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Die
Erfindung betrifft eine Hochdruck-Entladungslampe, mit einem Entladungsgefäß, versehen
mit einer ersten und einer zweiten Lampen-Elektrode, einer äußeren Umhüllung, die
das Entladungsgefäß mit einem
Zwischenraum umgibt und einen Lampensockel aufweist, und einem in
dem Zwischenraum liegenden röhrenförmigen UV-Enhancer
mit einer Längsachse,
wobei der genannte UV-Enhancer eine Wandung aus Keramikmaterial
hat und mit einer inneren Enhancer-Elektrode, die mit der ersten
Lampen-Elektrode verbunden ist, und mit einer kapazitiven Kopplung,
die mit der zweiten Lampen-Elektrode verbunden ist, versehen ist,
wobei die Enhancer-Elektrode ein innerhalb des UV-Enhancers liegendes äußerstes
Ende hat.
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Ein
bekanntes Problem bei Hochdruck-Entladungslampen im Allgemeinen
ist die Zündung
dieser Lampen. Je nach dem Lampentyp wird eine relativ hohe Zündspannung
benötigt,
die der Lampe meistens durch einen Starter in Form eines oder mehrerer
Zündspannungsimpulse
zugeführt
wird. In der Praxis kann eine unzulässig lange Zündzeit vorliegen,
selbst wenn die Zündspannungsimpulse
genügend
hoch sind, während
darüber
hinaus eine große
Streuung dieser Zündverzögerung erhalten
wird. Dies ist das Ergebnis eines Mangels an Primärelektronen
in dem Entladungsgefäß, die während des
Zündens
die Lampenentladung einleiten. Durch Hinzugeben einer kleinen Menge
an 85Kr in das Entladungsgefäß kann der
Mangel an Primärelektronen
beseitigt werden, sodass die Zündzeit
kürzer
wird und ihre Streuung verringert wird. 85Kr hat den Nachteil, dass
es radioaktiv ist und seine Verwendung kann durch Verwendung eines
UV-Enhancers vermieden werden. Dies ist ein relativ kleines Entladungsgefäß, das UV-Strahlung
erzeugt und in der Nähe
des Entladungsgefäßes der
Lampe platziert wird. Beim Zünden
der Lampe sorgt die von dem UV-Enhancer emittierte UV-Strahlung
dafür,
dass es in dem Entladungsgefäß der Lampe
genügend
viel Primärelektronen
gibt.
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Eine
Lampe der eingangs beschriebenen Art ist aus WO 98/02902 bekannt.
Die bekannte Lampe ist eine Hochdruck-Entladungslampe, insbesondere
eine Halogenmetalldampflampe. Diese Lampe hat ein Entladungsgefäß mit zwei
Lampen-Elektroden. Das Material des Entladungsgefäßes kann
Quarzglas oder ein Keramikmaterial sein. In dieser Beschreibung
und den Ansprüchen
wird unter einem Keramikmaterial ein dicht gesintertes polykristallines
Metalloxid verstanden, wie z.B. Aluminiumoxid oder Yttriumaluminiumgranat,
oder ein dicht gesintertes polykristallines Metallnitrid, wie z.B.
Aluminiumnitrid. Eine äußere Umhüllung, die
einen Lampensockel trägt,
umgibt das Entladungsgefäß. Der Raum
zwischen dem Entladungsgefäß und der äußeren Umhüllung nimmt
einen UV-Enhancer
auf, der eine Wandung aus Keramikmaterial aufweist und mit einer Enhancer-Elektrode, die mit
einer ersten Lampen-Elektrode verbunden ist, und mit einer kapazitiven
Kopplung versehen ist. Diese kapazitive Kopplung wird realisiert,
indem der UV-Enhancer in der Nähe
eines zu einer zweiten Lampen-Elektrode führenden Speisedrahtes platziert
wird. Die Verwendung eines kapazitiv gekoppelten UV-Enhancers hat
im Vergleich zu einem Enhancer mit zwei inneren Elektroden den Vorteil,
dass der Enhancer nur funktionsfähig
ist, wenn dies notwendig ist, nämlich
wenn Zündspannungsimpulse
mit einer relativ hohen Spannung und einer hohen Frequenz angelegt
werden. Daher verbraucht der Enhancer beim Betrieb der Lampe keine
Energie und hat somit eine sehr lange Lebensdauer.
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Die
Verwendung eines Keramikmaterials für die Wandung des UV-Enhancers hat einen
günstigen
Einfluss auf das Zündverhalten
der Lampe, weil offenbar die von einem keramischen UV-Enhancer erzeugte UV-Strahlung
die Möglichkeit
des Einleitens der Lampenentladung (Durchschlag der Lampe) beträchtlich
erhöht.
Die bekannte Lampe hat jedoch den Nachteil, dass der UV-Enhancer
selbst eine unakzeptabel hohe Zündverzögerung haben
kann, besonders wenn sich die Lampe mit dem UV-Enhancer einige Zeit
im Dunkeln befunden hat. Dies führt
zu einer unakzeptablen Zündverzögerung der
Lampe und zu einer großen
Streuung der Zündzeit
der Lampe.
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Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zur Beseitigung des
oben erwähnten
Nachteils zu verschaffen. Eine erfindungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe
der eingangs beschriebenen Art ist in Anspruch 1 offenbart.
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Es
hat sich gezeigt, dass eine sehr befriedigende kapazitive Kopplung
des UV-Enhancers erhalten wird, indem eine metallische Windung um
die Wandung des Enhancers platziert wird und diese Windung mit der
zweiten Lampen-Elektrode verbunden wird. Die metallische Windung
muss in der Nähe
des innerhalb des UV-Enhancers liegenden äußersten Endes der Enhancer-Elektrode
liegen. Aufgrund der hervorragenden kapazitiven Kopplung des UV-Enhancers
in einer erfindungsgemäßen Lampe
nimmt die Mög lichkeit
eines Durchschlags der Lampe bei Verwendung von Zündimpulsen
erheblich zu, während
darüber
hinaus die für
eine zuverlässige
Zündung
minimal benötigte
Höhe der
Zündimpulse
relativ klein sein darf.
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Es
werden erfindungsgemäße Lampen
vorgezogen, bei denen der Abstand zwischen dem innerhalb des UV-Enhancers
liegenden äußersten
Ende der Enhancer-Elektrode
und der Ebene, in der die metallische Windung liegt, höchstens
gleich dem Außendurchmesser
des UV-Enhancers ist. Bei solchen Lampen ist die kapazitive Kopplung
des UV-Enhancers nämlich
optimal, besonders wenn das genannte äußerste Ende der Enhancer-Elektrode
in der Ebene der metallischen Windung liegt, sodass die metallische
Windung auf minimalem Abstand vom äußersten Ende der Elektrode
liegt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
hat der UV-Enhancer eine Wandung aus dicht gesintertem polykristallinem
Aluminiumoxid. Dieses Material wird häufig bei der Herstellung von
Hochdruck-Entladungslampen verwendet, sodass eine bestehende Technologie
für Keramik-Entladungsgefäße genutzt
werden kann, wobei Miniaturisierung innerhalb enger Toleranzen zulässig ist.
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Bei
der Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lampe,
bei der die Enhancer-Elektrode an einem ersten äußersten Ende des UV-Enhancers
eine Durchführung
hat, liegt das innerhalb des UV-Enhancers liegende äußerste Ende
der Enhancer-Elektrode zu dem ersten äußersten Ende des UV-Enhancers
auf einem Abstand, der zumindest das Zweifache des Außendurchmessers
des UV-Enhancers ist. Bei einer solchen Konstruktion ist die Möglichkeit
eines unerwünschten
Durchschlags zwischen der metallischen Windung und der Durchführung zu
der Enhancer-Elektrode beim Anlegen von Zündimpulsen sehr klein.
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Als
Füllung
für den
UV-Enhancer ist eine Kombination aus Quecksilber und einem Edelgas
möglich. Ein
Edelgas oder eine Mischung von Edelgasen wird jedoch vorgezogen,
weil dies die Verwendung des Schwermetalls Quecksilber ausschließt. Sehr
befriedigende Ergebnisse werden erhalten, wenn Argon als Füllung für den UV-Enhancer
verwendet wird. Der Fülldruck
der Edelgasfüllung
wird dann vorzugsweise im Bereich 50 bis 300 mbar gewählt. Bei
Druckwerten von weniger als 50 mbar zeigt sich, dass die UV-Ausbeute des Enhancers
kleiner wird; bei Druckwerten von mehr als 300 mbar kann die Zündspannung
des Enhancers zu hohe Werte annehmen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Lampe
liegt der UV-Enhancer in der Nähe
einer Lampen-Elektrode, wobei seine Längsach se nahezu parallel zur
Längsachse
der Lampe ist. Bei dieser Ausführungsform
wird erreicht, dass eine maximale Menge der in dem Enhancer erzeugten
UV-Strahlung direkt auf die Lampen-Elektrode trifft, was für die Erzeugung
von Sekundärelektronen
in der Lampe günstig
ist.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen
Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lampe;
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2 den
UV-Enhancer der Lampe von 1 mehr im
Detail und
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3 eine
weitere Ausführungsform
eines UV-Enhancers einer erfindungsgemäßen Lampe.
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1 zeigt
eine Hochdruck-Halogenmetalldampflampe mit einem Entladungsgefäß 1,
das mit einem Zwischenraum 2 von einer äußeren Umhüllung 3 umgeben wird,
die einen Lampensockel 4 trägt. Das Entladungsgefäß 1 ist
aus dicht gesintertem polykristallinem Aluminiumoxid hergestellt
und hat eine erste Lampen-Elektrode 8 und eine zweite Lampen-Elektrode 12,
wobei die Elektroden mit Hilfe von Stromzuführdrähten 7 und 10 mit
Kontakten 9 bzw. 13 auf dem Lampensockel 4 verbunden
sind. Die Lampe ist mit einem UV-Enhancer 5 versehen, der
in dem Zwischenraum 2 liegt. Der UV-Enhancer hat eine innere
Enhancer-Elektrode (hier nicht abgebildet; siehe 42 in 2),
die mit Hilfe eines Durchführdrahtes 6 mit
der ersten Lampen-Elektrode 8 verbunden ist. Der UV-Enhancer hat eine
kapazitive Kopplung mit der zweiten Lampen-Elektrode 12. Diese
Kopplung wird von einer metallischen Windung 14 gebildet,
die über
einen Leiter 15 mit der zweiten Lampen-Elektrode 12 verbunden
ist.
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2 zeigt
den UV-Enhancer, mit einer Längsachse
A, der Lampe von 1, in einem Querschnitt und
mehr im Detail. Die Wandung 41 des Enhancers 25 ist
aus einem Keramikmaterial hergestellt. In einer praktischen Ausführungsform
ist diese Wandung aus einem dicht gesinterten polykristallinen Aluminiumoxid hergestellt.
Der Enhancer ist mit einer Enhancer-Elektrode 42 versehen,
die an einem ersten äußersten
Ende 43 des Enhancers eine Durchführung 26 hat, die
dazu bestimmt ist, mit einer ersten Lampen-Elektrode verbunden zu werden. Die Durchführung 26 ist
mittels eines Schmelzglases 44 vakuumdicht mit der Wandung 41 verbunden.
An einem zweiten äußersten
Ende 45 ist der Enhancer mittels eines gesinterten Stopfens 46 vakuumdicht
verschlossen. Der UV-Enhancer 25 ist
in einer Ebene quer zu der Längsachse
A des Enhancers von einer metallische Windung 24 umgeben,
die dazu bestimmt ist, mit einer zweite Lampen-Elektrode verbunden
zu werden. Um eine geeignete kapazitive Kopplung zu erhalten, muss
die metallische Windung 24 in der Nähe des innerhalb des UV-Enhancers
liegenden äußersten
Endes 47 der Enhancer-Elektrode 42 liegen. Der Abstand
zwischen dem äußersten
Ende 47 und der Ebene, in der die Windung 24 liegt,
ist vorzugsweise höchstens
gleich dem Außendurchmesser
des UV-Enhancers. In der in 2 dargestellten
Ausführungsform liegt
das äußerste Ende 47 nahezu
in der Ebene der Windung 24. Der UV-Enhancer 25 hat
eine Länge
von 13 mm, einen Außendurchmesser
von 1,5 mm und einen Innendurchmesser von 0,675 mm. Die Elektrode 42 und die
Durchführung 26 bilden
eine Gesamtheit aus Nb-Draht
mit einem Durchmesser von 0,62 mm. Das äußerste Ende 47 der
Elektrode liegt zu dem ersten äußersten
Ende 43 des Enhancers auf einem Abstand von 4,5 mm. Dieser
Abstand von 4,5 mm ist größer als
das Zweifache des Außendurchmessers
(1,5 mm) des Enhancers. Dadurch wird die Möglichkeit eines Durchschlags
zwischen der metallischen Windung 24 und der Durchführung 26 minimal.
Die metallische Windung 24 ist als einzelne Windung aus
Nb-Draht mit einem Drahtdurchmesser von 0,72 mm ausgeführt. Es
ist möglich,
die Windung als Mehrfachwindung auszuführen, aber dies bietet keine
zusätzlichen
Vorteile. Der UV-Enhancer 25 ist mit Argon mit einem Fülldruck
von 150 mbar gefüllt.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines UV-Enhancers einer erfindungsgemäßen Lampe. Der UV-Enhancer 35,
mit Längsachse
A', hat eine Wandung
aus dicht gesintertem polykristallinem Aluminiumoxid und eine mit
Schmelzglas eingeschmolzene Niob-Enhancer-Elektrode 36 an
seinem ersten äußersten
Ende 53. Die Elektrode 36 hat eine inneres äußerstes
Ende 57 in einem Abstand von 2,9 mm zu dem ersten äußersten
Ende 53. Der UV-Enhancer 35 hat ein zweites äußerstes
Ende 55 in Form einer Quetschung. Der UV-Enhancer 35 ist
in einer Ebene quer zu der Längsachse
A' des Enhancers
von einer metallische Windung 34 umgeben, die dazu bestimmt
ist, mit einer zweiten Lampen-Elektrode verbunden zu werden. Der
Enhancer 35 hat eine Länge
von etwa 9 mm, einen Außendurchmesser
von 2,45 mm und einen Innendurchmesser von 0,75 mm und ist mit Argon
gefüllt.
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Eine
Anzahl Lampen mit einer Konstruktion wie in 1 wurde
einem Zündtest
unterzogen. Dies betraf 7 CDM-Lampen (Philips) mit einer Leistung
von 35 W (T35W) und 7 CDM-Lampen (Philips) mit einer Leistung von
70 W (T70W). Wie in 1 gezeigt ist, liegt der UV-Enhancer
in diesen Lampen in der Nähe
einer Lampen-Elektrode, mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse
der Lampe. Die Lampen-Elektrode wird dadurch direkt von der in dem
Enhancer erzeugten UV-Strahlung bestrahlt. Die Lampen wurden über ein
mit einer Zündschaltung
versehenes Stabilisierungsvorschaltgerät an eine Spannungsversorgungsquelle
von 220 V, 50 Hz angeschlossen. Die Zündschaltung umfasst einen Starter,
vom Typ SN57 (Philips), wobei parallel zu der Lampe ein Kondensator
geschaltet ist, sodass Zündimpulse
mit einem maximalen Wert von 1,8 kV und einer Impulsbreite von 7
ms abgegeben werden. Die Zündimpulse
werden der Lampen-Elektrode zugeführt, die mit der Enhancer-Elektrode
verbunden ist. Der UV-Ausbeute des Enhancers erwies sich dann als
optimal. Vor dem Zündtest
wurden die Lampen 10 bis 15 Minuten lang betrieben und danach ausgeschaltet
und zumindest 1,5 Stunden lang in einem dunklen Raum gehalten. Der
Test wurde zu verschiedenen Zeitpunkten währen der Lebensdauer der Lampen
(0, 100, 1000, 2000, 4000 h) ausgeführt. Alle Lampen zündeten nach
einer Zündzeit, die
weit innerhalb der Forderung von 30 s lag. Die folgende Tabelle
gibt die Ergebnisse der Tests wieder. Die Überschrift 'av' gibt
die mittlere Zündzeit
(in s) jeder Serie von 7 Lampen an, und 'max' gibt
die maximale Zündzeit
(in s) an, die bei den 7 Lampen beobachtet wurde. Zündzeiten
kleiner als 0,1 s sind in der Tabelle mit '0' angegeben.
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Es
ist deutlich erkennbar, dass bei relativ niedrigen Zündspannungsimpulsen
(1,8 kV) nur eine sehr kleine Zündverzögerung auftrat.
Darüber
hinaus erwies sich die Streuung dieser Zündverzögerung als sehr klein.
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Mit
Lampen, die mit einem UV-Enhancer mit einer Konstruktion wie in 3 versehen
waren, wurden vergleichbare Ergebnisse erhalten.
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Der
Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
Die Erfindung wohnt jedem und jedem neuartigen Merkmal und jeder
Kombination von Merkmalen inne, wie in den angefügten Ansprüchen offenbart. Bezugszeichen
in den Ansprüchen
schränken
deren Schutzumfang nicht ein. Verwendung des Verbs „umfassen" und seiner Beugungsformen
schließt
das Vorhandensein anderer Elemente als derjenigen, die in den Ansprüchen angegeben
sind, nicht aus. Verwendung des Artikels „ein" oder „eine" vor einem Element schließt das Vorhandensein
einer Vielzahl solcher Elemente nicht aus.
