Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Metall-Halogenid-Dampf-
Entladungslampen und bezieht sich speziell auf Lampen mit einer
Leistungsfähigkeit von mehr als 35 Lumen pro Watt, in einigen
Fällen über 100 Lumen pro Watt, die jedoch bei niedriger bis
mittlerer Leistung arbeiten, d.h. unterhalb von 30 Watt, in
einigen Fällen bis zu 40 Watt. Die vorliegende Erfindung betrifft
speziell eine Geometrie von Quarzrohren, die es in Kombination
mit der Elektrodenstruktur, dem Quecksilber, dem Metall-Halogenid
und der Edelgasfüllung möglich macht, diese hohe
Leistungsfähigkeit zu erreichen.
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Metall-Halogenid-Entladungslampen weisen üblicherweise ein
Quarzrohr auf, das einen Kolben oder Gehäuse bildet und eine
abgeschlossene Bogenkammer definiert, sowie ein Paar von
Elektroden, bspw. eine Anode und eine Kathode, die in die
Bogenkammer innerhalb des Gehäuses eintauchen, sowie eine
geeignete Menge von Quecksilber und ein oder mehrere
Metall-Halogenid-Salze, bspw. Nal oder ScI&sub3;, die ebenfalls im Gehäuse
enthalten sind. Der Dampfdruck der Metall-Halogenid-Salze und
des Quecksilbers beeinflussen sowohl die Farbtemperatur wie
auch die Leistungsfähigkeit. Diese wiederum werden von der
Geometrie des Quarzgehäuses, der Einführungstiefe der Anode
und der Kathode, der Größe der Bogenstrecke und dem Volumen
der Bogenkammer beeinflußt. Natürlich führen höhere
Betriebstemperaturen zu höheren Dampfdrücken des Quecksilbers und des
Metall-Halogenids, sie können aber auch die Lebensdauer der
Lampe reduzieren, indem die Entglasung des Quarzes beschleunigt
wird und ein Verlust an Wolframmetall von den Elektroden
auftritt. Auf der anderen Seite können niedrigere
Betriebstemperaturen, insbesondere in der Nähe der Wandung des Kolbens
dazu führen, daß Salzdämpfe kondensieren und an den Wänden des
Gehäuses auskristallisieren, was wiederum dazu führt, daß
unerwünschte Flecken auf den Objekten auftreten, die von der
Lampe beleuchtet werden.
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Es sind bereits viele Metall-Halogenid-Entladungslampen
unterschiedlicher Art und Leistungsbereiche vorgeschlagen und für
unterschiedliche Anwendungen konstruiert worden, die den
Fachleuten auf dem Gebiet der Lampentechnik bekannt sind. Lampen
dieser Art sind z. B. in den US-Patentschriften 4 161 672,
4 808 876, 3 324 332, 2 272 647, 2 545 884 und 3 379 868
beschrieben. Diese sind allgemein für Hochleistungsanwendungen
bestimmt, d.h. es handelt sich um Anordnungen für die Beleuchtung
großer Flächen oder um Projektionslampen. Es ist bislang noch
nicht möglich gewesen, eine kleine Lainpe hoher Leistungsfähigkeit
zur Verfügung zu stellen, die als medizinische Untersuchungslampe
oder für andere Anwendungen bei einer Leistung von unterhalb
40 Watt eingesetzt werden könnte. Bislang hat noch niemand beim
Bau von Lampen einen Ansatz gewählt unter Berücksichtigung der
Prinzipien des Wärmemanagements, um eine Lampe zu erzeugen,
die bei niedriger Leistung und hoher Leistungsfähigkeit arbeitet,
andererseits aber ausreichende Dampfdrücke für das Quecksilber
und das Metall-Halogenid in der Bogenkammer erzeugt, ohne daß
eine Entglasung und damit Aufweichung des Gehäuses des
Quarzrohres eintritt, und ohne eine Beschädigung der Wolframelektroden
zu verursachen.
Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Metall-Halogenid-Entladungslampe von niedriger Leistung und
hoher Leistungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen, die die
Nachteile derartiger Lampen des Standes der Technik vermeidet.
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Eine weitere spezielle Aufgabe besteht darin, eine Metall-
Halogenid-Entladungslampe zur Verfügung zu stellen, die sich
einer brauchbar langen Lebensdauer erfreut und dabei Licht in
einem Bereich der Leistungsfähigkeit erzeugt, der 35 Lumen pro
Watt übersteigt.
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Eine weitere, noch speziellere Aufgabe besteht darin, eine
Kolbengeometrie zur Verfügung zu stellen, die ein wirksames
Management des Wärmeflusses von der Bogenkammer gestattet, sowie
eine Abführung von den Schäften der Lampe und auf diese Weise
eine Hochleistungsbeleuchtung bei kleiner Leistungsaufnahme
fördert.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Metall-Halogenid-
Entladungslampe gemäß dem Patentanspruch 1.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
weist die Lampe ein Rohrgehäuse von einer Bauart mit zwei Enden
auf, mit einem ersten Hals an einem Ende und mit einem zweiten
Hals am gegenüberliegenden Ende des Kolbens. Geeignete Mengen
von Quecksilber und Metall-Halogenid-Salz oder Salzen befinden
sich in dem Kolben. Die Kolbenwände definieren einen Hohlraum
oder eine Bogenkammer, die sich von Hals zu Hals erstreckt und
die Metall-Halogenid-Salzdämpfe sowie den Quecksilberdampf
während des Betriebes aufnehmen. Erste und zweite langestreckte
Elektroden, die aus einem hochtemperaturbeständigen Metall,
d.h. Wolframdraht, hergestellt sind, erstrecken sich durch die
jeweiligen Hälse in die Bogenkammer. Diese Elektroden fluchten
miteinander axial, so daß ihre Spitzen zwischen sich eine
Bogenstrecke von geeigneter Bogenlänge definieren.
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Die Dicke der Kolbenwand steigt stetig von einer Ebene in der
Mitte der Kammer, d.h. von einer Ebene auf halbem Wege zwischen
den beiden Hälsen, zu den jeweiligen Hälsen an. Die Wand ist
in einer geeigneten Dicke ausgeführt, entsprechend der
Nennleistung oder der Nenn-Wattzahl der Lampe.
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Die Hälse sind etwa eingeschnürt, um eine optimale Wärmestrom-
Rate in die Schäfte zu erreichen, so daß eine hohe
Leistungsfähigkeit erreicht werden kann.
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Die Schäfte weisen jeweils ein Schaftsegment auf, das durch
denjenigen Teil des Schaftes definiert wird, der vom jeweiligen
Hals über eine Strecke reicht, die der Bogenkammerlänge
entspricht. Über diese Schaftsegmente wird thermische Energie
(überwiegend durch Leitung und Konvexion) an die Umgebung
abgeleitet, die aus den Hälsen der Lampe herausgeleitet wird.
Die Schaftsegmente sind so dimensioniert, daß ihre
Oberflächenbereiche in bezug auf die Nennleistung der Lampe begrenzt sind,
so daß eine Belastung des Schaftabschnittes innerhalb eines
gewünschten Zielbereiches vorliegt. Der Schaftsegment-Lastfaktor
ist gleich der Nennleistung der Lampe dividiert durch die Summe
der Oberflächenbereiche des ersten und des zweiten
Schaftsegmentes, und der Faktor sollte im Bereich von ungefähr 16 bis
36 Watt pro Quadratzentimeter liegen. Wenn die Schaftsegment-Last
zu niedrig ist, wird zuviel Wärme durch die Schäfte nach außen
abgeleitet, und wenn sie zu hoch ist, kann dies zu einer
Beschädigung der Kolbenwand und der Wolframelektroden führen.
Im Fall einer Lampe mit sehr niedriger Wattzahl kann es schwierig
sein, die Hälse erheblich einzuschnüren, da die Abmessungen
des Kolbens klein sind. Es kann daher eine Schaftsegment-Last
mit Schäften erreicht werden, die an den Hälsen weniger
eingeschnürt sind, sich aber im Durchmesser stetig aufweiten, und
zwar über die gewünschte axiale Länge oder darüber hinaus. Bei
Hochleistungslampen muß man darauf achten, daß ein genügend
großer Oberflächenabschnitt zur Verfügung steht, um eine
angemessene Wärmeableitung zu ermöglichen.
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Lampen von dieser Bauart können bei sehr niedriger Leistung
(2 bis 5 Watt), niedriger Leistung (5 bis 14 Watt) oder mittlerer
Leistung (14 bis 30 Watt) betrieben werden, abhängig vom
beabsichtigten Anwendungsfall, jedoch in jedem Fall mit hoher
Leistungsfähigkeit. Die Leistungsfähigkeit kann in einigen Fällen
100 Lumen pro Watt übersteigen.
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Die schmale Ausbildung des Zuführdraht-Abschnittes der Elektrode
verhindert eine thermomechanische Belastung des Quarzes des
Halses, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der
sich erheblich von demjenigen von Wolfram unterscheidet.
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Vorzugsweise weist die Kammer sich aufweitende Bereiche auf,
in denen die Hälse in den Kolben übergehen, so daß an dieser
Stelle ein aufgeweiteter Bereich mit sehr kleinem Volumen
entsteht, indem die Zuführdrähte nicht im direkten Kontakt mit
dem Quarz (oder einem gleichwertigen Material) stehen, wie dies
bei der Elektrode der Fall ist. Dieses Merkmal erleichtert das
Kondensieren von Salzreservoirs an dem Hals hinter der einen
oder der anderen Elektrode und erleichtert ferner eine Regelung
des Wärmeflusses von den heißen Elektroden hinaus in die Schäfte
der Lampe.
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Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich in noch größerem Umfange aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung ausgewählter bevorzugter
Ausführungsbeispiele, die in Zusammenhang mit der Zeichnung
zu betrachten sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer
Quarz-Metall-Halogenid-Entladungslampe gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 2 und 3 sind Seitenansichten von anderen Lampen, in denen
die Erfindung verwirklicht ist.
Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels:
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Unter Bezug auf die Zeichnung und zunächst auf Fig. 1 umfaßt
eine 22-Watt-Lampe 10 ein beidendig verschmolzenes Quarzrohr
12, das durch automatische Glasblastechniken ausgebildet ist.
Das Rohr umfaßt in einem mittleren Bereich einen dünnwandigen
Kolben 14, der in sich einen Hohlraum oder eine Kammer 16
definiert. Im vorliegenden Fall hat die Kammer ungefähr die
Form einer Zitrone oder eine Gauss'sche Form, mit einem mittleren
konvexen Abschnitt 18 und sich konisch erweiternden
Endabschnitten 20, in denen der Kolben 14 in den ersten Hals 22 bzw.
den zweiten Hals 24 übergeht. Wie dargestellt, sind die Hälse
22 und 24 jeweils verengt oder eingeschnürt, wodurch der
Wärmestrom hinaus in einen ersten Schaft 26 bzw. einen zweiten
Schaft 28 begrenzt wird.
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Ferner sind eine erste Elektrode 30 und eine zweite Elektrode
32 vorgesehen, die jeweils in einem der Hälse 22, 24 gelagert
sind. Im vorliegenden Fall bestehen die Elektroden aus einem
hochtemperaturbeständigen Metall, bspw. Wolfram, und sind in
strukturierter Formgebung ausgeführt, d.h. mehr oder weniger
in Form einer Keule.
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Die erste Elektrode 30, die als Anode dient, weist einen Zuführ-
Drahtschaft 34 aus Wolfram auf, der im Hals 22 gelagert ist
und sich etwas in die Kammer 16 hinein erstreckt, wo ein
Stababschnitt 36 aus Wolfram mit ihm stumpf verschweißt ist.
Der Zuführdraht hat ein verhältnismäßig kleines Maß,
typischerweise 0,18 mm (0.007 Zoll), der Stababschnitt ist jedoch von
etwas größerem Durchmesser, typischerweise 0,30 mm (0.012 Zoll).
Der Stababschnitt 36 hat ein konisches Ende, das eine zentrische
Spitze mit einem Kegelwinkel im Bereich zwischen 60 Grad und
120 Grad bildet.
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Der Zuführdraht 34 aus Wolfram erstreckt sich durch den
Quarzschaft 26 hinaus zu einer Foliendichtung aus Molybdän, die eine
Verbindung zu einem Zuführdraht aus Molybdän herstellt, der
wiederum eine elektrische Verbindung zum positiven Anschluß
einer geeigneten Last (nicht dargestellt) herstellt.
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In entsprechender Weise weist die Kathodenelektrode 32 einen
Zuführdraht 44 aus Wolfram auf, der sich im Schaft 28 erstreckt
und im Hals 24 gelagert ist. Der Draht 44 erstreckt sich etwas
in die Kammer 16 hinein und ein Stababschnitt 46 ist mit ihm
stumpf verschweißt. Der Kathoden-Stababschnitt 46 hat ein
spitzes, konisches Ende mit einem Kegelwinkel in der
Größenordnung zwischen 30 und 45 Grad. In diesem Fall hat der Draht 44
typischerweise einen Durchmesser von 0,18 mm (0.007 Zoll),
wohingegen der Stababschnitt einen Durchmesser von bspw. 0, 3 mm
(0.012 Zoll) aufweisen kann. Der Zuführdraht 44 erstreckt sich
zu einer Foliendichtung aus Molybdän, der eine Verbindung zu
einem Verbindungsdraht herstellt.
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Die Stababschnitte 36 und 46 der Anode und der Kathode sind
so gehalten, daß sie keine Berührung mit den Hälsen 22 und 24
haben und auch keine Berührung mit den Wänden des Kolbens 14.
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Die Anode 30 und die Kathode 32 sind axial miteinander fluchtend
angeordnet und ihre Enden definieren zwischen sich eine
Bogenstrecke im zentrischen Teil der Kammer 16.
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Die Stababschnitte haben einen verhältnismäßig großen
Oberflächenbereich, der in Kontakt mit den Dämpfen des Quecksilbers
und des Metall-Halogenids in der Lampe steht, so daß die von
den spitzen Enden abgeführte Wärme größtenteils in die Dämpfe
in der Kammer übertragen wird.
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Obwohl in dieser Ansicht nicht sichtbar, enthält die Lampe 10
darüber hinaus eine geeignete Füllung mit einer geringfügigen
Menge eines Edelgases, bspw. Argon oder Quecksilber und eines
oder mehrerer Metall-Halogenid-Salze, bspw. Natriumiodid. Die
jeweilige Auswahl der Metallsalze und ihre jeweiligen Anteile
hängen von den optischen Entladungseigenschaften der Metallionen
relativ zu gewünschten Wellenlänge-Verteilung der Lampe ab.
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Die Zuführdrähte für die Elektroden, die aus Wolfram bestehen,
haben einen ungefähr 90 bis 96 mal so großen
Wärmeleitungskoeffizienten wie das Quarzmaterial des Rohres 12. Es ist daher
wünschenswert, die Zuführdrähte 34, 44 so klein wie möglich
im Durchmesser zu halten. Die mit kleinerem Durchmesser
ausgeführten Zuführdraht-Abschnitte der Elektroden erfahren nur eine
relativ geringfügige thermische Ausdehnung während der Aufheizung
des Wolframdrahtes. Dies geschieht aus zwei Gründen: Der mit
kleinerem Durchmesser ausgeführte Draht leitet nicht
näherungsweise soviel Wärme zu dem jeweiligen Hals wie Elektroden, bei
denen die Größe der Stababschnitte sich bis zu den Hälsen
fortsetzen würde. Zweitens ist das Ausmaß der thermischen
Ausdehnung proportional zur gesamten Größe, so daß, da die Größe
klein gehalten wird, die Spannungen infolge thermischer
Ausdehnung ebenfalls klein gehalten werden. Aus diesen Gründen führen
die hier angewandten Konstruktionsprinzipien zu einem
verminderten Risiko einer Rißbildung des verschmolzenen Quarzes infolge
eines Unterschiedes der thermischen Ausdehnung im Quarz und
im Wolfram.
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Wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt, vergrößert sich die Dicke
der Wandung des Kolbens 14 stetig von einer zentrischen oder
mittleren Ebene, die sich rechtwinklig zur Lampenachse erstreckt
und sich in halber Entfernung zwischen den beiden Hälsen 22
und 24 befindet. Die Wanddicke wird innerhalb von Grenzwerten
eingestellt, die von der Wattzahl der Lampe und den Abmessungen
des Kolbens abhängen, um auf diese Weise einen wärmeleitenden
Wärmestrom entlang der Kolbenwand aus Quarz einzustellen, und
zwar von der Zone in der Nähe der Bogenstrecke hin zu dem ersten
und dem zweiten Schaft 26 und 28.
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Wie ebenfalls in Fig. 1 gezeigt, sind die Hälse 22, 24 in einer
Position eingeschnürt, die der Ebene entspricht, in der die
jeweiligen Elektroden 30, 32 den Hals verlassen und in die Kammer
16 eintreten. Die Hälse definieren einen Bereich verminderten
Querschnittes des Quarzrohres 12.
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Wie in Fig. 1 dargestellt, weist der Kolben 14 eine Kammerlänge
50 auf, die gleich dem Abstand in der Lampe von ersten Hals
22 in axialer Richtung zum zweiten Hals 24 ist. Der erste und
der zweite Schaft 26 und 28 weisen jeweils ein Schaftsegment
52 und 54 auf, das definiert ist als der Anteil des Schaftes,
der sich axial nach außen vom jeweiligen Hals 22, 24 über einen
Weg erstreckt, der gleich der Kammerlänge 50 ist. Wegen der
Einschnürungen an den Hälsen haben die Schaftsegmente 52 und
54 Oberf lächen, die etwas kleiner sind als die entsprechenden
Oberflächen des zylindrischen Rohres ohne die Einschnürung (d.h.
wie im Stand der Technik). Die Abmessungen der Schaftsegmente
52, 54 werden während der Herstellung der Lampe 50 überwacht,
so daß die Schaftsegmente einen gewünschten Oberflächenbereich
aufweisen, der in Relation zur Nennleistung der Lampe ausgewählt
wird. Die Lampen gemäß der vorliegenden Erfindung haben einen
Schaftsegment-Lastfaktor, der definiert ist als die Nennleistung
der Lampe dividiert durch die Summe der Oberflächenbereiche
der beiden Schaftsegmente, und dieser sollte im Bereich zwischen
12 und 36 Watt pro Quadratzentimeter liegen. Im Falle des
dargestellten Ausführungsbeispiels, das eine 22-Watt-Lampe ist,
beträgt der Schaftsegment-Lastfaktor ungefähr 24 Watt pro
Quadratzentimeter.
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Fig. 2 zeigt eine weitere Lampe 110 gemäß der vorliegenden
Erfindung, im vorliegenden Fall von mittlerer Leistung, d.h.
zwischen ungefähr 5 und 15 Watt. Dieselben Überlegungen, die
weiter oben erörtert wurden, sind bei dem Entwurf und der
Konstruktion dieser Lampe berücksichtigt worden, und Elemente,
die Elementen im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
entsprechen, sind mit Bezugszeichen versehen, die gegenüber
den bislang verwendeten Bezugszeichen um 100 erhöht sind.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Lampe 110 ein beidendig
verschmolzenes Quarzrohr 112 auf, mit einem Kolben 114, dessen
Wand eine Bogenkammer 116 definiert, die eine Füllung aus
Quecksilber, einem Halogenid-Salz und einer kleinen Menge an
Edelgas enthält. Ein erster und ein zweiter eingeschnürter Hals
122 und 124 sind vorgesehen, durch die hindurch eine erste und
eine zweite Elektrode 130 und 132 in die Kammer 116 eintreten.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind ein erster Schaft
126 und eine zweiter Schaft 128 vorgesehen. Erste und zweite
Schaftsegmente 152 und 154 erstrecken sich von dem jeweiligen
Hals über eine Strecke, die gleich der Kammerlänge 150 ist.
Der Schaftsegment-Lastfaktor wird so, wie oben beschrieben,
bestimmt und zwar aus der Nennleistung der Lampe und den
0berflächenbereichen der Schaftsegmente 152 und 154.
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Der Schaftsegment-Lastfaktor sollte innerhalb eines Bereiches
von 12 bis 36 Watt pro Quadratzentimeter gehalten werden. Bei
dem Ausführungsbeispiel, das eine 12-Watt-Lampe ist, beträgt
der Lastfaktor ungefähr 18 Watt pro Quadratzentimeter.
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Eine Lampe 210 sehr niedriger Leistung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei die Lampe eine
Nennleistung von unter 5 Watt hat. Hier werden dieselben
Entwurfsüberlegungen eingesetzt wie bei den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen, und eine höhere Leistungsfähigkeit von
40 Lumen pro Watt oder höher wird erreicht. Elemente, die
denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels entsprechen, sind
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei die Bezugszeichen
jedoch um 200 erhöht wurden. Dieses Ausführungsbeispiel weist
ein verschmolzenes Quarzrohr 212 auf, in dem ein entsprechend
kleinerer Kolben 214 ausgebildet ist, dessen Wand eine
Bogenkammer 216 mit einer Kammerlänge 250 definiert und in der sich
eine geeignete Befüllung aus Quecksilber, Salz und einem Edelgas
befindet. Durch erste und zweite eingeschnürte Hälse 222 und
224 an beiden Enden des Kolbens stehen erste und zweite Wolfram-
Drahtelektroden 230 und 232 vor. Diese definieren eine kleine
Bogenstrecke innerhalb der Kammer 216. Die Elektroden 230, 232
haben einen gleichförmigen Drahtdurchmesser anstelle der
gegliederten Ausführung, wie sie bei den Lampen gemäß den Fig.
1 und 2 verwendet wurde. Erste und zweite Schäfte 226 und 228
weisen jeweils ein Schaftsegment 252 und 254 auf, das dadurch
definiert wird, daß es sich vom jeweiligen Hals über eine kurze
Strecke erstreckt, die gleich der Kammerlänge 250 ist. In diesem
Falle ist es aufgrund der sehr kleinen Abmessungen des Kolbens
214 schwierig, die beiden Hälse 222, 224 einzuziehen, um
Einschnürungen von ähnlicher Gestalt zu erzeugen, wie sie den
anderen Ausführungsbeispielen entsprechen.
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Stattdessen wird eine Charakteristik mit verminderten
Wärmeverlusten dadurch erreicht, daß die Durchmesser der Schäfte
226 und 228 reduziert werden, und zwar über eine erhebliche
Strecke von den Hälsen 222 und 224. Auf diese Weise erhält man
einen stetigen Kegel entlang des gesamten Schaftsegmentes, wobei
man auf einen Schaftsegmentoberflächen-Lastfaktor in einem
gewünschten Bereich von 12 bis 36 Watt pro Quadratzentimeter
abzielt. Die dargestellte Lampe, die eine Nennleistung von
ungefähr 2,5 Watt aufweist, hat einen Schaftsegment-Lastfaktor
von ungefähr 24 Watt pro Quadratzentimeter. Eine Kontrolle der
Schaftsegmentoberflächen-Last ist bei dieser kleinen Lampe
besonders zweckmäßig und kann dadurch erreicht werden, daß man
den Kegelwinkel des Schaftes oder Stieles kontrolliert.
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Bei allen größeren Lampen (15 bis 40 Watt), mittleren Lampen
(5 bis 14 Watt) und kleineren Lampen (unter 5 Watt) werden
Grundsätze des Wärmemanagements eingesetzt, um den Wärmestrom
entlang der Quarzwand und aus den Hälsen heraus auf große
strahlende Oberflächen zu den Schäften zu begrenzen und zugleich
die Größe dieser Oberflächen zu begrenzen. Heiße verwirbelte
Gase in den Zonen zwischen den Elektrodenenden, d.h. in der
Nähe des bogenerzeugenden Plasmas, bewirken den größten Anteil
des Wärmeüberganges im zentralen Bereich der Kammer. Da die
Hitze sich jedoch in axialer Richtung zu den Hälsen hin
ausbreitet, spielt die Leitfähigkeit in der aus Quarz bestehenden
Kolbenwand und in den Schäften eine größere Rolle. Die Rate
der Wärmeverluste sollte innerhalb eines gewünschten Bereiches
gehalten werden, so daß die Temperatur hoch genug bleibt, um
die Drücke des Quecksilbers und des Salzdampfes hoch genug zu
halten. Ein geringfügiger Wärmeverlust ist jedoch notwendig,
um zu verhindern, daß die hohen Temperaturen die Kolbenwand
aus geschmolzenem Quarz entglasen. Ferner sollte überschüssiges
Salz, d.h. in einem Salzreservoir, in einem Bereich kondensieren,
der weit vom zentralen Bereich der Kolbenwand entfernt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der kälteste Teil der Kammer
bei im Betrieb befindlicher Lampe an einem der Hälse hinter
der Elektrode, so daß sich das Salzreservoir dort ausbildet.
Aufgrunddessen bilden sich keine Flecken von kondensiertem Salz
auf dem konvexen Abschnitt 18 der Kolbenwand und damit im
Lichtweg aus.
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Die Hälse, die Kolbenseitenwände und die Schäfte des Quarzrohres
müssen dick genug sein, um selbsttragend zu sein und um genügend
Wärme zu übertragen, um eine Entglasung zu verhindern, während
sie andererseits dünn genug bemessen werden müssen, um Wärme
zurückzuhalten, die hohe Dampfdrücke erzeugt, die wiederum zu
einer höheren Leistungsfähigkeit der Lampe führen und zu
gewünschten Farbtemperaturen bei niedrigen Nennleistungen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezug auf
ausgewählte und bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, versteht sich, daß die Erfindung nicht auf diese
speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Vielmehr bieten sich
zahlreiche Abwandlungen und Änderungen dem Fachmann an, ohne
den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.