DE2654715A1

DE2654715A1 - Hochdruckentladungslampe mit darin enthaltener startschaltung

Info

Publication number: DE2654715A1
Application number: DE19762654715
Authority: DE
Inventors: Ijuo Iwai; Motonobu Masui; Masafumi Ochi
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 1975-12-02
Filing date: 1976-12-02
Publication date: 1977-06-08
Also published as: FR2334263B1; GB1569305A; DE2654715C2; FR2334263A1; US4137483A; NL7613441A; JPS5267174A

Description

12-4, Siiiba 3-chome, Minato-ku, Tokyo, Japan

Hochdruckentladungslampe rnit darin enthaltener Startschaltung

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe, in der sich in einer äußeren Umhüllung eine Startschaltung bzw. Zündschaltung befindet.

Eine Hochdruckentladungslampe hat eine relativ hohe Zündspannung, die im allgemeinen im Bereich von 2 bis 3 kV liegt; dies gilt insbesondere für Natrium-Hochdruckdampf lamp en mit einer Füllung aus metallischem Natrium, die in einer Bogenröhre eingeschlossen ist. Eine Entladungslampe, die eine so hohe Start- bzw. Zündspannung erfordert, kann sogar dann nicht einge-

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TELEGRAMME MONAPAT TELEKOP1ERER

schaltet werden, wenn sie direkt an eine im Handel erhältliche Energiequelle angeschlossen wird. Deshalb ist bisher zu einer Entladungslampe eine Zündeinrichtung oder ein Impulsgeber als zus-'itzliche, äußere Starteinrichcung hinzugefügt wordeia, um einen Impuls mit höherer Spannung als die Zündspannung der Entladungslampe zu erzeugen, so daß ein solcher Hochspannungsimpuls während d5S Zündvorgangs an die Entladungslampe angelegt werden kann. Eine solche getrennte Starteinrichtung zur Erzeugung eines Hochspannungsimpulses erfordert jedoch zusätzliche Elemente und Bauteile und damit höhere Kosten sowie zusätzlichen Raum.

Zur Überwindung dieser Nachteile ist eine Entladungslampe vorgeschlagen worden, die ohne eine solche äußere Zündeinrichtung arbeitet; dabei wird eine Startschaltung in der äußerenUmhüllung oder dem Kolben der Entladungslampe vorgesehen. Bei einer solchen Entladungslampe weist die Startschaltung eine Kombination aus einem Nichrom-Draht und einem Bimetallschalter auf; die Funktionsweise des Bimetallschalters wird durch Erwärmung des Nichromdrahtes gesteuert, so daß ein Hochspannungsimpuls durch Selbstinduktion eines Stroms in einer Stabilisator-Drosselspule bzw. -Selbstinduktionsspule erzeugt werden kann; dieser Impuls wird als Triggerimpuls für die Entladungslampe verwendet. Bei der Zündung der Entladungslampe ist jedoch der durch den Nichrom-Draht fließende Strom so groß, daß der beim Öffnen des Bimetallschalters zwischen den Kontakten erzeugte Lichtbogen so stark wird, daß die Kontakte in einigen Fällen miteinander verschmolzen werden können. Dadurch fließt wiederum ein zu hoher Strom durch den Stabilisator, sp daß der Stabilisator oder die Verbindungsdrähte erwärmt werden und sogar verbrennen können. Ein weiteres wesentliches Problem ist auf folgende Schwierigkeit zurückzuführen: Da der durch den Nichromdraht fließende Strom sehr, hoch ist, wie bereits erwähnt wurde, ist die in der Stabilisator-Drosselspule induzierte impulsförmige

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Spannung extrem hoch und übersteigt itn allgemeinen 10 kV. Wenn eine Entladungslampe, dia eine hohe Startspannung erfordert, gezündet werden soll, muß ein Impuls mit ein-jr Spannung, die höher· als die Züadsparinung ist, an die Entladungslampe angelegt werden; wenn jedoch die impulsförtaige Spannung höher als die erforderliche Spannung ist, so besteht die Gefahr, daß der Stabilisator oder die Verbindungsdrähte beschädigt werden. Es ist deäialb notwendig, sowohl den Zündstrom, dar beim Zünden der Entladungslampe fließt, sowie die durch den Zündstrom erzeugte itnpulsförmige Spannung zu steuern.

Außerdem tritt bei einer Entladungslampe des oben erläuterten Typs, die eine einfache Startschaltung mit einem Nichrom-Draht und einem Bimetallschalter enthält und in der äußeren Umhüllung der Entladungslampe untergebracht ist, das Problem auf, die Startschaltung so im Innenraum der Umhüllung aufzunehmen, daß die von der Licht emittierenden Röhre ausgegebenen Lichtstrahlen nicht abgefangen werden. Ein weiterer* wesentlicher Punkt ist schließlich noch, daß die Entladungslampe sicher und zuverlässig gezündet werden muß.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe mit einer in der äußeren Umhüllung der Entladungslampe untergebrachten Startschaltung zu schaffen, bei der der durch die Schaltung beim Zünden der Entladungslampe fließende Strom auf einen vorher bestimmten Wert herabgedrückt werden kann, um die in der Stabilisator-Drosselspule induzierte impulsförmige Spannung zu steuern.

Weiterhin soll eine solche Hochdruckentladungslampe geschaffen werden, deren Strahlungswirkungsgrad nicht beeinträchtigt wird und die leicht gestartet werden kann.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung,

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eine Hochdruckeatladungslampe vorzuschlagen, bei welcher der -ivärmeempfindliche Schalter der Startschaltung eine Art Schnappfunktion erfüllt, also schlagartig anspricht, um die zuverlässige Zündung der Entladungslampe sicherzustellen.

Weiterhin soll eine Hochdruckentladungsläinpe geschaffen werden, bei welcher der wärmeempfindliche Schalter der Startschaltung eine Art Schnapp funktion hat, also schlagartig anspricht und außerdem eine Hysterese-Kennlinie in Bezug auf die Temperatur hat.

Und es ist schließlich ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe zu schaffen, bei welcher der Widerstand der Startschaltung in der Nähe der Licht emittierenden Röhre angeordnet ist, so daß die Lampe leicht gezündet und insbesondere wiedergezündet werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruckentladungslampe mit einer darin enthaltenen Startschaltung

erreicht, die eine Bogenröhre enthält, die an ihren hermetisch abgedichteten, gegenüberliegenden Enden ein Paar einander gegenüberliegende Elektroden aufweist. Das Innere der Bogenröhre ist mit wenigstens einem Licht abstrahlenden Metall und einem Gas gefüllt. Die Entladungslampe enthält weiterhin eine Reihenschaltung, die aus einem wärmeempfindlichen Schalter und einem Widerstand besteht und im Nebenschluß bzw. parallel zu den Elektroden der Bogenröhre liegt, sowie eine äußere Umhüllung, in der sich die Reihenschaltung und die Bogenröhre befinden. Der Widerstandewert des Widerstandes wird so eingestellt, daß sich folgende Funktionsweise ergibt: Ein Strom, der ausreicht, um einen Impuls mit höherer Spannung als die Zündspannung zu induzieren, kann durch die Reihenschaltung fließen, während andererseits der durch die

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Reihenschaltung fließende Stro-n im wesentlichen gleich oder kleiner als der Lampenstrom während des stabilen Zustandes dyr Lamps ist.

Die Erfindung -wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Grundschaltbild zur Erläuterung des Prinzips der Zündung einer Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Spannungs- und Impulsenergie des Hochspannungsimpulses, der für den durch den Widerstand fließenden Strom induziert wird;

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Widerstandswert des Widerstandes und dem durch den Widerstand fließenden Strom;

Fig. 4, 51 6, 7 und 8 teilweise weggeschnittene perspektivische Ansichten der Entladungslampe nach einer ersten, zweiten, dritten, vierten bzw. fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die äußere Umhüllung weggelassen ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine Grundschaltung der Entladungslampe nach der vorliegenden Erfindung dargestellt; eine Licht emittierende Röhre 12 ist durch eine Stabilisator-Drosselspule 11 in Reihe zu einer Wechselstromquelle geschaltet, wodurch die Hauptschaltung für die Entladungslampe gebildet wird. Obwohl es nicht im einzelnen dargestellt ist, weist die Licht emittierende Röhre

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12 ein Paar Entladungseiektrοden auf, die an ihren hermetisch abgedichteten, gegenüberliegenden Enden vorgesehen sind. Die Röhre isr mit einarn Inertgas, wi'5 beispielsweise Quecksilber, Argon oder Xenon, gefüllt, dem bei Bedarf ein erforderliches Element zugesetzt werden kann. Bei einer Natrium-Hochdruckdampflatnpe kann als notwendiges Element beispielsweise eine geeignete Natriummenge zugesetzt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung liegt im Nebenschluß bzw. parallel zu der Licht emittierenden Röhre 12, die an ihren gegenüberliegenden Enden mit den Elektroden versehen ist, eine Schaltungsanordnung, die eine Reihenschaltung aus einem Widerstand, wie beispielsweise einem Wolframdraht, und einem wärmeempfindlichen Schalter l4, wie beispielsweise einem Bimetallschalter. Die Reihenschaltung, die den Widerstand und den Bimetallschalter l4t enthält, ist mit der Licht emittierenden Röhre 12 in einer äußeren Umhüllung 15 untergebracht, wodurch eine Entladungslampe L entsteht. Wie dargestellt ist, bleibt der in der äußeren Umhüllung vorgesehene Birnetallschalter l4 geschlossen, bevor die Lampe gezündet wird.

Wenn in diesem Zustand die Wechselstromquelle 10 eingeschaltet wird, um die Entladungslampe zu starten, fließt ein Strom durch den geschlossenen Bimetallschalter l4 und den Widerstand 13. In diesem Fall ist die Zündspannung der Entladungslampe L relativ hoch, beispielsweise für eine Natriumdampflampe 2 bis 3 kV; wenn also eine im Handel erhältliche Wechselstromquelle mit der Lampe verbunden wird, ergibt sich keine Entladung zwischen den gegenüberliegenden Elektroden der Licht emittierenden Röhre 12, so daß die Entladungslampe L nicht eingeschaltet wird.

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Nachdem die Wechselstromquelle 10 eingeschaltet worden ist wird dsr Bimetallschalter lk durch die von dem Widerstand 13 abgegebene bzw. emittierte Wärmeenergie aufgewärmt und erreicht schlieillich ein.a vorher bestimmte Temperatur; daraufhin öffnet der Bitnetallschalter li seine Kontakte, um den Strom abzusperren. Als Ergebnis hiervon wird ein Hochspannungsitnpuls in der Stabilisator- bzw- Glättungsdrosselspule 11 induziert. Da der Bimetallschalter offen ist, wird die in der Stabilisatordrosselspule 11 erzeugte impulsförmige Hochspannung an die gegenüberliegenden Elektroden der Licht emittierenden Röhre 12 angelegt, so daß in der Licht emittierenden Röhre ein dielektrischer Durchschlag auftritt. Dadurch wird die Entladung zwischen den gegenüberliegenden Elektroden der Licht emittierenden Röhre 12 gezündet und die Entladungslampe L eingeschaltet.

Da die Zündspannung einer Entladungslampe, wie beispielsweise einer Hochdruck-Natriumdampflampe, relativ hoch ist, wie bereits oben erwähnt wurde, und üblicherweise in der Grottenordnung von 2 bis 3 kV liegt, muß der in der Stabilisatordrosselspule zum Zündzeitpunkt induzierte Hochspannungsimpuls wenigstens höher als die Zündspannung sein. Damit eine Entladungslampe zuverlässig gezündet werden kann, sollte in der Stabilisatordrosselspule zweckmäßigerweise ein Impuls induziert werden, der eine wesentlich höhere Spannung als die Zündspannung der Entladungslampe hat; andererseits würde jedoch die Induktion eines Impulses mit einer Spannung, die höher als die notwendige Spannung ist, einen Durchschlag des Stabilisators oder ein Durchbrennen der Drähte verursachen, was wiederum zur Gefahr einer Beschädigung dieser Bauelemente oder des Auftretens von Feuer führen könnte. Aus diesem Grunde sollte die Größe des in der Stabilisatordrosselspule induzierten Impulses, nämlich die Amplitude und die

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Impulsenergie dieses Impulses, so ausgewählt werden, daß sich geeignste Vierte ergeben. Da die Induktivität der Stabilisatordrosselspule in Abhängigkeit davon bestimmt wird, daß die Entladungslampe eingeschaltet ■wird, wird die Größe des in der Stabilisatordrosselspule beim Zünden, induzierten Stroms als Funktion des durch den Widerstand 13 fließenden Stroms bestimmt. Deshalb muß der durch den Widerstand 13 fließende Strom gesteuert werden, damit sich ein induzierter Impuls mit der gewünschten Spannung ergibt.

Fließt andererseits ein zu großer Strom durch den Widerstand 13, so -würden sich die Kontakte des Bimetallschalters l4 mit eine so großen Zwischenkontaktbogen öffnen, daß die Kontakte verbrennen und miteinander verschmelzen wurden und auch der Stabilisator beschädigt werden könnte. Deshalb muß auch unter diesem Gesichtspunkt der durch die Reihenschaltung aus dem Widerstand 13 und dem Bimetall schalter l4 fließende Strom gesteuert werden.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem durch den Schalter l*t fließenden Strom und dem in der Drosselspule Il induzierten Impuls, wenn als Stabilisatordrosselspule eine Drosselspule von *K)0 W mit. einer Induktivität von ungefähr 0,1 H verwendet wird. In Fig. 2 ist auf der Abszisse die Impuls spannung aufgetragen. Weiterhin ist in Fig. 2 die Beziehung zwischen der Energiequelle und der Impulsenergie aufgetragen. Aus Fig. 2 läßt sich folgendes erkennen: Wenn ein Strom von 1 A durch den Widerstand 13 fließt, wird ein Hochspannungsimpuls von 5 kV in der Stabilisatordrosselspule 11 induziert. Benötigt die Entladungslampe, wie es bei einer Hochdrucknatriumdarapflampe der Fall ist, eine Zündspannung, die im Bereich von 2 bis 3 kV liegt, so reicht ein durch den Widerstand 13 fließender Strom in der Grö-

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ßenordnung von 1 A aus, um die Sntladungslampe L zuverlässig zu zünden. In diesem Fall ist die Impulsenergie so klein, daß sie nur einen Bruchteil von 1 J.vule betrS^t; es kann cilso ^a-Sigt werden, daß keine Gefahr einer Beschädigung der Stabilisatordrosselspule 11 durch den induzierten Hochspannungsimpuls basteht.

In ähnlicher Weise induziert ein durch den Widerstand 13 fließender Strom von 1,2 A einen Hochspannungsimpuls von ungefähr 6 kV in der Stabilisatordrosselspule 11, so daß die Entladungslampe, wie beispielsweise eine Hochdruck-Natriumdampflampe, zuverlässiger gezündet werden kann. Auch in diesem Fall ist die Impulsenergie des in der Stabilisatordrosselspule 11 induzierten Hochspannungsimpulses so klein, daß keine Schaden an der Drosselspule auftreten können.

Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Widerstandswert des Widerstandes und dem durch den Widerstand fließenden Strom, wenn eine Stabilisatordrosselspule von ^lk00 W mit einer Induktivität von ungefähr 0,1 H verwendet wird. Auf der Abszisse ist der Widerstandswert des Widerstandes und auf der Koordinate der durch den Widerstand fließende Strom aufgetragen. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, sollte der Widerstandswert des ' Widerstandes in der Größenordnung von 17O Ohm sein, damit ein Strom von 1 A durch den Widerstand fließen kann. Wenn mit anderen Worten der Widerstandswert des Widerstandes so ausgewählt wird, daß in der Größenordnung von 170 Ohm liegt, so ergibt sich ein Impuls mit einer Zündspannung in der Größenordnung von 5 KV. Wenn andererseits ein Strom von 1,2 A durch den Widerstand geschickt wird, um eine Impulsspannung von 6 kV in dem obigen Beispiel zu erzeugen, so sollte der Widerstandswert des Widerstandes auf I65 Ohm ein-

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gestellt lverden; dieser Widerstandwert stellt die zuverlässige Zündung der Entladungslampe sicher.

Die S tro.tikapazität der S tabilisat. jrdroi sslspule wirr! üblicherweise ausgelegt, indem als BessugsgrölJe der Lampenstrom der Entladungslampe verwendet wird, der sich dann ergibt, wenn die Entladungslampe im eingeschalteten und stabilen Zustand ist. Um also Störungen und Unfälle, wie beispielsweise Verbrennen oder ähnliche Einflüsse, der Stabilisatordrosselspule zu verhindern, sollte der durch die Drosselspule fließende Strom höchstens in der Größenordnung des Lampenstroms in der Lampe liegen, wie er sich dann ergibt, wenn die Lampe ihren stabilen Zustand er-

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reicht hat. Nimmt als Beispiel eine Hochdrucknatriumdampflampe von 400 W, so liegt der Lampenstrom im stabilen Zustand der Lampe in der Größenordnung von 4,7 A; es wäre also zweckmäßig, wenn der beim Zünden durch den Widerstand fließende Strom höchstens in der Größenordnung von 5 A liegen würde. Sollte ein Strom durch den Widerstand 13 fließen, der größer als der Lampenstrom im stabilen Zustand der Entla dungslampe ist, so fließt auch ein relativ hoher Strom zu dem Schalter lk_t so daß seine Kontakte durch den zwischen den Kontakten entstehenden Lichtbogen miteinander verschmolzen werden können,.wenn aufgrund der Alterung oder ähnlicher Effekte die Entladungslampe selbst nicht eingeschaltet wird, obwohl die Energiequelle eingeschaltet wird; dies kann im Extremfall zum Verbrennen des Stabilisators führen.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß der Widerstandswert des Widerstandes 13» der für einen Stromdurchfluß von 1,2 A erforderlich ist, ungefähr 165 Ohm betragen muß; wenn also der Widerstandswert des Widerstandes so ausgewählt wird, daß er diesen Wert hat, fließt ein Strom durch die Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem Bimetallschalter, der

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kleiner als der Lampenstrotn im stabilen Zustand der Entladungslampe ist- Utn also die Entladungslampe L zuverlässig starten, zu können, muß die untere Gren;i^ dos ividers fcands .fertes a?s :J iavrszjindQs so eingestellt werden, daß ein Strom durch den Widerstand. 13 fließen kann, der ausreicht, um einen induzierten Impuls mit einer ausreichend höheren Spannung als die Zündspannung der Entladungslampe zu erzeugen; andererseits sollte die obere Grenze für den Widerstandswert des Widerstandes so eingestellt warden, daß ein Strom durch den Widerstand fließen kann, der in der gleichen Größenordnung wie der Lampenstrom im stabilen Zustand der Entladungslampe liegt oder kleiner ist.

Werden im Handel erhältliche Wolframdrähte als Widerstand 13 eingesetzt, so müssen diese Drähte eine relativ große Länge haben, damit sich der notwendige Widerstandswert ergibt; dies muß bei der Anordnung des Widerstandes I3 berücksichtigt werden, wenn er in der äußeren Umhüllung untergebracht werden soll.

Wenn ein Leiter in der Nähe der Licht emittierenden Röhre der Entladungslampe· vorgesehen und ein Potential an den Liter angelegt wird, so wird ein Potentialgradient zwischen dem Leiter und den Elektroden der Licht emittierenden Röhre erzeugt; handelt es sich um einen größeren Potentialgradienten, so liegen die beiden Elektroden der Licht emittierenden Röhre, scheinbar näher beieinander, wodurch die Ionisation der in der Licht emittierenden Röhre eingeschlossenen Substanzen beschleunigt wird; dadurch nimmt wiederum die Einschaltbereitschaft der Entladungslampe zu. Ein absichtlich in der Nähe der Licht emittierenden Röhre angeordneter und zu dem obigen Zweck mit einem Potential beaufschlagter Leiter wird im allgemeinen als "Nahleit.ir" ("proximate conductor")

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bezeichnet; bei der vorliegenden Erfindung wird diese Möglichkeit ausgenutzt, wobei der in der Startschaltung verwendete Widerstand gleichzeitig die Funktion des Nahleiters erfüllt.

Im folgenden sollen einige Ausführungsformen einer Hochdruckentladungslampe mit darin enthaltener Startschaltung na ch der vorliegenden Erfindung beschrieben werden; dabei dient der Widerstand der Startschaltung auch als Nahleiter.

In Fig. k sind wesentliche Teile bzw. Bereiche der Entladungslampe nach einer ersten Aus führung s form der Erfindung gezeigt, -wobei die äußere Umhüllung fortgelassen wurde. Bei dieser Ausführungsform wird der Widerstandswert des Widerstandes so ausgelegt, daß er zwischen den oben erläuterten oberen und unteren. Grenzen liegt; der ' Widerstand ist parallel zu dem Entladungsweg der Licht emittierenden Röhre geschaltet. Bei der Ausführungsform nach Fig. k ist eine rahmenförmige metallische Befestigungstrebe k2 an einer Stange kl angebracht, die sich von dem Basisbereich der äußeren Umhüllung (nicht dargestellt) aus erstreckt und durch die ein Zuführdraht verläuft. Der obere Bereich einer Licht emittierenden Röhre 4 3 ist durch geeignete Mittel an der Befestigungsstrebe k2 angebracht, während ihr unterer Bereich an einem Träger kk befestigt ist. Die elektrische Verbindung mit der oberen Elektrode (nicht dargestellt) der Licht emittierenden Röhre 4b3 erfolgt durch die Befestigungsstrebe, während die elektrische Verbindung mit der unteren Elektrode, der Licht emittierenden Röhre kj durch den Träger kk erfolgt.

Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich ein Widerstand ^5, wie beispielsweise ein Wolframdraht, längs ihrer Achse

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um den Umfang der Licht emittierenden Röhre 43; ein Arnibereich des Widerstandes Ί5 ist an der Befestigungsstrebe '±2 mittels mehrer isolierender, drahtföx-iniger FIaIt LU-unpon 46 an,;obrachfc, KÜhrand der andere Arir.bsreich des Widerstandes 45 mittels mehrerer drahtförmiger Halterungen 47 an der Licht emittierenden Röhre 43 angebracht ist. Ein Bimetallschalter 48 ist mit einem Ende des Widerstandes 45 verbunden und an der Befestigungsstrebe 42 auf geeignete Weise angebracht; die elektrische Zuleitung zu dem Bimetallschalter 48 erfolgt durch die Befestigungsstrebe. Das andere Ende des Widerstandes 45 ist mechanisch und elektrisch mit dem Träger 44 verbunden. Auf diese Weise wird die Reihenschaltung aus dem Widerstand 45 und dem Bimetallschalter 48 im Nebenschluß zu dem Entladungsweg der Licht emittierenden Röhre gelegt.

Eine zweite Ausfiihrungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, welche nur die wesentlichen Teile der Entladungslampe zeigt, wobei die äußere Umhüllung fortgelassen ist. Eine rahmenförraige, metallische Befestigungsstrebe 52 ist an einer Stange 51 befestigt, die von dem Basisbereich der äußeren Umhüllung (nicht dargestellt) nach oben ragt und durch die sich ein.Zuführungsdraht erstreckt. Der obere Bereich einer Licht emittierenden Röhre 53 ist durch geeignete Mittel an der Befestigungsstrebe 52 angebracht, während ihr unterer Bereich an einem Träger 54 befestigt ist. Die elektrische Verbindung zu der oberen Elektrode (nicht dargestellt) der Licht emittie renden Röhre 53 erfolgt durch die Befestigungsstrebe von dem Zuführungsdraht, während die elektrische Verbindung zu der unteren Elektrode (nicht dargestellt) der Licht emittierenden Röhre 53 durch den Träger 54 erfolgt.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform verläuft

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der Widerstand 55 rund um die Befestigungsstrebe 52, wobei isolierende Unterlagen bzw. Kissen zwischen diesen Tuile angebracht sind; ein Ende des Widerstandes 55 ist' mit öineiT i'un!%~ an der Bei'asfcigungssrrebe 32 verschweißt, der sich in der Nähe der oberen Elektrode der Licht emittierenden Röhre 53 befindet und so angeordnet ist, daß ein Teil des Widerstandes mit der oberen Elektrode verbunden ist. Das andere Ende des Widerstandes 55 ist mit einem Anschluß eines Bimetallschalters 58 verbunden, der in der Nähe der unteren Elektrode an der Befestigungsstrebe 52 angebracht ist; der Bimetallschalter 58 ist so angeordnet, daß ein Teil des Widerstandes 55 mit der unteren Elektrode verbunden ist. Der Zwischenbereich des Widerstandes 55 verläuft in einer geeigneten Neigung in Bezug auf die Licht emittierende Röhre in Abhängigkeit von der Länge des Zwischenbereichs, um einen zu großen Spielraum bzw. Lose zu verhindern. Der andere Anschluß des Bitnetallschalters 8 ist elektrisch und mechanisch an den metallischen Träger 5^ angeschlossen. Auf diese Weise ist also die Startschaltung, die den Widerstand 55 und den Bimetallschalter 58 aufweist, elektrisch parallel zu der Licht emittierenden Röhre 53 geschaltet, während der Widerstand der Startschaltung so angeordnet ist; daß er auch die Funktion des Nahleiters erfüllt.

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt, die nur die wesentlichen Teile der Entladungslampe zeigt, wobei wie in Fig. 5 die äußere Umhüllung fortgelassen wurde. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist eine metallische Befestigungsstrebe 62 in geeigneter Weise an einer Halterung 6l angebracht, durch die sich ein Zuführungsdraht erstreckt. Das obere Ende einer Licht emittierenden Röhre 63 ist mechanisch an der Befestigungs-

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strebe 6 2 mittels einer Wolfrumleitung 69 befestigt, während die obere Elektrode der Licht emittierenden Röhre: 63 elektrisch mit der Befestigungssfcrebe verbund 3Λ ist. Das U:ic ore En ie ckir Licht emittierenden Röhre 63 ist an einem metallischen Träger 6^t angebracht, mit dem die untere Elektrode der Licht emittierenden Röhre elektrisch verbunden ist.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsförra ist ein isolierendes Keramikrohr 66 iri der Nähe der Licht emittierenden Röhre 63 und im wesentlichen längs ihrer gesamten Länge angeordnet; dieses isolierende Keramikrohr 66 ist an der Befestigungsstrebe 62 mit Hilfe von Halterungen 67 angebracht. Ein Widerstand 65 ist längs seiner gesamten Länge auf das Keramikrohr 66 gewickelt, wobei das obere Ende des Widerstandes mit der Bsfestigungsstrebe 62 in der Nähe der oberen Elektrode der Licht emittierenden Röhre punktverschweißt ist. Das untere Ende des Widerstandes 65 erstreckt sich bis in die Nähe der unteren Elektrode der Licht emittierenden Röhre 65 und ist mit einem Anschluß eines Bimetallschalters 68 verbunden, der an der Halterung 67 angebracht ist. Der andere Anschluß des Bimetallschalters 68 ist elektrisch mit der Halterung 64 verbunden. Die Reihenschaltung weist also den Widerstand 65, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Licht emittierenden Röhre 63 in ihrer Nähe erstreckt, und den Bimetallschalter 68 auf; auf die oben erläuterte Weise ist diese Serienstartschaltung parallel zu der Licht emittierenden Röhre geschaltet.

In den Figuren 7 und 8 sind jeweils eine vierte bzw. eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt; die wesentlichen Teile der Entladungslampe sind fragmentarisch gezeigt, wobei die

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äußere umhüllung fortgelassen wurde. Bei der Ausführungs fox-m nach Fi?:. 7 ist eine metallische Srebe 71 an einer Stnn.'TC (nicht dargrj??-".: eilt) angebracht, -während das o'Odra Ende einer Licht emittiereadan RöLire 73 an der Strebe mit Hilfe eines Tantalfuhrungsteils 72 gehaitert wird; darüberhinaus ist die obere Elektrode (nicht dargestellt) der Licht emittierenden Röhre elektrisch mit der Strebe verbunden. Das untere Ende der Licht emittierenden Röhre 73 ist mittels eines Tantalführungsteils "fh. an einer metallischen Hilfsstrebe 75 angebracht und dadurch mechanisch gehaltert, während die untere Elektrode der Licht emittierenden Röhre elektrisch mit der Hilfsstrebe verbunden ist. Ein Bimetallschalter 78 ist an einer Halterung 77 angebracht, die wiederum mittels eines leitenden Teils76 an der Hilfsstrebe befestigt ist; ein Kontakt des Bimetallschalters 78 ist durch das leitende Teil 76 mit der Hilfsstrebe verbunden. Aus dieser Erläuterung ergibt sich, daß die Strebe 71 einen Leiter und die Hilfsstrebe 75 den anderen Leiter bilden; diese Streben sind gegeneinander isoliert und mit Zuführdrähten verbunden, die von dem Basisbereich der äußeren Umhüllung der Entladungslampe nach innen führen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist ein Widerstand 70 längs seiner gesamten Länge und mit gleichmäßiger Steigung auf den äußeren Umfang der Licht emittierenden Röhre 73 gewickelt. Ein Ende des Widerstandes 70 ist mit der Strebe 71 in der Nähe der oberen Elektro-de der Licht emittierenden Röhre 73 verschweißt. Das andere Ende des Widerstandes 70 ist mit dem Anschluß des Bimetallschalters 78 in der Nähe der unteren Elektrode verbunden. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, wird der Viiderstand 70 im wesentlichen längs seiner gesamten Länge und mit gleichförmiger Steigung auf die Licht emittierende Röhre 73 gewickelt; die Steigung

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kann in Abhängigkeit von der Länge des Widerstandes 70 in der gö-.vünüchten Weise ausgelegt -werden. Ein großer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daft wegen c ■:■ 3 ,ehr geringen Abstandss zw.i sehen dem Widerstand 70 und den Elektroden der Widerstand die Funktion des Nahleiters optimal erfüllen kann.

Der in Fig. 7 dargestellte, spiralförmige Widerstand kann nach einer bevorzugten Ausführungsform auf die im folgenden zu beschreibende Weise geformt werden. Zunächst wird ein drahtförmiger Widerstand mit gleich förmiger Steigung auf ein rohrförmiges oder zylindrisches Teil (nicht dargestellt) gewickelt, dessen Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der Licht emittierenden Röhre ist, auf welcher der Widerstand angebracht werden soll. Anschließend wird der gewickelte Widerstand von dem rohrförmigen oder zylindrischen Teil abgenommen und bei hoher Temperatur behandelt. Wenn der Widerstand aus Wolfram besteht, wird er einer Rekristallisationsbehandlung unterworfen; besteht dar Widerstand aus Tantalnitrid, wird er einer Nitrierung unterworfen. Der so hergestellte spiralförmige Widerstand kann auf die in Fig. 7 gezeigte Weise an der Licht emittierenden Röhre 73 angebracht werden. Da der innere Durchmesser des Widerstandes kleiner als der äußere Durchmesser der Licht emittierenden Röhre ist, steht der Widerstand bei der Montage auf dem äußeren Umfang der Licht emittierenden Röhre unter einer gewissen Spannung, so daß sich bei einer Temperaturerhöhung keine Abweichung bzw. Verschiebung oder Ablösung des Widerstandes ergibt.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform wird ein Widerstand SO in den Berä chen in der Nähe der einander gegenüberliegenden Elektroden dicht, also mit

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geringen Abständen zwischen den einzelnen Drähten, und in den Zwischanbareichen der Röhre spärlich, also mit großen Abständen zwischen den einzelnen Drähten, auf eine; Licht e;ni fctier orida Röhre 03 gewickelt. Durch diese unterschiedliche Steigung der Widerstandswicklungen 80 kann das Abfangen des von der Licht emittic-

renden Röhre abgestrahlten Lichtes verringert werden, wodurch also die Lichtabgabe verbessert wird. Weiterhin hat ein dicht gewickelter Widerstand einen hohen Wirkungsgrad als Heizquelle; wird also ein Bimetallschalter 83 in seiner Nähe angeordnet, so ergibt sich der Vorteil, daß der Bimetallschalter eine vorher bestimmte Temperatur rascher, also früher, erreichen kann. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ein Ende des Widerstandes 80 mit einer Strebe 8l in der Nähe der unteren Elektrode verschweißt, während das andere Ende des Widerstandes mit einem Anschluß des Bimetallschalters 88 in der Nähe der unteren Elektrode verbunden ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8, bei welcher der Widerstand wie bei der Ausführungsform nach Fig. 7 auf die Licht emittierende Röhre gewickelt ist, kann ein durch den Widerstand fließender Strom aufgrund des Einflus ses der Schwerkraft oder von Schwingungen, die bei einer Temperaturerhöhung auftreten können, eine Abweichung bzw. Verschiebung oder eine Ablösung des Widerstandes verursachen. Dies ist nicht nur unter dem Gesichtspunkt unzweckmäßig, daß der angestrebte Effekt nicht erreicht werden kann, sondern es wird auch die Beleuchtungsverteilung auf der. bestrahlten Oberfläche beeinflußt. Um dies zu vermeiden, wird der bei der Ausführungsform nach Fig. 8 verwendete Widerstand auf die folgende Weise vorgeformt. Zur Formung des bei der Ausführungsform nach

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Fig. 8 eingesetzten spiralförmigen Widerstandes wird zunächst ein zylindrisches oder rqhrförmiges Teil . (nicht dargestellt) mic einein Durch-no.-sser hsrgsä teilt, dar klsiasr λΙο dtjr D:ivcli-aoss*3r dar Liclib -emittierenden. Röhre ist; dann wird der Zwischenbereich eines Widerstandes mit vorher bestirnter Länge spärlich, also mit großen Abständen zwischen den einzelnen Drähten, auf das rohrförmige oder zylindrische Teil gewickelt, während die Bereiche des Widerstandes, die den gegenüberlabenden Elektroden der Licht emittierenden Röhre entsprechen, dicht, also mit geringen Abständen, auf die Röhre gewickelt werden. Der aufgewickelte Widerstand wird von dem rohrförmigen oder zylindrischen Teil abgenommen und einer Wärmebehandlung unterworfen. Wenn der Widerstand aus Wolfram besteht, wird er einer Rekristallisationsbehandlung unterworfen; wenn der Widerstand aus Tantalnitrid besteht, kann er einer Nitrierbehandlung unterworfen werden. Der so behandelte Widerstand wird auf dem äußeren Umfang der Licht emittierenden Röhre 83 auf die in Fig. 8 gezeigte Weise angebracht, wodurch ein Widerstand für eine Startschaltung entsteht, der keine Abweichungs-Deformation erleiden wird.

Auch der auf.die oben beschriebene Weise geformte Widerstand kann jedoch in.Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren extreme Verformungen bzw. Defomationen erleiden; zu diesen Faktoren gehört beispielsweise die Art, in der die Entladungslampe eingeschaltet wird, oder der Schwingungszustand der Entladungslampe; durch diese Verformungen kann wiederum die Zündzeit verlängert oder aufgrund des Kontaktes zwischen den Heizdrähten ein ungewöhnlicher Temperaturanstieg verursacht werden; diese Einflüsse können wiederum zu Schwärzungen des äußeren Umfangs oder Rissen in der Licht emittierenden Röhre führen.

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Um dies zu vermeiden, sollte ein Heizdraht in vielen Windungen auf die Licht emittierende itöhre gewickelt und an der äußeren Oberfläche der Röhr ⁴J mittels eines !lit /besüindigdii Klebstoffes sngibracht vsrdaa. Dann muß keine Konkav-Konvexität in der äußeren Oberflüche der Licht emittierenden Röhre ausgebildet werden, damit der Heizdraht an der Licht emittierenden Röhre befestigt werden kann, wie es bei den herkömmlichen Licht emittierenden Röhren der Fall war; dadurch läßt sich wiederum die Herstellung sehr vereinfachen und eine gleichmäßige Dicke der Licht emittierenden Röhre erreichen, wodurch die mechanische Festigkeit der Röhre wesentlich verbessert wird.

Als Alternative hierzu können viele Vorsprünge (nicht dargestellt) durch einen hitzebeständigen Klebstoff in geeigneten Abständen auf der äußeren Oberfläche der Licht emittierende Röhre ausgebildet werden, wodurch sich die gleiche Wirkung ergibt. Wenn der hitzebeständige Klebstoff den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Licht emittierende Röhre hat, so ergeben sich optimale Ergebnisse.

Die Zündeigenschaften lassen sich weiter verbessern, indem der in.der Startschaltung nach der vorliegenden Erfindung verwendete wärmeempfindliche Schalter eine Schnappfunktion hat, also schlagartig anspricht. Im folgenden soll ein Fall beschrieben werden, bei dem ein Bimetallschalter als wärmeempfindlicher Schalter verwendet wird. Um einem solchen Bimetallschalter eine Schnappwirkung zu geben, kann der Bimetallschalter in entsprechender Weise ausgelegt werden, indem in einfacher V/eise die gebogene Form des Bimetalls verändert oder der Streck- bzw. Ziehgrad reguliert wird; gleichzeitig kann dem Bimetallschalter eine Hysterese-Kennlinie gegeben werden. Hat ein solcher

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Bitnetallschater mit Schnappwirkung noch eine Hysterese-Kennlinie, so kann der Bimetallschalter bei einer ersten Temperatur T. geöffnet und bei Temperaturen über T. in der offenen Stellung gshciltan wer den. Wenn die Temperatur zu fallen beginnt, wird der Bimetallschalter nicht bei der ersten Temperatur T. geschlossen, sondern wird nur bei einer Temperatur unter der ersten Temperatur T. geschlossen.

Wie jedoch oben erläutert wurde, ist der durch den Widerstand der Startschaltung beim Zünden fließende Strom begrenzt, so daß der Heizwert des Widerstandes in entsprechender Weise beschränkt wird. Andererseits wird der wärmeempfindIiehe Schalter in der Startschaltung in der äußeren Umhüllung der Entladungslampe aufgenommen, deren innerer Raum unter Hochvakuum steht; in der äußeren Umhüllung gibt es praktisch keine Konvektion, so daß der wärmeempfindliche Schalter nur auf die Wärmestrahlung anspricht.

Deshalb sollte vmigstens eine Oberfläche oder nach einer bevorzugten Ausführungsform beide Oberflächen des Bimetallschalters mit einem schwarzei Material mit hohem Wärmeabsorptionsfaktor versehen werden. Zu diesem Zweck stehen zwar mehrere schwarze Materialien zur Verfügung; um jedoch ein hohes Vakuum in der äußeren Umhüllung aufrechterhalten zu können, sollten Materialien wie Zirkonium, Titan, Niob oder Tantal verwendet werden, die gleichzeitig eine Getterwirkung haben. Eine oder mehrere Substanzen, die aus den obigen Beispielen ausgewählt worden'sind, wurden mit einem Klebrigmacher gemischt; dieses Gemisch wurde auf die Oberflächen des Bimetalls aufgebracht, und dann wurde das Bimetall erwärmt bzw. gebrannt. Die Ansprechempfindlichkeiten eines Bimetallschalters, dessen Oberflächen mit der schwarzen Substanz beschichtet worden sind und der in der äußeren Umhüllung untergebracht wurde, sowie eines herkömmlichen Bimetall-

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schctlters ohne Beschichtung mit einer schwarzen Substanz sind in Vergloichsversuclien ermittelt worden; dabei stellte sich heraus, daß eier zuerst genannte Bitr.ri tall starter in Lü (achtzehn) Sekunden startet bzw. zünder, während der zuletzt genannte Scheiter eine Zündzeit von 30 (dreißig) Sekunden benötigt.

Die Verwendung eines Bimetallschalters mit einer solchen Schnappfunktion vermeidet ein Prellen der Schalterkontakte während ihres Offnens und ermöglicht die zuverlässige und stabile Durchführung der Zündung; weiterhin kann der Bimetallschalter aufgrund seiner Hysterese-Kennlinie seinen normalen Zustand nicht wieder herstellen, wenn seine Kontakte sich geöffnet haben, so daß die Zündkennlinie der Entladungslampe was entlich verbessert wird.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung der durch den Wolfrainfaden fließende Strom begrenzt; da die Bxmetalloberflächen des BimetalIsehalteig mit einer schwarzen Substanz mit hohem Wärmeabsorptionsfaktor beschichtet sind, läßt sich die Zündzeit verkürzen und der gesamte Zündvorgang leichter durchführen.

- Patentansprüche -

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X(p

Leerseite

Claims

Patentansprüche

. J Hochdruckentladungslampe mit einer darin enthaltenen Startschaltung, 3 e Ic e 11 η ze. i c h η e ΐ du r c h eine Licht emittierende Röhre (12; 4:3? 53» 63; 73; 83), die an ihren einander gegenüberliegenden, hermetisch abgedichteten Enden mit zwei einander gegenüberliegenden Elektroden versehen ist, wobei das Innere der Licht emittierenden Röhre (12; ^3; 53; 63; 73; 83) mit wenigstens einem Licht abstrahlenden Metall und einem Gas gefüllt ist, weiterhin durch eine Reihenschaltung, die aus einem wärmeempfindlichen Schalter (14; 48; 58; 68; 78; 88) und einem Widerstand (13; 45; 55; 65; 70; 80) besteht, und im Nebenschluß zu den Elektroden der Licht emittierenden Röhre (12 ; 43; 53; 63; 73; 83) liegt, und durch eine äußere Umhüllung (15) zur Aufnahme der Reihenschaltung und der Licht emittierenden Röhre (12; 43; 53; 63; 73; 83), wobei der Widerstandswert des Widerstandes (13; 45; 55; 65; 70; 80) so eingestellt ist, daß durch die Reihenschaltung ein Strom fließt, der zur Induzierung eines Impulses mit höherer Spannung als die Zündspannung ausreicht, während der durch die Reihenschaltung fließende Strom im wesentlichen gleich oder kleiner als der Lampenstrom während des stabilen Zustandes der Entladungslampe ist.
2. Hochdruckentladungslampe mit einer darin enthaltenen Startschaltung,gekennzeichnet durch eine Licht emittierende Röhre (43; 53; 63; 73; 83), die an ihren gegenüberliegenden, hermetisch abgedichteten Enden mit zwei einander gegenüberliegenden Elektroden versehen ist, wobei das Innere der Licht emittierenden Röhre (4.3; 53 5 63 j 73) niit wenigstens einem Licht abstrahlenden Metall und einem Gas gefüllt ist,

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ORIGINAL

weiterhin, durch eine Reihenschaltung, die aus einem Widerstand (45; 55] &5] 70; 8θ) und einem war ms empfindlichen Schalter (48: 5<8; 63: 78; 38) besteht und parallel zu de~ Entladungsweg der Licht eniictisrenden Röhra (43; 53; t>3; 73) geschaltet ist, mid durch eine äußere Umhüllung zur Aufnahme der Reihenschaltung und der Licht emittierenden Röhre (4:3; 53; 63; 73) 1 wobei der Widerstand (45; 55; 65; 70; 80) im wesentlichen längs der gesamten Länge der Licht emittierenden Röhre (43; 53j 63; 73) angeordnet ist und seine gegenüberliegenden Enden sich jeweils in der Nähe der Elektroden befinden, wodurch die Entladungslampe durch Anlegen eines Hochspannungsimpulses, der beim Öffnen des wärmeempfindlichen Schalters (48; 58; 68; 78; 88) in Abhängigkeit von der Erwärmung des Widerstandes (45; 55j 65; 70; 80) erzeugt wird, an die Elektroden der Licht emittierenden Röhre (43; 53; 63; 73) gezündet werden kann.
3· Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (65; 70; 80) auf die äußere Oberfläche der Licht emittierenden Röhre (63; 73 > 83) und im wesentlichen über· ihre gesamte Länge gewickelt ist.
4. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (65j 7Oj 80) Spiralform mit einem Durchmesser hat, der kleiner als der äußere Durchmesser der Licht emittierenden Röhre (63; 73; 83) ist, und daß der Widerstand (65; 70; 80) zur Bildung eines spiralförmigen Widerstandes behandelt wird, wobei der spiralförmige Widerstand (63; 70; 80) an dem äußeren Umfang der Licht emittierenden Röhre (63; 73; 83) angebracht ist.

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5. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 3 oder 'i, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (So) auf den Zwischenbereich der Licht emittierenden Röhre (3 3) spärlich und auf die gfjgenüberliegenden
Endbereiche der Röhre (83) dicht gewickelt ist.
6. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizdraht
an der äußeren Oberfläche der Licht emittierenden
Röhre (12; 43; 53; 63; 73; 83) mittels eines hitzebeständigen Klebstoffs angebracht ist.
7· Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorsprünge durch einen hitzebeständigen Klebstoff auf
der äußeren Oberfläche der Licht emittierenden Röhre (12; 43; 53; 63; 73; 83) ausgebildet sind, und daß
ein Heizdraht zwischen diese Vorsprünge gewickelt ist.
8. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 j dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeempfindliche Schalter mit einem Schnappmechanismus versehen ist, der eine Hysterese-Kennlinie in Bezug auf die
Temperatur bildet, und daß wenigstens dann, wenn der wärmeempfindliche Schalter (l4; 48; 58; 68; 78; 88)
offen ist, ein Potential in der Nähe der Licht emittierenden Röhre (12; 43; 53; 63; 73; 83) angelegt
ist.

9· Hoch druck entladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeempfindlicher Schalter
ein Bimetallschalter ( l4; 48; 58; 68; 78; 88) verwendet wird, wobei wenigstens eine Oberfläche des Bimetalls mit einem schwarzen Material mit hohem Wärraeabsorptionsfaktor versehen ist.

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