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Die
Erfindung betrifft eine Metallhalogenidlampe mit einer Nennleistung
von mehr als 100 W, die ein Entladungsgefäß mit einer Keramikwand aufweist,
das einen Entladungsraum umschließt, der eine ionisierbare Füllung enthält, die,
zusätzlich
zu Hg, eine Menge von Na-,T1-, Ho- und Ca-Iodid umfasst, und in
dem zwei Elektroden angeordnet sind, die jede eine Elektrodenspitze
haben, die in sich einem gegenseitigen Abstand EA befinden, wobei
das Entladungsgefäß einen
zylindrischen Teil aufweist, der einen Innendurchmesser ID hat und
sich mindestens über
den Abstand EA erstreckt.
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Eine
Lampe der eingangs beschriebenen Art ist aus der WO 98/45872 (N16313)
bekannt. Die bekannte Lampe hat einen hohen spezifische Lichtstrom
und strahlt während
des Betriebs Licht mit einer hohen Farbtemperatur Tc und
einem Wert von mindestens 90 für
den allgemeinen Farbwiedergabeindex Ra ab.
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Bei
dieser Lampe wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, dass eine
zufriedenstellende Farbwiedergabe möglich ist, wenn Na-Halogenid
als Füllungsbestandteil
einer Lampe verwendet wird und wenn es während des Betriebs eine starke
Aufweitung und Umkehrung der Na-Emission in den Na-D-Linien gibt.
Dies erfordert eine hohe Temperatur des kältesten Punktes Tkp in
dem Entladungsgefäß von beispielsweise
1170 K (900 °C).
Wenn die Na-D-Linien umgekehrt und aufgeweitet werden, nehmen sie
im Spektrum die Form einer Emissionsbande mit zwei Maxima bei einem
gegenseitigen Abstand Δλ an.
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Die
Forderung nach einem hohen Wert von Tkp schließt die Verwendung
von Quarz oder Quarzglas für
die Wand des Entladungsgefäßes aus
und macht die Verwendung von Keramikwerkstoff für diese Wand notwendig.
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In
dieser Beschreibung und in den Ansprüchen wird unter einer Keramikwand
sowohl eine Wand aus Metalloxid, wie zum Beispiel Saphir oder dicht
gesintertem poykristallinem Al2O3, als auch Metallnitrid, zum Beispiel A1N
verstanden.
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Obwohl
die bekannte Lampe gute Farbeigenschaften und einen relativ hohen
Lichtstrom aufweist, hat die Lampe relativ große Abmessungen. Die Bündelung
des Lichtes, das von der Lampe abgestrahlt wird, zum Beispiel durch
eine Linse oder eine Blende für
Projektionszwecke ergibt folglich einen relativ hohen Verlust von
Licht. Dies ist ein Nachteil.
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Aufgabe
der Erfindung ist, eine Lampe der eingangs beschriebenen An zu schaffen,
in der der Nachteil in einem erheblichen Umfang vermieden wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Lampe der eingangs beschriebenen An dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Beziehung EA/ID<1
erfüllt
ist. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lampe ist, dass das Licht,
das durch die Lampe ausgestrahlt wird, besser gebündelt werden kann,
während
es überraschenderweise
auch möglich
ist, dass der Lichtstrom und die Farbtemperatur Tc nur
um einen kleinen Teil im Wert abnehmen, während der Wert des allgemeinen
Farbwiedergabeindexes Ra aufrechterhalten
wird. Die erfindungsgemäße Lampe
ist unter anderem als eine Lichtquelle zum Koppeln von Licht in
eine Lichtleitfaser geeignet. Eine Reduzierung des Verhältnisses
EA/ID unter 0,65 führt
allgemein im Falle, dass ID konstant ist, zu einem inakzeptabel
niedrigen Lichtstrom der Lampe. Eine Verbesserung der erfindungsgemäßen Lampe ist
möglich,
wenn die Lampe eine Wandbelastung von mindestens 110 W/cm2 hat. Unter der Wandbelastung wird hier
der Quotient aus der Lampenleistung und der innenliegenden Fläche des
Teils des Entladungsgefäßes verstanden,
der sich über
einen Abstand EA erstreckt. Es wird dadurch erreicht, dass im Falle
von Kopplung von Licht in eine optische Faser ein besserer Kopplungswirkungsgrad
realisiert werden kann, der zu einem höheren Systemwirkungsgrad führt.
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In
einer weiteren Variante umfasst die ionisierbare Füllung auch
Dy- und Tm-Iodid. Eine Lampe mit einer Farbtemperatur von Tc ≥4.000
K ist dann möglich.
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Die
Lampe ist vorzugsweise mit einer äußeren Umhüllung versehen, die das Entladungsgefäß mit einem
Raum umschließt.
Der Raum ist vorzugsweise mit einem Inertgas gefüllt, zum Beispiel N2. Das Gas in dem Raum hat eine Kühlwirkung
auf die Wand des Entladungsgefäßes. Im
Betriebszustand der Lampe beträgt
der Druck des Inertgases mindestens 100 mbar und vorzugsweise nicht
mehr als 1 bar, um ein Explosionsrisiko auszuschließen. Vorzugsweise
besteht ein Mindestabstand von 3 mm zwischen der äußeren Umhüllung und
der Wand des Entladungsgefäßes. Bei
Abständen
von weniger als 3 mm zwischen der äußeren Umhüllung und der Wand des Entladungsgefäßes zeigt
sich, dass die Wand des Entladungsgefäßes weniger effektiv gekühlt wird.
Eine Verringerung des Abstandes unter den minimalen Abstand ist
in der Praxis wegen der Aufstellung eines Strom leiters an einer
der Elektroden der Lampe ein Nachteil. Eine weitere Zunahme des
Abstandes ergibt nur einen kleinen Anstieg der Kühlwirkung.
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Eine
Wanddicke zwischen 0,6 mm und 1,4 mm erscheint vorteilhaft , um
eine optimale Temperaturverteilung über die Wand des Entladungsgefäßes zu realisieren.
Eine Wanddicke von weniger als 0,6 mm hat den Nachteil, dass die
Wandtemperatur des Entladungsgefäßes inakzeptabel
hoch wird, so dass die Lebensdauer der Wand des Entladungsgefäßes nachteilig
beeinflusst wird. Allgemein wird ein starker Temperaturgradient,
der für
eine gewünschte
Lebensdauer der Lampe nicht gewollt ist, auch über die Wand des Entladungsgefäßes auftreten.
Eine Erhöhung
der Wanddicke über
1,4 mm führt
zu einer starken Abnahme des spezifischen Lichtstroms.
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Ein
geeigneter Temperaturgradient über
die Wand des Entladungsgefäßes wird
durch eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lampe
erreicht, wenn sich der zylindrische Teil mit einem Innendurchmesser
ID zwischen Endflächen
in einem gegenseitigen Abstand von mindestens 2*EA erstreckt. In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Entladungsraum, der durch das Entladungsgefäß umschlossen
wird, im Bereich der Endflächen
abgedichtet.
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Vorzugsweise
wird ein derartiger Wert der Temperatur am kältesten Punkt Tkp dadurch
realisiert, dass der Wert für Δλ sich zwischen
10 nm und 30 nm bewegt. Diese und andere Aspekte der Erfindung sind
in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben:
Es zeigen:
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1 eine
Lampe gemäß der Erfindung,
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2 einen
Querschnitt eines Entladungsgefäßes der
Lampe, die in 1 dargestellt ist.
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1 stellt
eine Metallhalogenidlampe mit einem Entladungsgefäß 3 dar,
das in 2 nicht maßstabsgetreu
dargestellt ist, wobei das Gefäß eine Keramikwand
hat, die einen Entladungsraum 11 umschließt, der
eine ionisierbare Füllung
enthält,
die, zusätzlich
zu Hg, im dargestellten Fall eine Menge von Na-, T1-, Ho- und Ca-Iodid
umfasst. Zwei Elektroden 4, 5, jeweils mit W in
der Zeichnung, sind in dem Entladungsraum angeordnet und weisen
Stabelektroden 4a, 5a mit jeweils einer Elektrodenspitze 4b, 5b auf,
die in ei nem gegenseitigen Abstand EA angeordnet sind. Der Entladungsraum,
der von dem Entladungsgefäß umschlossen
ist, ist in dem Bereich der Endflächen 33a, 33b abgedichtet.
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Das
Entladungsgefäß ist an
einem Ende durch keramische Vorsprünge 34, 35 abgedichtet, die
sich so weit wie die Endflächen 33a, 33b erstrecken
und die Stromdurchführungsleiter 40, 41 und 50, 51 mit
einem Zwischenraum eng umschließen, die
mit den Elektroden 4, 5 verbunden sind, die in dem
Entladungsgefäß angeordnet
und mit demselben in einer gasdichten An und Weise durch eine Schmelzkeramikverbindung 10 nahe
an einem von dem Entladungsraum abgewandten Ende verbunden sind.
Das Entladungsgefäß ist durch
eine äußere Umhüllung 1 umschlossen,
die an einem Ende mit einem Lampensockel 2 versehen ist.
Während
des Betriebs erstreckt sich eine Entladung zwischen den Elektroden 4, 5.
Die Elektrode 4 ist durch einen Stromleiter 8 mit
einem ersten elektrischen Kontakt verbunden, der einen Teil des
Lampensockels 2 bildet. Die Elektrode 5 ist durch
einen Stromleiter 9 mit einem zweiten elektrischen Kontakt
verbunden, der einen Teil des Lampensockels 2 bildet.
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Eine
zweckmäßige Ausführungsform
der oben beschriebenen Lampe hat eine Nennleistung von 150 W. Der
Elektrodenabstand EA beträgt
6 mm, der Abstand zwischen den Endflächen 33a, 33b beträgt 14 mm
und der Innendurchmesser ID beträgt 6,85
mm. Das Verhältnis
EA/ID hat den Wert von 0,86, was mit dem Größenwert EA/ID<1 gemäß der Erfindung übereinstimmt.
Die Keramikwand des Entladungsgefäßes hat eine Dicke von 0,8
mm. Während
des Betriebs hat die Lampe eine Wandbelastung von 116 W/cm2. Zusätzlich
zu Hg umfasst die Füllung
des Entladungsgefäßes mit
einem Druck von 32 bar im Betriebszustand 8,5 mg NaI-, T1I-, HoI3- und CaI2-Iodsalz
mit 55, 13,5, 16,5 bzw. 15 Gewichts-%. Während des Betriebs hat die
Lampe eine Lampenspannung zwischen 90 V und 95 V. Während des
Betriebs strahlt die Lampe Licht mit einem spezifischen Lichtstrom
von 89 1m/W, einer Farbtemperatur Tc von
3000 K und einem allgemeinen Farbwiedergabeindexwert Ra von
92 ab. Der Wert für
die Temperatur am kältesten
Punkt Tkp und für Δλ beträgt 1220 K bzw. 20 nm.
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Für die Verwendung
als Lichtquelle für
eine Lichtleitfaser wird die Lampe in einem Ellipsoidreflektor angeordnet,
der eine Brennweite f von 18,8 mm und einen Blendendurchmesser von
83,9 mm hat und mit einer dichroitischen Beschichtung versehen ist,
die einen Reflexionskoeffizienten von mindestens 0,9 für den Wellenlängenbereich
zwischen 400 nm und 650 nm aufweist. Die Lichtleitfaser hat einen Durchmesser
von 15 mm. Unter diesen Umständen beträgt der Kopplungswirkungsgrad
22,5 % und der spezifische Lichtstrom des Systems beträgt 19,5 1m/W.
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In
einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lampe
hat das Entladungsgefäß eine identische
Konstruktion. Die ionisierbare Füllung
umfasst Hg mit einem Fülldruck von
24 bar im Betriebszustand und 8,5 mg Iodidsalz, das aus NaI, T1I,
DyI3, HoI3, TmI3 und CaI2 mit 13,7, 8,6,
11,7, 11,7, 11,7 und 42,6 Gewichts-% besteht. Die Lampe hat einen
spezifischen Lichtstrom von 88 1m/W, eine Farbtemperatur Tc von 4000 K und einen allgemeinen Farbwiedergabeindexwert
Ra von 94. Während des Betriebs beträgt die Spannung
der Lampe 190V, während
der Wert für
die Temperatur am kältesten
Punkt Tkp, 1299 k und für Δλ 12,5 nm beträgt.