Φ e/Φ s ≤ 0,6
  • Um die Korrosion des Dichtungsmittels durch die Halogenide zu verhindern, indem die Temperatur des Dichtungsmittels der Dichtzusammensetzung für Keramiken abgesenkt wird, und um die Leuchteffizienz zu verbessern, indem die Temperatur des schmalen Spaltes erhöht wird, wird einerseits der Wärmewiderstand gesenkt, indem der Hauptleiter dicker gemacht wird und andererseits wird der Wärmewiderstand der Elektrode erhöht. Hierbei ist die Elektrode zu dünn, wenn das Dickenverhältnis Φ e/Φ ≤ 0,2 ist. Wenn andererseits das Verhältnis Φ e/Φ s größer ist als 0,6, kann die Temperatur des Dichtungsmittels und des schmalen Spaltes nicht auf einem vorgegebenen Wert gehalten werden.
    • Verhältnis zwischen dem Innenvolumen und der linearen Lichtdurchlässigkeit des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes
  • Das Innenvolumen des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes sei 0,1 cc oder weniger und vorzugsweise 0,07 cc oder weniger und die durchschnittliche lineare Durchlässigkeit des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes sei 10% oder mehr und insbesondere 30% oder mehr. Hierbei wird angenommen, dass die lineare Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 550 nm gemessen wird. Des Weiteren bedeutet der Ausdruck "durchschnittliche lineare Lichtdurchlässigkeit" einen durchschnittlichen Wert der linearen Durchlässigkeitsdaten, die an fünf verschiedenen Sammelpunkten gemessen werden. Des Weiteren wird das Innenvolumen des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes auf folgende Weise gemessen: Zunächst wird der bauchige Abschnitt in Wasser getaucht, um Wasser in den Raum einzufüllen. Dann wird der bauchige Abschnitt aus dem Wasser gezogen, nachdem die Öffnungen beider dünnen Zylinderabschnitte geschlossen worden sind. Dann wird das Volumen des Wassers im bauchigen Abschnitt gemessen.
  • Im Fall eines lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes mit einem kleinen Innenvolumen, wie vorstehend angegeben, ist es, wenn die durchschnittliche lineare Durchlässigkeit seiner Hülle 10% oder mehr beträgt, möglich, nicht nur die optische Effizienz (optische Effizienz der gesamten Vorrichtung) einschließlich derjenigen des optischen Systems wie eines mit der Entladungslampe zu kombinierenden Reflektors zu verbessern, sondern auch das Auftreten von Rissen im lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß zu verringern.
    • Lampenleistung
  • Die Erfindung ist für eine kompakte Metallhalogenidlampe mit einer Lampennennleistung von 50 Watt oder weniger bspw. etwa 10 bis 50 Watt, wirksam. Sie ist jedoch wirksamer für eine Lampe mit einer Leistung von 10 bis 30 Watt. Des Weiteren liegt die Bestrahlung der Kolbenwand vorzugsweise im Bereich von 15 bis 50 Watt/cm2.
    • Schmaler Spalt
  • Der schmale Spalt beträgt vorzugsweise 0,21 mm oder mehr.
  • Es wurde herausgefunden, dass es, um eine Hochdruck-Entladungslampe mit einer Lampenleistung von weniger als 50 Watt zu erhalten, die kompakt, von längerer Lebensdauer ist und eine höhere Lampeneffizienz aufweist, nicht möglich ist, eine günstige Entladungslampe zu erhalten, selbst wenn die Größe der herkömmlichen Entladungslampe proportional verringert wird.
  • So wird durch Einstellen des schmalen Spaltes, wie vorstehend erwähnt, der Wärmewiderstand der Elektrode erhöht und die Wärmemenge, die vom Entladungsplasma oder der Elektrode übertragen wird, wird verringert, so dass die Temperatur des Dichtungsmittels abnimmt. Deshalb treten bei den Lampen kaum Lecköffnungen an ihren Dichtungsmitteln auf.
    • Betriebsweise
  • Wenn dieser Aspekt der Erfindung die obige Konfiguration annimmt, wird eine diskontinuierliche Biegung auf der inneren Oberfläche um den Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes definiert, wodurch der so verbreiterte Grenzabschnitt eine große thermische Kapazität aufweist. Als Ergebnis davon sind der Entladungsraum und der kälteste Abschnitt thermisch isoliert. Demgemäß ist die Temperatur des kälstesten Abschnittes, der im schlanken zylindrischem definiert ist, stabilisiert, da die Übertragung von Halogenid abnimmt. Deshalb wird die Beleuchtungspositionscharakteristik einer Hochdruck-Entladungslampe verbessert. Folglich kann die maximale Farbtemperaturveränderung, die mit der Veränderung der Leuchtposition einhergeht, innerhalb des Bereichs von ± 150 °K gehalten werden.
  • Der Zündhilfsleiter kann aus einer ersten und einer zweiten Metallspule hergestellt sein, die wie folgt konfiguriert sind: Die erste Metallspule ist um den schlanken zylindrischen Abschnitt, durch den die erste Elektrode dringt, gewickelt und an ihrem einen Ende mit der zweiten Elektrode verbunden, so dass sie dasselbe Potential wie diese hat. Die zweite Metallspule ist um den anderen schlanken zylindrischen Abschnitt, durch den die zweite Elektrode dringt, gewickelt und an ihrem einen Ende mit der ersten Elektrode verbunden, so dass sie das gleiche Potential wie diese aufweist.
  • Es ist nützlich, wenn die Zündhilfsleiter jeweils so vorhanden sind, dass ihr eines Ende in der Nähe des Grenzabschnittes zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes liegt. Der Zündhilfsleiter kann aus einer Metallspule, einer leitenden Deckschicht usw. zusammengesetzt sein.
  • Nun wird eine bevorzugte Konfiguration des Zündhilfsleiters, der eine Metallspule aufweist, beschrieben. Bei der Implementation desselben können eine oder einige der folgenden Konfigurationen geeigneter Weise angenommen werden:
    • 1. Die Anzahl an Windungen in der Metallspule beträgt vier oder mehr.
    • 2. Der Windungsabstand der Metallspule beträgt 100 bis 500%.
    • 3. Wenn die Längen der Metallspule und des schlanken zylindrischen Abschnittes gleich LSA1 und LSA2 sind, ist das Verhältnis LSA1/LSA2 0,3 bis 1,0 (siehe Fig. 8).
  • Des Weiteren wird die mechanische Festigkeit des Grenzabschnitts wie vorstehend beschrieben verbessert, da beim lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß die innere Oberfläche um den Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt desselben eine diskontinuierliche Biegung definiert und da die äußere Oberfläche um sie herum eine kontinuierliche konkave Fläche definiert. Somit wird das Problem, dass Risse um den Grenzabschnitt des bauchigen Abschnitts und des schlanken zylindrischen Abschnitts auf Grund von thermischen Belastungen gemäß der schwachen Vorentladung zwischen dem Hilfsleiter, der auf dem schlanken zylindrischen Abschnitt vorhanden ist, und der Elektrode verringert wird. Hierbei ist zu verstehen, dass die Entladungszündeigenschaft der Hochdruck-Entladungslampe verbessert wird, indem der Zündhilfsleiter bereitgestellt wird.
  • Ein Paar Zündhilfsleiter sind aus Metallspulen zusammengesetzt, welche auf die schlanken zylindrischen Abschnitte des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes gewickelt sind, um die Elektroden zu umgeben, welche in die schlanken zylindrischen Abschnitte vordringen, und sind zueinander asymmetrisch.
  • Hierbei bedeutet der Audruck "die Zündhilfsleiter des Paares sind asymmetrisch zueinander", dass sie asymmetrisch konstruiert sind, so dass sie nicht dieselbe Zündhilfseigenschaft aufweisen. Eine Konfiguration für Zündhilfseigenschaften, die voneinander verschieden sind, wird dadurch realisiert, dass die Kapazitäten zwischen den Zündhilfsleitern und den Elektroden, die durch die Zündhilfsleiter über die schlanken zylindrischen Abschnitte bedeckt sind, verschieden gemacht werden. Die Kapazität wird durch Variieren mindestens eines der nachstehenden Parameter variiert: Abstand zwischen dem Zündhilfsleiter und der Elektrode, relative Dielektrizitätskonstante des schlanken zylindrischen Abschnittes und effektiver gegenüberliegender Bereich des Zündhilfsleiters und der Elektrode. Der effektive gegenüberliegende Bereich des Zündhilfsleiters und der Elektrode kann leicht durch den effektiven Bereich des Zündhilfsleiters verändert werden. Wenn bspw. der Zündhilfsleiter aus einer Metallspule besteht, kann die Kapazität variiert werden, indem die Anzahl an Windungen der Metallspule, der Drahtdurchmesser des Spulendrahtes oder der Windungsabstand der Metallspule variiert werden.
  • Die Glühbogen-Übergangszeit des Bogens, der über dem Elektrodenpaar am Beginn der Tätigkeit entsteht, beträgt etwa 0,5 bis 3 Sekunden. Wenn jedoch die Übergangszeit kürzer als die geeignete Zeit ist, wird die zum Bewirken des Glühbogenübergangs benötigten elektrische Energie in kurzer Zeit bereitgestellt. Dann werden die Elektroden überhitzt und somit wird eine übermäßige Elektrodenverdampfung hervorgerufen, wodurch die Schwärzung beschleunigt wird. Eine solche Erscheinung tritt bei einer Füllmenge auf der Hochtemperaturseite des schlanken zylindrischen Abschnittes auf, wenn die Glühentladungsenergie, die der Elektrode zugeführt wird, die durch die Hochtemperaturseite des schlanken zylindrischen Abschnittes tritt, nicht als Energie zum Verdampfen der Füllung zum Zeitpunkt des Auftretens einer schwachen Vorentladung verbraucht wird.
  • Demgegenüber kann gemäß diesem Aspekt der Erfindung der Zündhilfsleiter, der im schlanken zylindrischen Abschnitt vorhanden ist, bspw. der Spitzenseite des schlanken zylindrischen Abschnittes, dessen Temperatur während des Betriebes der Lampe ansteigt, asymmetrisch in Bezug auf den Zündhilfsleiter der gegenüberliegenden Seite strukturiert sein, so dass die zur Spitzenseite des Zündhilfsleiters gehörende Kapazität zunimmt.
  • Dann nimmt die Kapazität zwischen dem asymmetrisch strukturierten Hilfsleiter und der Elektrode, die von ihm umgeben ist zu. Demgemäß wird der schwache Vorentladungsstrom bei Beginn des Betriebes des Zündhilfsleiters groß und der feine Entladungsstrom beim Beginn des Betriebes nimmt relativ zu. Als Ergebnis nimmt die für das Verdampfen der Füllung verbrauchte Endergie zu. Dadurch werden das Aufheizen der Elektrode und die Schwärzung unterdrückt.
  • Wenn dieser Aspekt der Erfindung die obige Konfiguration aufweist, dient der Bereich maximaler Dicke als Wärmeakkumulierungsteil. Gemäß dem Wärmeakkumulierungseffekt in diesem Abschnitt wird die Veränderung der Temperatur des kältesten Abschnitts, d. h. die Veränderung der Farbtemperatur, beim Verändern der Leuchtposition unterdrückt.
  • Darüber hinaus kann, wenn die innere Oberfläche des bauchigen Abschnitts mit einer kontinuierlich gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist, der Abstand des zentralen Teils der Biegung eines Bogens und der Innenwand des bauchigen Abschnitts, der zu dieser gerichtet ist, beim Beleuchten in horizontaler Position vergrößert werden, und die durch den Bogen übertragene Wärmemenge kann verringert werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine geeignete Konfiguration der Hochdruck-Entladungslampe angegeben, welche eine relativ geringe Lampenleistung aufweist und somit mit einer hohen Frequenz leuchten kann. D. h., wenn die Lampennennleistung 50 Watt oder weniger beträgt, ist es günstig, dass der Innendurchmesser des bauchigen Abschnitts des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes im Bereich von 2 bis 6 mm liegt.
  • Nachstehend wird der Grund für die Angabe des obigen Bereichs für die Nennfrequenz der Strahlung gemäß einem Aspekt der Hochdruck-Entladungslampe beschrieben. Wenn die Frequenz niedriger als 15 kHz ist, besteht die Möglichkeit, dass ein hörbares Frequenzrauschen verursacht wird. Wenn die Frequenz etwa 30 kHz beträgt, fällt die Frequenz in den Bereich, der üblicherweise für Infrarot-Fernbedienungen verwendet wird. Deshalb sollte eine solche Frequenz nicht eingesetzt werden, um Fehlfunktionen der Infrarot-Fernbedienungen zu vermeiden. Wenn die Frequenz in den Bereich von mehr als 30 kHz und von weniger als 40 kHz fällt, liegt sie ebenfalls in dem Bereich, der eine akustische Resonanzmode des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes enthält. Deshalb sollte zum Vermeiden einer akustischen Resonanz eine solche Frequenz nicht eingesetzt werden. Wenn es sich um eine Frequenz von 50 kHz oder mehr handelt, wird das Intervall der Frequenz, das eine akustische Resonanz erzeugt, schmäler. Deshalb wird es schwierig, die Frequenz unter Berücksichtigung der Frequenzdispersion von Lichtstromkreisen einzustellen.
  • Dann kann dieser Aspekt der Erfindung eine Hochdruck-Entladungslampe niedriger Lampenleistung bereitstellen, die mit einer hohen Frequenz leuchtet, ohne dass praktische Probleme, wie hörbares Rauschen, akustische Resonanz und Fehlfunktionen von Infrarot-Fernbedienungen, auftreten.
  • Die Erfindung definiert auch einen Leuchtkörper, der für die Hochdruck-Entladungslampe, wie sie vorstehend beschrieben wurde, nützlich ist.
  • Im Rahmen der Beschreibung hat der Ausdruck "Leuchtkörper" eine breite Bedeutung und umfasst alle solche Vorrichtungen, bei denen von Hochdruck-Entladungslampen zu jedem Zweck abgestrahltes Licht verwendet wird. Bspw. kann der Leuchtkörper gemäß diesem Aspekt der Erfindung für Hochdruck-Entladungslampen eingesetzt werden, die als weisglühende Lampen ausgebildet sind, für Leuchtsysteme, mobil verwendbare Stirnlampen, Lichtquellen unter Verwendung optischer Fasern, Bildprojektoren, foto-chemische Vorrichtungen, Einrichtungen zur Unterscheidung von Fingerabdrücken usw. Hierbei steht der Ausdruck "Leuchthauptkörper" für Reste des Leuchtkörpers, die verbleiben, wenn die Hochdruck-Entladungslampe entfernt worden ist.
  • Des Weiteren bezeichnet der Ausdruck "Hochdruck-Entladungslampe, die als weißglühende Lampe ausgebildet ist" einen Leuchtkörper, in dem eine Hochdruck-Entladungslampe und ein Stabilisator für dieselbe integriert sind, wobei ein Kolbensockel angebracht ist, um handelsübliche Spannung aufzunehmen. Durch Anbringen des Kolbensockels auf einem entsprechenden Lampensockel kann diese Art von Leuchtvorrichtung als Weißglühlampe verwendet werden. Bei einer Hochdruck-Entladungslampe, die als Weißglühlampe ausgebildet ist, ist es möglich, einen Reflektor vorzusehen, um die gewünschte Lichtverteilung aus der Hochdruck-Entladungslampe zu erhalten. Des Weiteren ist es möglich, eine lichtstreuende Kappe oder eine Abdeckung vorzusehen, um die Helligkeit der Hochdruck-Entladungslampe leicht zu verringern. Des Weiteren ist es möglich, einen Kolbensockel mit den gewünschten Eigenschaften zu verwenden. Demgemäß kann zum direkten Ersetzen herkömmlicher Leuchten ein Kolbensockel so angepasst werden, dass er demjenigen herkömmlicher Leuchten entspricht.
  • Der Leuchtstromkreis kann von beliebiger Konfiguration mit Wechselspannungszündung und Gleichspannungszündung sein. Des Weiteren kann die Wechselspannungszündung entweder eine hochfrequente Zündung oder eine niederfrequente Zündung sein. Da jedoch der bauchige Abschnitt und der schlanke zylindrische Abschnitt in einem einzigen Körper des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes vereinigt sind und da das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß für die Konfiguration des bauchigen Abschnitts, die sehr stark sphärisch ausgebildet ist, geeignet ist, ist es einfach, den Einfluss der akustischen Resonanz zu vermeiden, wobei die erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe vorzugsweise für hochfrequentes Zünden im Bereich von 5 bis 200 kHz ausgelegt ist.
  • Im Fall des Zündens mit hoher Frequenz kann ein Wandler für einen Hochfrequenzgenerator versendet werden. Als Wandler können verschiedene Arten von Wandlern eingesetzt werden, bspw. ein Wandler vom Typ einer Halbbrücke oder vom Typ einer Vollbrücke. Auch ist es möglich, als strombegrenzendes Impedanzelement eines der folgenden Elemente zu verwenden: ein induktives Element, ein kapazitatives Element und ein Widerstandselement, oder eine Anzahl derselben in Kombination, wobei ein Induktanzelement für die praktische Anwendung vorzuziehen ist. Als Induktanzelement können ein Induktor, ein Kurzschlusswandler usw. eingesetzt werden. Hierbei ist im Fall der hochfrequenten Zündung eine Stromkreiskonfiguration vorzuziehen, bei der der Laststromkreis des Zündkreises mit einem Resonanzstromkreis versehen ist, der aus der strombegrenzenden Induktanz und einem Kondensator zusammengesetzt ist, wodurch der Zündkreis kontinuierliche Belastungsmerkmale beim Übergang von einer sekundären Spannung des offenen Stromkreises zu einem sekundären Kurzschlussstrom aufweist, da es möglich ist, den Leuchtstromkreis in kompakter Größe und mit geringem Gewicht auszubilden.
  • Hingegen ist es bei einer niederfrequenten Zündung vorzuziehen, dass der Zündkreis hauptsächlich aus einem nach oben transformierenden oder nach unten transformierenden Gleichstromsteller und einem Wandler vom Typ einer Vollbrücke zusammengesetzt ist, der mit der als Gleichspannung vorliegenden Ausgangsspannung des Gleichstromstellers versorgt wird. In obiger Konfiguration des Zündkreises wirkt die Induktanz des Gleichstromstellers als strombegrenzende Induktanz. Deshalb braucht der Zündkreis keine konkrete Konfiguration der strombegrenzenden Induktanz.
  • Darüber hinaus ist im Fall der Gleichspannungszündung eine Stromkreiskonfiguration vorzuziehen, bei der die Hochdruck- Entladungslampe über die Ausgangsanschlüsse des nach oben oder nach unten transformierenden Gleichstromstellers gekoppelt ist, da es möglich ist, den Leuchtstromkreis bezüglich der Größe kompakt und mit geringem Gewicht herzustellen.
  • Der Zündstromkreis kann im Leuchtkörper oder in einer geeigneten Stelle, die vom Leuchtkörper getrennt ist, bspw. auf der Decke, angebracht sein.
  • Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind für einen Fachmann durch Studium der folgenden Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen offensichtlich. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Offenbarung.
  • Die Erfindung wird vollständiger mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. Viele der Vorteile derselben können aus ihr entnommen werden. Die Zeichnungen stellen folgendes dar:
  • Fig. 1 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Sphärenform des bauchigen Abschnitts des erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes;
  • Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung;
  • Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt durch das lichtdurchlässige keramische Ladungsgefäß 1, das in Fig. 2 gezeigt ist;
  • Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung;
  • Fig. 5 ist ein schematischer Schnitt durch das lichtdurchlässige keramische Gefäß 1, das in Fig. 4 gezeigt ist;
  • Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Messdaten der Farbtemperaturen der Hochdruck-Entladungslampe gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und von Vergleichsbeispielen zeigt, wenn ihre Beleuchtungsposition verändert wird;
  • Fig. 7 ist ein schematischer Schnitt durch ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß gemäß einem dritten Aspekt der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe;
  • Fig. 8 ist ein Schnitt von vorne durch eine Hochdruck- Entladungslampe gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung, der diese teilweise weggebrochen zeigt;
  • Fig. 9 ist ein Teilschnitt einer Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung von vorne;
  • Fig. 10 ist ein Teilschnitt der Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung von vorne;
  • Fig. 11 ist ein Teilschnitt der Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung, die als Weißglühlampe ausgebildet ist, von vorne;
  • Fig. 12 ist ein Schaltbild, das den Hochfrequenz-Zündkreis 15 zeigt, der in Fig. 11 dargestellt ist;
  • Fig. 13 ist ein Teilschnitt eines Leuchtkörpers gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung, der als Strahler ausgebildet ist; und
  • Fig. 14 ist eine Vorderansicht auf einen Leuchtkörper gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, der als ein anderer Strahler ausgebildet ist.
  • Mit Bezug auf die Fig. 2 bis 14 werden nachstehend einige Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
  • Zunächst zeigen die Fig. 2 und 3 einen ersten Aspekt der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe.
  • Des Weiteren zeigen die Fig. 4 und 5 einen zweiten Aspekt der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe.
  • In jenen Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeigen 1 ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß, das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Elektrode, das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Hauptleiter und das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Dichtung. In das lichtdurchlässige keramsiche Entladungsgefäß 1 ist eine Füllung eingebracht. Jede Komponente wird nachstehend im Detail erläutert.
    • Lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß 1
  • Das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß 1 besteht aus einem bauchigen Abschnitt 1a und schlanken zylindrischen Abschnitten 1b, die miteinander in einem Stück vereinigt sind. Der bauchige Abschnitt 1a begrenzt in seinem inneren Raum einen Entladungsraum 1a1. Die schlanken zylindrischen Abschnitte 1b begrenzen innenseitig Durchgangslöcher 1b1. Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, der in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, definiert die äußere Oberfläche um den Grenzabschnitt des bauchigen Abschnitts 1a und des schlanken zylindrischen Abschnitts 1b eine kontinuierliche konkave Oberfläche DF, während die innere Oberfläche eine diskontinuierliche Biegung DP definiert.
  • Andererseits sind gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, die innere Oberfläche und die äußere Oberfläche des Entladungsgefäßes als leicht kontinuierliche Kurven am Grenzbereich zwischen dem bauchigen Abschnitt 1a und dem schlanken zylindrischen Abschnitt 1b definiert, wobei der Grenzabschnitt eine maximale Wandstärke Tmax und eine minimale Wandstärke Tmin ausweist. Das Verhältnis der Wandstärke Tmin/Tmax ist gleich oder kleiner als 0,75. Die innere Oberfläche des bauchigen Abschnitts 1a weist eine shpärische Form auf, während die äußere Oberfläche eine Spindelform aufweist. Der schlanke zylindrische Abschnitt 1b hat die Form eines Aufnahmestabes zum Aufnehmen einer Spindelfaser. Die innere Oberfläche um den Grenzabschnitt des bauchigen Abschnitts 1a und des schlanken zylindrischen Abschnitts 1b ist als konvexe Oberläche Bi definiert, wobei die äußere Oberfläche um diese herum eine Biegung Bb aufweist.
    • Elektrode 2
  • Gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Elektroden 2, 2 eines Paares jeweils in ihrer Gesamtheit als schlanke Stäbe ausgeführt, wobei auf jedem eine erste Spule 2b und eine zweite Spule 2c vorhanden sind. Die erste Spule 2b ist auf das distale Ende des Elektrodenstabes 2a aufgewickelt. Die zweite Spule 2c ist auf das proximale Ende des Elektrodenstabes 2a aufgewickelt. Die Elektrode 2 dringt durch das Durchgangsloch 1b ein des dünnen zylindrischen Abschnittes 1b, und ihr distales Ende ist gegen den Innenraum 1a1 des bauchigen Abschnitts 1a gerichtet, wobei ein schmaler Spalt G zwischen dem Durchgangsloch 1b1 und der Elektrode 2 ausgebildet ist.
    • Hauptleiter 3
  • Ein Hauptleiter 3, der aus Niob hergestellt und stabförmig ausgebildet ist, ist an seinem distalen Ende auf das proximale Ende des Elektrodenstabes 2a geschweißt. Zumindest der Mittelabschnitt desselben ist im schlanken zylindrischen Abschnitt 1b des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes 1 durch eine Dichtung 4, die nachstehend beschrieben wird, eingeschmolzen. Das proximale Ende des Hauptleiters 3 liegt gegen das Äußere des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes 1 frei.
    • Dichtung 4
  • Die Dichtung 4, die aus einer Dichtungszusammensetzung für Keramik besteht, liegt zwischen dem schlanken zylindrischen Abschnitt 1b des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes 1 und dem Hauptleiter 3. Die Dichtung 4 dichtet das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß 1 hermetisch ab und ist mit dem Hauptleiter verschmolzen, indem die Dichtungszusammensetzung für Keramik geschmolzen und dann verfestigt wird. Des Weiteren dichtet die Dichtung 4 den schlanken zylindrischen Abschnitt 1b so ab, dass der nicht gegen das Innere des bauchigen Abschnitts 1a freigelegt ist. Die Dichtung 4 befestigt auch die Elektrode in einer vorgegebenen Position.
  • Um die Dichtung 4 auszubilden, wird eine Dichtungszusammensetzung für Keramik um den Hauptleiter 3 und einen Abschnitt desselben aufgebracht, der aus dem Durchgangsloch 1b1 und der Endoberfläche des schlanken zylindrischen Abschnittes 1b vorsteht. Die Dichtungszusammensetzung für Keramik wird durch Hitze geschmolzen, wodurch das Fluid der Dichtungszusammensetzung für Keramik in den Spalt G zwischen dem Hauptleiter 3 und dem Durchgangsloch 1b1 läuft. Dann bedeckt das Fluid den Umfang des Abschnittes des Hauptleiters 3, der im Durchgangsloch 1b1 liegt, und das proximale Ende der Elektrode 2. Danach wird das Fluid durch Abkühlung verfestigt.
    • Füllung
  • Eine Füllung, die in das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß 1 eingebracht werden soll, ist aus einem Zündgas und einem Puffergas, einschließlich Edelgas, bspw. Neon und Argon, Halogenid eines Leuchtmetalls und Quecksilber zum Zuführen des Puffergases durch Freisetzung zusammengesetzt. Die Füllung kann Edelgas enthalten, das als Zündgas und Puffergas wirkt, wobei das Metallhalogenid als Leuchtsubstanz und als Fixierungsmedium für die Lampenspannung wirkt und das Quecksilber als Speisequelle für den Pufferdampf bei der folgenden Kombination derselben wirkt.
    • Beispiel I
  • Lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß 1: hergestellt aus lichtdurchlässiger Aluminiumoxid-Keramik; Gesamtlänge 23 mm
    Bauchiger Abschnitt 1a: maximaler äußerer Durchmesser 6,0 mm; maximaler innerer Durchmesser 5 mm
    Dünner zylindrischer Abschnitt 1b: Außendurchmesser 1,7 mm; maximaler innerer Durchmesser D 0,7 mm
    Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt 1a und dem dünnen zylindrischen Abschnitt 1b: Krümmungsradius R der konkaven äußeren Oberfläche CF 4 mm
    Elektrode 2: hergestellt aus dotiertem Wolfram
    Elektrodenstab 2a der oberseitigen Elektrode 2: Durchmesser 0,25 mm; Länge 5,8 mm
    Elektrodenstab 2a der unterseitigen Elektrode 2: Durchmesser 0,2 mm; Länge 5,8 mm
    Erste Spule 2b: Hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,135 mm; geschlossene Wicklung mit vier Windungen
    Zweite Spule 2c: hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,25 mm; geschlossene Wicklung mit vier Windungen
    Hauptleiter 3: hergestellt aus Niob; Durchmesser 0,64 mm
    Schmaler Spalt G: 0,225 mm
    Füllung: 3% Ne + etwa 27 kPa Argon als Betriebsgas und Puffergas und eine geeignete Menge an Quecksilber und Natrium-, Telur-, Dy-Iodit als Leuchtmetall (Leuchtmetallhalogenid wird in den bauchigen Abschnitt in einer solchen Menge eingeführt, dass das Metallhalogenid nicht vollständig verdampft, sondern an Überschuss des Metallhalogenids im schmalen Spalt verbleibt)
    Lampenspannung: 20 Watt
    Gesamter Leuchtfluss: 1800 lm
    Leuchtnutzeffekt: 90 lm/W
    Farbtemperatur: 3500 K
    Nennlebensdauer: 8000 Stunden
    • Beispiel II
  • Lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß 1: hergestellt aus lichtdurchlässiger Aluminiumoxidkeramik; Gesamtlänge 23,1 mm
    Bauchiger Abschnitt 1a: maximaler Außendurchmesser 6,0 mm; maximaler Innendurchmesser 5,0 mm
    Dünner zylindrischer Abschnitt 1b: Außendurchmesser 1,7 mm; maximaler innerer Durchmesser D 0,7 mm
    Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt 1a und dem dünnen zylindrischen Abschnitt 1b: Krümmungsradius R der konkaven äußeren Oberfläche CF 4 mm
    Elektrode 2: hergestellt aus dotiertem Wolfram
    Elektrodenstab 2a der oberseitigen Elektrode 2: Durchmesser 0,2 mm; Länge 2,5 mm
    Erste Spule 2b: Hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,16 mm; geschlossene Wicklung mit vier Windungen
    Zweite Spule 2c: hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,13 mm; geschlossene Wicklung mit 70 Windungen
    Zwischenelektrodenabstand: 3,5 mm
    Hauptleiter 3: hergestellt aus Niob; Durchmesser 0,64 mm
    Füllung: 3% Ne + etwa 13 kPa Ar als Betriebsgas und Puffergas; etwa 2 mg Quecksilber und 2,0 mg Natrium-, Telur-, Dy-Iodit als Leuchtmetall
    Lampenspannung: 21 Watt
    Gesamter Leuchtfluss: 1800 lm
    Leuchtwirkungsgrad: 90 lm/W
    Farbtemperatur: 3000 K
    Nennlebensdauer: 8000 Stunden
    • Beispiel III
  • Lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß 1: hergestellt aus lichtdurchlässiger Aluminiumoxid-Keramik; Gesamtlänge 23 mm
    Bauchiger Abschnitt 1a: maximaler Außendurchmesser 6 mm; maximaler Innendurchmesser 5 mm; maximale Wandstärke Tmax ist gleich 1 mm; minimale Wandstärke Tmin ist gleich 0,5 mm; Verhältnis der Wandstärken Tmin/Tmax ist gleich 0,5
    Dünner zylindrischer Abschnitt 1b: Außendurchmesser 1,7 mm; maximaler innerer Durchmesser D ist gleich 0,7 mm
    Elektrode 2: hergestellt aus dotiertem Wolfram
    Elektrodenstab 2a der oberseitigen Elektrode 2: Durchmesser 0,25 mm; Länge 5,8 mm
    Elektrodenstab 2a der unterseitigen Elektrode 2: Durchmesser 0,2 mm; Länge 5,8 mm
    Erste Spule 2b: hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,135 mm; geschlossene Wicklung mit vier Windungen
    Zweite Spule 2c: hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,25 mm; geschlossene Wicklung mit vier Windungen
    Hauptleiter 3: hergestellt aus Niob; Durchmesser 0,64 mm
    Kleiner Spalt G: 0,225 mm
    Füllung: 3% Ne + etwa 27 kPa Ar als Betriebsgas und Puffergas und eine geeignete Menge an Quecksilber und Natrium-, Telur-, Dy-Iodit als Leuchtmetall (Leuchtmetallhalogenid wird in den bauchigen Abschnitt in einer solchen Menge eingeführt, dass das Metallhalogenid nicht vollständig verdampft, sondern ein Überschuss des Metallhalogenids im schmalen Spalt verbleibt)
    Lampenleistung: 20 Watt
    Gesamter Leuchtfluss: 1800 lm
    Leuchtwirkungsgrad: 90 lm/W
    Farbtemperatur: 3500 K
    Nennlebensdauer: 8000 Stunden
    • Beispiel IV
  • Lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß 1: hergestellt aus lichtdurchlässiger Aluminiumoxid-Keramik; Gesamtlänge 23 mm
    Bauchiger Abschnitt 1a: maximaler Außendurchmesser 6 mm; maximaler Innendurchmesser 5 mm; maximale Wandstärke Tmax ist gleich 1, 2 mm; minimale Wandstärke Tmin ist gleich 0,5 mm; Verhältnis der Wandstärken Tmin/Tmax ist gleich 0,42
    Dünner zylindrischer Abschnitt 1b: Außendurchmesser 1,7 mm; maximaler innerer Durchmesser D 0,7 mm
    Andere Bestandteile: die gleichen wie diejenigen des obigen Beispiels III.
  • Mit Bezug auf Fig. 6 werden nun die Messdaten der Farbtemperaturen der Hochdruck-Entlandungslampe gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung im Vergleich mit Vergleichsbeispielen beschreiben, wenn sie ihre Leuchtposition verändern. In Fig. 6 zeigt die Abszissenachse (x-Achse) die Leuchtposition und die Ordinatenachse (y-Achse) die Farbtemperatur in °K an. Des Weiteren stellt die Kurve "X" die Merkmale des Beispiels I dar. Die Kurve "Y" stellt die Merkmale des Beispiels II dar, während die Kurve "Z" die Merkmale des Vergleichsbeispiels darstellt. Hierbei weist das zur Kurve Z gehörige Vergleichsbeispiel die gleichen Merkmale wie die Beispiele I und II auf, mit der Ausnahme, dass die Wandstärke des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes innerhalb eines Spielraums von 0,5 mm über der gesamten Länge desselben nahezu einheitlich ist.
  • Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Farbtemperaturveränderung bei jedem Beispiel des zweiten Aspektes der Erfindung im Vergleich zum Vergleichsbeispiel merklich verringert.
    • Beispiel V
  • Lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß 1: hergestellt aus lichtdurchlässiger Aluminiumoxid-Keramik; Gesamtlänge 31,6 mm
    Bauchiger Abschnitt 1a: maximaler Außendurchmesser 6 mm; maximaler Innendurchmesser 5 mm; maximale Wandstärke Tmax ist gleich 1,0 mm; minimale Wandstärke Tmin ist gleich 0,5 mm; Verhältnis der Wandstärken Tmin/Tmax ist gleich 0,5
    Dünner zylindrischer Abschnitt 1b: Außendurchmesser 1,7 mm; maximaler innerer Durchmesser D 0,7 mm
    Elektrode 2: hergestellt aus dotiertem Wolfram
    Elektrodenstab 2a der oberseitigen Elektrode 2: Durchmesser 0,2 mm; Länge 2,5 mm
    Erste Spule 2b: hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,16 mm; geschlossene Wicklung mit vier Windungen
    Zweite Spule 2c: hergestellt aus dotiertem Wolfram; Durchmesser 0,13 mm; geschlossene Wicklung mit 70 Windungen
    Zwischenelektrodenabstand: 3,5 mm
    Hauptleiter 3: hergestellt aus Niob; Durchmesser 0,64 mm
    Füllung: 3% Ne + etwa 13 kPa Ar als Betriebsgas und Puffergas; etwa 2 mg Quecksilber und 2 mg Natrium-, Telur-, Dy-Iodit als Leuchtmetall
    Lampenleistung: 21 Watt
    Gesamter Leuchtfluss: 1800 lm
    Leuchtwirkungsgrad: 90 lm/W
    Farbtemperatur: 3000 K
    Nennlebensdauer: 8000 Stunden
  • Fig. 7 zeigt das lichtdurchlässige keramische Gefäß des dritten Aspekts der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe im Schnitt. In Fig. 7 sind die gleichen Elemente, die auch in den Fig. 3 und 5 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachstehend nicht erläutert.
  • Dieser dritte Aspekt der Erfindung unterscheidet sich vom zweiten Aspekt der Erfindung dadurch, dass die äußere Oberfläche um den Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt 1a und dem schlanken zylindrischen Abschnitt 1b der lichtdurchlässigen keramischen Entladungslampe 1 mit einer konkaven Oberfläche B0 ausgebildet ist. D. h., dass im Gegensatz zum zweiten Aspekt, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, eine Biegung auf dem Grenzabschnitt ausgebildet ist, wobei der Grenzabschnitt gemäß dem dritten Aspekt bei der konkaven Oberfläche B0 mit einer geeigneten Krümmung ausgebildet ist. Beispielhaft werden einige Abmessungen wie folgt angegeben: Krümmungsradius R = 4 mm, Innendurchmesser D = 5 mm; Verhältnis R/D = 0,8.
  • Mit Bezug auf Fig. 8 wird eine Hochdruck-Entladungslampe gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung beschrieben. In Fig. 8 sind die gleichen Elemente, die auch in den Fig. 2 und 4 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nachstehend nicht erörtert. Der vierte Aspekt der Erfindung unterscheidet sich vom ersten bis dritten Aspekt der Erfindung dadurch, dass die Hochdruck-Entladungslämpe mit einer Zweischichtstruktur ausgebildet ist und mit ersten und zweiten Zündhilfsleitern SAC1 SAC2 ausgebildet ist. D. h., die Hochdruck-Entladungslampe ist auf einem Leuchtquellenkolben IB, ersten und zweiten Aufhängungsleitern CC1, CC2 und einem brückenbildenden Drahtstab BC, einem Verstärkungsglas BG, ersten und zweiten Zündhilfsleitern SAC1, SAC2, einem Mantelkolben OB, einem Getter GT und äußeren Hauptanschlüssen OCT1, OCT2 zusammengesetzt.
  • Der Leuchtquellenkolben IB weist dieselbe Struktur auf wie die Hochdruck-Entladungslampe, die in Fig. 7 gezeigt ist. Da das Metallhalogenid und das Quecksilber in einer Menge in das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß 1 gefüllt sind, die weit über der Verdampfungsmenge liegt, bleibt ein Teil derselben in flüssiger Phase im schmalen Spalt G während des stabilen Leuchtens. Dann wird die Oberfläche der Füllung in flüssiger Phase der kälteste Abschnitt.
  • Die ersten und zweiten Aufhängungsleiter CC1 CC2 sind jeweils aus Molybdän hergestellt, und sie erstrecken sich nahezu parallel auf beiden Seiten des Lichtquellenkolbens IB in Axialrichtung des Mantelkolbens OB. Das distale Ende des ersten Aufhängungsleiters CC1 ist mit dem Hauptleiter 3 der oberen Elektrode 2 gekoppelt, während der Mittelabschnitt derselben sich parallel zur Axialrichtung des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes und getrennt von dieser erstreckt. Der zweite Aufhängungsleiter CC2 ist an den Hauptleiter 3 der unteren Elektrode 2 über dem brückbildenden Drahtstab BC gekoppelt.
  • Das Verstärkungsglas BG hält den ersten und den zweiten Aufhängungsleiter CC1, CC2 in einem vorbestimmten Abstand, da die unteren Teile des ersten und des zweiten Aufhängungsleiters CC1, CC2 im Glas eingeschmolzen sind. Die Zündhilfsleiter SAC1, SAC2 sind Spulen aus 0,3 mm dicken Molybdändrähten, die jeweils auf die schlanken zylindrischen Abschnitte 1b mit 6,5 Windungen gewickelt sind. Der oberseitige Zündhilfsleiter SAC1 weist dasselbe Potential auf wie die unterseitige Elektrode 2, wobei er auf den oberseitigen schlanken zylindrischen Abschnitt 1b gewickelt ist und mit dem zweiten Aufhängungsleiter CC2 verbunden ist. Der unterseitige Zündhilfsleiter SAC2 weist dasselbe Potential auf wie die obere Elektrode 2, da er auf den unterseitigen schlanken zylindrischen Abschnitt 1b gewickelt ist und mit dem ersten Aufhängungsleiter CC1 verbunden ist.
  • Der Mantelkolben OB ist aus einem T-förmigen Hartglaskolben hergestellt. Ein abgeklemmter und abgedichteter Abschnitt PS ist am äußeren Ende des Mantelkolbens OB ausgebildet, und ein abgeklemmter Ausstoßabschnitt PO ist am distalen Ende des Mantelkolbens OB ausgebildet. Das Innere des Mantelkolbens weist im unteren entleerten Zustand einen Druck von etwa 1,3 × 10-2 PA auf. Der abgeklemmte und abgedichtete Abschnitt PS wird durch Abklemmen der Öffnung des T-förmigen Kolbens ausgebildet, wobei die Öffnung durch Erhitzen erweicht wird. Der abgeklemmte Ausstoßabschnitt PO ist ein Überrest, der verblieben ist, nachdem der Mantelkolben OB durch ein Ausstoßrohr entleert worden ist und das Rohr abgeklemmt worden ist.
  • Das Getter GT ist aus einer ZrAl-Legierung hergestellt und wird durch den ersten Aufhängungsleiter CC1 durch eine Schweißverbindung getragen.
  • Die äußeren Hauptanschlüsse OCT1, OCT2 werden von den unteren Enden der Aufhängungsleiter CC1, CC2 gebildet, die sich nach außen erstrecken, wobei sie hermetisch den abgedichteten und abgeklemmten Abschnitt PS des Mantelkolbens OB durchdringen.
  • Mit Bezug auf Fig. 9 wird ein fünfter Aspekt der erfindungsgemäßen Hochdruck-Entladungslampe beschrieben. Dieser fünfte Aspekt der Erfindung unterscheidet sich vom vierten Aspekt der Erfindung darin, dass ein Kolbensockel B am Mantelkolben Ob vorhanden ist, und dass nur der Zündhilfsleiter SAC2 auf dem unterseitigen (in Fig. 9 am Boden) schlanken zylindrischen Abschnitt des Entladungsgefäßes 1 vorhanden ist.
  • Der Kolbensockel B besteht auf einem Gewindefußleiter b1 des Typs E11 und einem keramischen Körper b2. Der Gewindefußleiter b1 des Typs E11 ist geeignet mit einem Paar Hauptleitern (nicht gezeigt) verbunden. Der keramische Körper b2 hält auf seinem einen Ende den Gewindefußleiter b1 des Typs E11. Der keramische Körper b2 haftet am abgeklemmten abgedichteten Abschnitt PS des Mantelkolbens OB durch einen anorganischen Klebstoff (nicht gezeigt).
  • Der Zündhilfsleiter SAC2 weist sieben Windungen auf.
  • Die Hochdruck-Entladungslampe gemäß dem fünften Aspekt weist die gleiche Art von Kolbensockel auf wie Halogenlampen. Deshalb ist sie als alternative Lichtquelle für Halogenlampen günstig.
  • Mit Bezug auf Fig. 10 wird eine Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung beschrieben. In Fig. 10 sind die gleichen Elemente, die auch in Fig. 9 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht erörtert. Der sechste Aspekt der Erfindung unterscheidet sich vom fünften Aspekt der Erfindung (siehe Fig. 9) dadurch, dass ein Reflektors M und ein vorderes Glas zum Verschließen des offenen Endes des Reflektors M vorhanden sind.
  • Der Reflektor M besteht aus einer Glasbasis ml, einer dichroitischen reflektiven Oberfläche m2 und einem zylindrischen Abschnitt m3. Die Glasbasis ml ist einstückig mit dem zylindrischen Abschnitt m3 ausgebildet. Die dichroitische reflektive Oberfläche m2 ist eine für Infrarotstrahlen durchlässige und sichtbare Strahlung reflektierende Schicht, die auf der inneren Oberfläche der Glasbasis ml durch Aufdampfung ausgebildet ist. Der zylindrische Abschnitt m3 steht vom Bodenende der Glasbasis ml nach hinten vor. Das Vorderglas m4 schließt die Lichtprojektionsöffnung der Glasbasis ml, indem es am Umfang mit einem organischen Klebemittel angeklebt ist.
  • Der Kolbensockel B weist einen keramischen Sockel b2 auf, der durch einen anorganischen Klebstoff (nicht gezeigt) koaxial zum Reflektor M und dem Mantelkolben OB am zylindrischen Abschnitt m4 des Reflektors M der Hochdruck-Entladungslampe 1 angeklebt ist.
  • Da die Hochdruck-Entladungslampe gemäß dem sechsten Aspekt die gleiche Art von Kolbensockel wie allgemeine Halogenlampen mit Spiegeln aufweist, ist sie als alternative Lichtquelle zur Halogenlampe mit Spiegeln für Leuchtkörper wie nach unten strahlenden Leuchten und Strahler günstig.
  • Mit Bezug auf Fig. 11 wird eine als weißglühende Lampe ausgebildete Hochdruck-Entladungslampe gemäß einem Aspekt der Erfindung beschrieben. Gemäß Fig. 11 ist eine als weißglühende Lampe ausgebildete Hochdruck-Entladungslampe aus einer Hochdruck-Entladungslampe 12, einer Einbaufassung 13, einem Reflektor 14, einer Hochfrequenz-Zündschaltung 15, einem Sockelkörper 16 und einem mit Gewinde versehenen Kolbensockel 17 zusammengesetzt. Die obigen Komponenten der als weißglühende Lampe ausgebildeten Hochdruck-Entladungslampe werden jeweils nachstehend erläutert.
    • Hochdruck-Entladungslampe 12
  • Die Hochdruck-Entladungslampe 12 weist nahezu dieselben Merkmale auf wie die Hochdruck-Entladungslampe, die in Fig. 8 gezeigt ist. In Fig. 11 stehen äußere Hauptanschlüsse OCT1 und OCT2 vom abgeklemmten und abgedichteten Abschnitt PS des Mantelkolbens OB aus nach oben vor. In Fig. 1 sind die gleichen Elemente, die auch in den Fig. 8 und 9 gezeigt sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und in der Erläuterung ausgelassen.
    • Einbaufassung 13
  • Die Einbaufassung 13 ist aus einem wärmebeständigen synthetischen Harz hergestellt. Die Einbaufassung 13 weist in ihrem Zentrumsabschnitt ein Anbringungsloch 13a, um ihren oberen umfangsseitigen Abschnitt einen Anbringungsabschnitt 13b und auf ihrem unteren umfangsseitigen Abschnitt eine konische Einfassung 13c auf. Das Anbringungsloch 13a ist dafür ausgelegt, die Hochdruck-Entladungslampe 12 und den Reflektor 14 auf der Einbaufassung 13 anzubringen. Der abgedichtete und abgeklemmte Abschnitt PS der Hochdruck- Entladungslampe 12 und das äußere Ende 14a des Reflektors 14 sind in das Anbringungsloch 13a eingefügt und dann daran mit inorganischem Klebstoff 19 befestigt. Der Anbringungsabschnitt 13b ist an der Öffnungskante des Sockelkörpers 16angebracht. Die konische Einfassung 13c bedeckt den Reflektor 14 zum Schutz desselben und um seine Erscheinung zu verbessern.
    • Reflektor 14
  • Der Reflektor 14 ist um die Hochdruck-Entladungslampe 12 herum angeordnet und bedeckt mindestens den lichtemittierenden Abschnitt, welcher der bauchige Abschnitt 1a der Hochdruck-Entladungslampe 12 ist. Demgemäß ist der Reflektor 14 auf der Einbaufassung 13 befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform, ist, wie vorstehend erwähnt, die Hochdruck-Entladungslampe 12 zusammen mit der Reflektor 14 auf der Einbaufassung 13 befestigt. Des Weiteren ist der Reflektor 14 aus Glas in Becherform ausgebildet und weist eine zylindrische Kante 14a auf, die einstückig mit der Oberseite des Bechers ausgebildet ist. Eine reflektierende Oberfläche 14b ist auf der inneren Oberfläche des becherförmigen Reflektors durch einen aufgedampften Aluminiumfilm ausgebildet. Der Kantenabschnitt 14a ist in das Anbringungsloch 13a der Einbaufassung 13 eingeführt und dann durch den anorganischen Klebstoff 19 an der Einbaufassung 13 befestigt. Des Weiteren ist ein vorderes Glas 14c auf dem Öffnungsabschnitt des Reflektors 14 angebracht. Das vordere Glas 14c ist aus transparentem Glas hergestellt und hermetisch durch Frittenglas 18 mit niedrigem Schmelzpunkt abdichtend am Reflektor 14 befestigt. Des Weiteren ist Nitrogen als Inertgas in den Raum gefüllt, der durch den Reflektor 14 und das vordere Glas 14c begrenzt wird.
    • Hochfrequenz-Zündschaltung 15
  • In der Position, die in Fig. 11 gezeigt ist, ist die Hochfrequenz-Zündschaltung 15 hauptsächlich auf der Oberseite der Verdrahtungsplatte 15a in der Zeichnung angebracht. In ihr sind die äußeren Hauptanschlüsse OCT1 und OCT2 der Hochdruck-Entladungslampe 12 von der unteren Seite der Verdrahtungsplatte 15 aufgenommen, um geeignet mit der Verdrahtungsplatte 15 verbunden zu sein.
    • Sockelkörper 16
  • Der Sockelkörper 16 ist tassenförmig ausgebildet. Ein mit Gewinde versehender Kolbensockel 17, wie er nachstehend beschrieben ist, ist mit dem oberen Ende des Sockelkörpers 16 verbunden, und auf der Öffnungskante des Sockelkörpers 16 ist eine umfangsseitige Stufe 16a begrenzt. Des Weiteren ist im Sockelkörper 16 die Zündschaltung 15 aufgenommen. Darüber hinaus passt die umfangsseitige Stufe 13c der Einbaufassung 13 in die umfangsseitige Stufe 16a der Öffnungskante, wobei diese durch den anorganischen Klebstoff 19 befestigt sind. Hierbei sind Löcher oder Spalte zum Auslassen von Luft oder Verteilen von Wärme je nach Bedarf an geeigneter Stelle auf dem Sockelkörper 16 oder an seinem Aufbringungspunkt an der Einbaufassung ausgebildet.
    • Mit Schraubengewinde versehener Kolbensockel 17
  • Der mit Schraubengewinde versehene Kolbensockel 17 besteht aus dem Gewindesockel des Typs E26 und ist auf dem oberen Ende des Sockelkörpers 16 angebracht.
  • Mit Bezug auf Fig. 12 wird eine Schaltungskonfiguration einer Hochfrequenz-Zündschaltung 15 beschrieben.
  • Gemäß Fig. 12 ist die Hochfrequenz-Zündschaltung 15 aus einer Wechselspannungsquelle AS, einem tjberstromschutz F, einem Geräuschfilter NF, einer Gleichrichter-Gleichspannungs-. quelle RD, einem Hochfrequenz-Wechselrichter HFI und einem Lastkreis LC zusammengesetzt. Nachstehend werden die Komponenten separat beschrieben.
  • Die Wechselspannungsquelle AS ist eine übliche 100 Volt- Spannungsquelle.
  • Der Überstromschutz F ist eine gedruckte Schutzschaltung, die auf einer Leiterplatte ausgebildet ist, und er schützt die Schaltung vor einem Brand, wenn ein übermäßiger Strom im Stromkreis fließt.
  • Der Geräuschfilter NS besteht aus einem Induktor L1 und einem Kondensator C1 und eliminiert Hochfrequenzkomponenten, die beim Betrieb des Hochfrequenz-Wechselrichters vom Kriechweg zur Spannungsversorgungsseite hin auftreten.
  • Die gleichgerichtete Gleichspannungsquelle RD ist aus einem Brückengleichrichter BR und einem Glättungskondensator C2 ausgebaut. Wechselspannungs-Eingangsanschlüsse des Brückengleichrichters BR sind mit der Wechselspannungsquelle AS über den Geräschfilter NF und den Überstromschutz F verbunden. Gleichspannungs-Ausgangsanschüsse sind über dem Glättungskondensator C2 gekoppelt und geben einen geglätteten Gleichstrom ab.
  • Der Hochfrequenz-Wechselrichter HFI ist aus einem Halbbrücken-Wechselrichter aufgebaut und ist mit ersten und zweiten Schaltelementen Q1, Q2 einer Gatesteuerschaltung GC, einer Startschaltung ST und einer Gateschutzschaltung GT versehen. Das erste Schaltelement Q1 besteht aus einem N-Kanal-MOSFET, dessen Ableitung mit dem positiven Anschluss des Glättungskondensators C2 verbunden ist. Das zweite Schaltelement Q2 besteht aus einem P-Kanal-MOSFET, dessen Quelle mit der Quelle der ersten Schaltvorrichtung Q1 verbunden ist, während dessen Ableitung mit dem negativen Anschluss des Glättungskondensators C2 verbunden ist. Demgemäß sind die ersten und zweiten Schaltelemente Q1 und Q2 in Serie geschaltet, und ihre jeweiligen Anschlüsse sind über die Ausgangsanschlüsse der gleichgerichteten Gleichspannungsquelle RD verbunden.
  • Die Gatesteuerschaltung GD besteht aus einer Rückkopplungsschaltung FBC, einem Reihenresonator SOC und einer Gatespannungs-Ausgangsschaltung GO. Die Rückkopplungsschaltung FBC besteht aus einer Hilfswicklung, die magnetisch an einen strombegrenzenden Induktor L2 gekoppelt ist. Der Reihenresonator SOC ist aus einer Reihenschaltung aus einem Induktor L3 und einem Kondensator C2 aufgebaut, der mit der Rückkopplungsschaltung FBC verbunden ist. Die Gatespannungs-Ausgangsschaltung GO ist so aufgebaut, dass sie eine Resonanzspannung ausgibt, die über dem Widerstand C3 der Reihenresonanzschaltung SO über einem Kondensator C4 auftritt. Dann ist ein Ende des Kondensators C4 mit dem Verbindungsknoten des Kondensators C3 und des Induktors L3 gekoppelt, während das andere Ende des Kondensators C4 mit den Gates der ersten und zweiten Schaltelemente Q1 und Q2 verbunden ist. Des Weiteren ist das andere Ende des Kondensators C3 mit den Quellen der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 verbunden. Demgemäß wird die Resonanzfrequenz, die an beide Enden des Kondensators C3 angelegt wird, über den Gates und den Quellen der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 über die Gatespannungs-Ausgangsschaltung GO angelegt.
  • Die Startschaltung ST besteht aus Widerständen R1, R2 und R3. Ein Ende des Widerstands R2 ist mit dem positiven Anschluss des Glättungskondensators C2 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Gate der ersten Schaltvorrichung Q1 und dem einen Ende des Widerstands R2 und mit dem Ausgangsende an der Seite des Gates der Gatespannungs-Ausgangsschaltung GO der Gatesteuerungsschaltung GD, d. h. mit dem anderen Ende des Kondensators C4 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R2 ist mit dem Verbindungsknoten des Induktors L3 der Reihenresonanzschaltung SOC und der Rückkopplungsschaltung FBC verbunden. Ein Ende des Widerstands R3 ist sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Schaltvorrichtung Q1 bzw. Q2 verbunden, d. h. mit den Quellen der Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 und der Quelle der Gatespannungs-Ausgangsschaltung GO. Hingegen ist das andere Ende des Widerstands R3 mit dem negativen Anschluss des Glättungskondensators C2 verbunden.
  • Die Gateschutzschaltung GP ist aus einem Paar Zenerdioden aufgebaut, die in Serie geschaltet sind, wobei ihre entgegengesetzten Polanschlüsse miteinander verbunden sind, und sie ist parallel zur Gatespannungs-Ausgangsschaltung GO verbunden.
  • Der Lastkreis LC ist aus einer Serienschaltung der Hochdruck-Entladungslampe HD, des strombegrenzenden Induktors L2 und eines Gleichspannungs-Sperrkondensators C5 und einem Resonanzkondensator C6 aufgebaut, welcher parallel zur Hochdruck-Entladungslampe HD geschaltet ist. Ein Ende des Lastkreislaufs LC ist mit dem Verbindungsknoten der ersten und zweiten Schaltvorrichtung Q1 und Q2 verbunden, und das andere Ende ist mit der Ableitung der zweiten Schaltvorrichtung Q2 verbunden. Der strombegrenzende Induktor L2 und der Resonanzkondensator C6 bilden einen Reihenresonanzkreis. Hierbei weist der Gleichspannungs-Sperrkondensator C5 eine große Kapazität auf und beeinträchtigt somit die Reihenresonanz nicht bedeutend.
  • Ein Kondensator C7, der mit der Ableitung und den Quellen der zweiten Schaltvorrichtung Q2 verbunden ist, reduziert die Belastung während der Schalttätigkeit der zweiten Schaltvorrichtung Q2.
  • Nun wir die Betriebsweise der Leuchtschaltung erläutert.
  • Wenn die Wechselspannungsquelle AS eingeschaltet wird, erscheint die durch die Gleichspannungsquelle RD gleichgerichtete Gleichspannung über dem Glättungskondensator C2. Dann wird die Gleichspannung zwischen beiden Ableitungen der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 angelegt, die in Serie geschaltet sind. Jedoch sind beide Schaltmittel Q1 und Q2 abgeschaltet, da keine Gatespannung anliegt.
  • Da, wie vorstehend erwähnt, die Gleichspannung gleichzeitig an die Startschaltung ST angelegt wird, wird die Spannung gemäß der proportionalen Verteilung des Widerstands der Widerstände R1, R2 und R3 hauptsächlich an beide Enden des Widerstands R2 angelegt. Dann wird die Anschlussspannung des Widerstands R2 über dem Gate und der Quelle der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 als positive Spannung angelegt.
  • Als Ergebnis schaltet sich die erste Schaltvorrichtung Q1 ein, da sie so eingestellt ist, dass sie eine Schwellenspannung übersteigt. Andererseits verbleibt die zweite Schaltvorrichtung Q2 in abgeschaltetem Zustand, da die über dem Gate und der Quelle der zweiten Schaltvorrichung Q2 angelegte Spannung eine Polarität aufweist, die der Gatespannung entgegengesetzt ist.
  • Wenn sich die erste Schaltvorrichtung Q1 einschaltet, fließt ein Strom von der Gleichrichter-Gleichspannungsquelle RD über die erste Schaltvorrichtung Q1 zum Lastkreis LC. Dadruch erscheint die höhere Resonanzspannung über den Anschlüssen des Resonanzkondensators C6 aufgrund der Resonanz des Reihenresonators des strombegrenzenden Induktors L2 und des Resonanzkondensators C6, und dann wird die Resonanzspannung an die Hochdruck-Entladungslampe HPL angelegt.
  • Andererseits wird durch den Strom, der im strombegrenzenden Induktor L2 fließt, eine Spannung in den Rückkopplungskreis FBC induziert, der magnetisch an den strombegrenzenden Induktor L2 gekoppelt ist. Da durch die Serienresonanz des Serienresonators SRC eine verstärkte Negativspannung im Kondensator C3 erzeugt wird, wird die Spannung in der Gateschutzschaltung GP auf eine feste Spannung abgetrennt und über dem Gate und der Quelle der ersten und zweiten Schaltvorrichtung Q1 und Q2 über der Gatespannungs-Ausgangsschaltung GO angelegt.
  • Da die abgetrennte feste Spannung die Schwellenspannung der zweiten Schaltvorrichtung Q2 übersteigt, schaltet sich die zweite Schaltvorrichtung Q2 ein.
  • Im Gegenzug schaltet sich die erste Schaltvorrichtung Q1 ab, da die Gatespannung ihre Polarität umgekehrt hat.
  • Wenn sich die zweite Schaltvorrichtung Q2 einschaltet, werden die elektromagnetische Energie, die im strombegrenzenden Induktor L2 der Lastschaltung LC gespeichert ist, und die im Kondensator C6 gespeicherte Ladung freigesetzt, und Strom fließt in der umgekehrten Richtung im Lastkreis LC vom strombegrenzenden Induktor L2 über die zweite Schaltvorrichtung Q2. Dann erscheint eine hohe Resonanzspannung umgekehrter Polarität über dem Kondensator C6 und wird dann an die Hochdruck-Entladungslampe HPL angelegt. Danach wird die vorstehend genannte Tätigkeit wiederholt. Die Arbeitsfrequenz des Hochfrequenz-Wechselrichters HFI beträgt 150 kHz. Die Hochdruck-Entladungslampe 12 startet ihre Tätigkeit und zündet die Lampe ohne jegliche akustische Resonanz.
  • Nun werden die Merkmale der obigen Ausführungsform der Lampe beschrieben:
    Außendurchmesser: 50 mm
    Gesamtlänge: 110 mm
    Kolbensockel: Typ E26
    Nennspannung: 100 Volt
    Verlustleistung: 23 Watt
    maximale Lichtintensität: 4200 Cd
    Strahlendivergenz: 28°
    Strahlenfluss: 780 lm
    Nennlebensdauer: 8000 Stunden
  • Mit Bezug auf Fig. 13 wird ein Strahler gemäß einem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen Leuchtkörpers beschrieben. Fig. 13 zeigt eine Vorderansicht des Strahlers im Teilschnitt. Dieser Aspekt des Strahlers ist aus einem Strahler-Hauptkörper 11, einer Hochdruck-Entladungslampe 12 und einer Hochfrequenz-Zündschaltung (nicht gezeigt) aufgebaut. Die Hochfrequenz-Zündschaltung ist vom Strahler-Hauptkörper 11 getrennt.
  • Der Strahler-Hauptkörper 11 ist hauptsächlich mit einem Deckensockel 11a, einem Arm 11b, einem Hauptkörpergehäuse 11c, einem Lampensockel 11d, einem Reflektor 11e, einem Lichtabschirmungszylinder 11f und einem vorderen Glas 11g aufgebaut. Der Deckensockel 11a hängt den Strahler auf, indem er an der Decke angebracht wird, und ist an die Zündschaltung (nicht gezeigt) gekoppelt, die hinter der Decke angebracht ist, um die Spannung zu empfangen. Die Basis des Armes 11b ist am Deckensockel 11a befestigt. Das Hauptkörpergehäuse 11c weist an seiner Vorderseite eine Öffnung auf und ist am freien Ende des Armes 11b frei in einer vertikalen Ebene verschwenkbar gelenkig angebracht. Hier ist der Bereich, um den der Arm 11b bezüglich des Hauptkörpergehäuses 11c verschwenkbar ist, durch die Linie mit einem langen Strich und zwei kurzen Strichen in Fig. 13 dargestellt. Der Lampensockel 11d, der auf dem Gewindesockel des Typs E11 passt, ist im Hauptkörpergehäuse 11c angeordnet. Der Reflektor 11e ist vor dem Lampensockel 11d angeordnet und im Hauptkörpergehäuse 11c angebracht. Der Lichtabschirmungszylinder 11f ist auf dem Mittelabschnitt der Öffnungskante des Reflektors 11e angebracht. Das vordere Glas 11e ist an der Öffnungskante des Hauptkörpergehäuses 11c angebracht.
  • Die Hochdruck-Entladungslampe 12 weist dieselben Merkmale auf wie diejenige, die in Fig. 9 gezeigt ist. Die Hochdruck-Entladungslampe 12 wird am Strahler-Hauptkörper 11 dadurch angebracht, dass der Gewindesockel der Hochdruck- Entladungslampe 12 am Lampensockel 11d angebracht wird. Des Weiteren schirmt der Lichtabschirmungszylinder 11f das Licht, das vom inneren Ende des Mantelkolbens OB kommt, wenn die Hochdruck-Entladungslampe 12 am Strahler-Hauptkörper angebracht ist, ab, um Blendlicht zu verhindern.
  • Fig. 14 ist eine Vorderansicht des Strahlers nach einem zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen Leuchtkörpers. In Fig. 14 bezeichnet das Bezugszeichen 21 einen Leuchthauptkörper, und das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Hochdruck-Entladungslampe.
  • Der Leuchthauptkörper 21 ist mit einem Befestigungssockel 21a, einem Stützpfosten 21b und einem Leuchtkörper 21c versehen.
  • Der Befestigungssockel 21a ist so konfiguriert, dass er direkt von einer Decke herabhängt oder über die Beleuchtungsleitung aufgehängt ist, wobei in ihm die Entladungslampen-Zündvorrichtung (nicht gezeigt) aufgenommen ist. Der Stützpfosten 21b stützt den Leuchtkörper 21c, wobei dieser durch ihn am Befestigungssockel 21a aufgehängt ist. Im Stützpfosten 21b ist ein mit einer Isolationsschicht versehener Leiterdraht (nicht gezeigt) aufgenommen, um die Entladungslampen-Zündvorrichtung mit dem Leuchtkörper 21c zu verbinden. Im Leuchtkörper 21c ist ein Lampensockel (nicht gezeigt) aufgenommen.
  • Die Hochdruck-Entladungslampe 22 ist mit einem Hochdruck- Entladungslampen-Hauptkörper 22a, einem mit einem Reflektor überzogenen Glaskolben 22b und einem Kolbensockel 22c ausgestattet. Der Hochdruck-Entladungslampen-Hauptkörper weist dieselben Merkmale auf wie derjenige von Fig. 9. Der mit einem Reflektor überzogene Glaskolben 22b wird hergestellt, indem ein Aluminiumreflektor 22b1 auf die innere Oberfläche des Glaskolbens des Typs R mit Ausnahme seines Vorderabschnitts aufgedampft wird. Der Kolbensockel 22 besteht aus einem Gewindesockelleiter 22c und einem keramischen Sockel 22c2. Der Gewindesockelleiter ist ein Kolbensockel vom Typ E26. Der Hauptkörper 22a der Hochdruck-Entladungslampe und der mit einem Reflektor überzogene Glaskolben 22b sind damit ausgestattet, während der Lampensockel üblicherweise im Kern des Leuchtkörpers 21c ausgebildet ist. Der keramische Sockel 22c2 ist am Gewindesockelleiter befestigt und befestigt weiter den Hauptkörper 22a der Hochdruck- Entladungslampe und den Sockelabschnitt des mit dem Reflektor überzogenen Glaskolbens 22, der koaxial in ihm aufgenommen ist, mit einem anorganischen Klebstoff.
  • Durch Einbringen des Kolbensockels 22c der Hochdruck-Entladungslampe 22 in den Lampensockel des Leuchtkörpers 21c leuchtet die Hochdruck-Entladungslampe 22 mit hoher Leuchtkraft. Da das Licht von der Hochdruck-Entladungslampe 22 dann auf dem aufgedampften Aluminiumreflektor 22b1 des mit dem Reflektor beschichteten Glaskolbens 22b gesammelt wird, kann der Leuchtkörper effektiv ein Objekt mit den gewünschten Eigenschaften einer scharfen Verteilung der Leuchtintensität beleuchten. Deshalb ist diese Ausführungsform der Hochdruck-Entladungslampe 22 günstig zum Ersetzen einer herkömmlichen Quecksilber-Reflektorlampe für Strahler, wenn sie eingesetzt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung nimmt die thermische Kapazität des Grenzabschnitts zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt zu. Dadurch werden der Entladungsraum und der kälteste Abschnitt thermisch isoliert, und die Übertragung von Halogenid nimmt ab. Somit wird die Temperatur des kältesten Abschnitts, der im schlanken zylindrischen Abschnitt definiert ist, stabilisiert, und die Beleuchtungspositionseigenschaft der Hochdruck-Entladungslampe wird verbessert.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird die akustische Resonanzfrequenz vereinfacht, und das Frequenzband, das außerhalb des Bereichs des Auftretens akustischer Resonanz liegt, wird vergrößert. Dadurch wird die Konstruktion der Hochfrequenz-Leuchtschaltung erleichtert.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird die Farbtemperaturveränderung zum Zeitpunkt des Änderns der Beleuchtungsposition unterdrückt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß mit einem ausreichenden Druckwiderstand erhalten.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird auch der Effekt erzielt, dass die mechanische Festigkeit des Grenzabschnitts zwischen dem bauchigen Abschnitt und dem schlanken zylindrischen Abschnitt zunimmt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird es ermöglicht, die Hochdruck-Entladungslampe mit einer Frequenz zu zünden, die außerhalb der akustischen Resonanzfrequenz liegt.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Leuchtkörper die verschiedenen Vorteile nach den Aspekten der keramischen Hochdruck-Entladungslampen aufweisen.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann die Erfindung eine sehr vorteilhafte Hochdruck-Entladungslampe und einen Leuchtkörper bereitstellen.

Claims (14)

1. Hochdruck-Entladungslampe, aufweisend:
ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß (1) mit einem bauchigen Abschnitt (1a), der einen Entladungsraum begrenzt, und einem Paar schlanker zylindrischer Abschnitte (1b), die integral mit dem bauchigen Abschnitt ausgebildet sind und mit dem bauchigen Abschnitt an den entgegengesetzten Enden des bauchigen Abschnitts in Verbindung stehen, wobei die innere Oberfläche des Grenzabschnitts zwischen dem bauchigen Abschnitt und jedem der schlanken zylindrischen Abschnitte eine diskontinuierliche Biegung definiert;
ein Paar Elektroden (2), die in die schlanken zylindrischen Abschnitte des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes eindringen und an ihren distalen Enden im bauchigen Abschnitt des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes liegen;
Hauptleiter (3), die mit den proximalen Enden der Elektroden verbunden sind, im lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß zumindest an ihrem Mittelabschnitten abgedichtet sind und an ihren proximalen Enden aus dem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß freiliegen; und
eine Füllung, die in das lichtdurchlässige keramische Entladunsgefäß gefüllt ist.
2. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des bauchigen Abschnitts (1a) des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) eine nahezu sphärische Form aufweist.
3. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wandstärke Tmin/Tmax der minimalen Wandstärke Tmin und der maximalen Wandstärke Tmax des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) gleich oder kleiner ist als 0,75.
4. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) gleich oder größer ist als 0,1 mm.
5. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) gleich oder größer ist als 0,3 mm.
6. Hochdruck-Entladungslampe, aufweisend:
ein lichtdurchlässiges keramisches Entladungsgefäß (1) mit einem bauchigen Abschnitt (1a), der einen Entladungsraum begrenzt, und einem Paar schlanken zylindrischen Abschnitten (1b), die integral mit dem bauchigen Abschnitt ausgebildet sind und mit dem bauchigen Abschnitt an gegenüberliegenden Enden des bauchigen Abschnitts in Verbindung stehen, wobei die innere Oberfläche des Grenzabschnitts zwischen dem bauchigen Abschnitt und jedem schlanken zylindrischen Abschnitte eine kontinuierliche gekrümmte Oberfläche begrenzt;
ein Paar Elektroden (2), die in die schlanken zylindrischen Abschnitte des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) eindringen und an ihren distalen Enden im bauchigen Abschnitt (1a) des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes liegen;
Hauptleiter (3), die mit den proximalen Enden der Elektroden verbunden sind, zumindest an ihren Mittelabschnitten im lichtdurchlässigen keramischen Entladungsbereich abgedichtet sind und an ihren proximalen Enden aus dem lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäß nach außen vorstehen; und
eine Füllung, die in das lichtdurchlässige keramische Entladungsgefäß (1)gefüllt ist.
7. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des bauchigen Abschnitts (1a) des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes eine nahezu sphärische Form aufweist.
8. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wandstärke Tmin/Tmax der minimalen Wandstärke Tmin und der maximalen Wandstärke Tmax des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) gleich oder kleiner ist als 0,75.
9. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) gleich oder größer ist als 0,1 mm.
10. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Wandstärke Tmin des lichtdurchlässigen keramischen Entladungsgefäßes (1) gleich oder größer ist als 0,3 mm.
11. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche des Grenzabschnittes zwischen dem bauchigen Abschnitt (1a) und jedem schlanken zylindrischen Abschnitt (1b) eine kontinuierliche konkave Oberfläche definiert.
12. Hochdruck-Entladungslampe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser D des bauchigen Abschnitts und der Krümmungsradius R der konkaven äußeren Oberfläche um den Grenzabschnitt zwischen dem bauchigen Abschnitt (1a) und dem schlanken zylindrischen Abschnitt (1b) der folgenden Gleichung genügt:
0.1 ≤ R/D ≤ 1,5
13. Hochdruck-Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampennennleistung gleich ist oder kleiner als 50 Watt und die Nennleuchtfrequenz im Bereich von 15 bis 30 kHz oder im Bereich von 40 bis 50 kHz liegt.
14. Leuchtkörper, aufweisend:
einen Leuchthauptkörper (11);
eine Hochdruck-Entladungslampe (12) mit einer Lampennennleistung gleich oder kleiner als 50 Watt und einer Konfiguration, wie sie in mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 definiert ist, die auf dem Leuchthauptkörper angebracht ist; und
eine Zündschaltung zum Betreiben der Hochdruck- Entladungslampe mit einer Nennleuchtfrequenz im Bereich von 15 bis 30 kHz oder im Bereich von 40 bis 50 kHz.
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