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Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Entladungslampe mit einem
Entladungsgefäß, das mit Zwischenraum von einer Außenumhüllung umgeben wird und das
mit Elektroden versehen ist, zwischen denen sich im Betriebszustand der Lampe eine
Entladung erstreckt, wobei jede Elektrode mit einem betreffenden Stromzufuhrleiter
verbunden ist und die Lampe zum Zünden des genannten Endadungsgefäßes mit einer
Zündschaltung versehen ist, die einen spannungsabhängigen Kondensator und eine
Sicherung umfaßt.
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Eine Lampe der eingangs erwähnten Art ist aus EP-A-0431 696 bekannt.
In der bekannten Lampe, die sich für einen Betrieb in Reihe mit einem
Stabilisierungsvorschaltgerät an einer Wechselspannungsquelle eignet, ist der Kondensator in der
Außenumhüllung angeordnet. In der bekannten Lampe ist die Sicherung in der
elektrischen Verbindung zwischen dem spannungsabhängigen Kondensator und den
Stromzufuhrleitern enthalten. Dadurch wird erreicht, daß selbst unter ungünstigen Bedingungen
wie einem Kurzschluß in dem Kondensator eine Überlastung des
Stabilisierungsvorschaltgeräts infolge extrem hoher Ströme durch Schmelzen der Sicherung verhindert
wird.
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Es ist wegen eines verhältnismäßig einfachen
Lampenherstellungsverfahrens interessant, den Kondensator in der Außenumhüllung anzuordnen, unter anderem
weil es dort im Vergleich beispielsweise zum Lampensockel verhältnismäßig mehr Platz
gibt.
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Ein Nachteil der bekannten I,ampe ist die Verwendung von zumindest
einer zusätzlichen Komponente in Form der Sicherung in der Zündschaltung. Dies
erhöht die Fertigungskosten sowohl wegen einer größeren Komplexität der Herstellung
als auch einer Erhöhung der Ausfallrate bei der Herstellung. Ein weiterer Nachteil ist,
daß die Verwendung der zusätzlichen Komponente eine Mechanisierung der
Lampenherstellung
ernsthaft behindert. Dies führt daher zu einem teureren Herstellungsverfahren
für die Lampe.
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Der Erfindung liegt unter anderem als Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme
zur Vermeidung des beschriebenen Nachteils zu verschaffen, wobei die Zündschaltung
weiterhin in der Außenumhüllung montiert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in einer Lampe der eingangs
erwähnten Art dadurch gelöst, daß der spannungsabhängige Kondensator und die
Sicherung zu einer einzigen Komponente integriert sind.
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Die Verwendung einer integrierten Komponente verringert die Anzahl von
zu montierenden Komponenten, was eine Vereinfachung der Lampenherstellung mit sich
bringt. Auch wird die Möglichkeit größer, mittels automatischer Montage zu fertigen.
Die Integration bewirkt zudem, daß die Gesamtabmessungen der Kombination von
Kondensator und Sicherung kleiner sind, was wiederum zu einer einfacheren
Lampenherstellung führt.
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Die integrierte Komponente kann in Form einer Platte oder einer Scheibe
ausgeführt sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Sicherung beispielsweise
mittels Filmtechnologie an einer der Seiten der als Platte oder Scheibe ausgeführten
Komponente auf einer isolierenden Grundschicht angebracht.
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Wärmeabschirmung des Kondensators wird in einfacher Weise erreicht,
indem die so gebildete integrierte Komponente mit ihrer die Sicherung enthaltenden
Seite dem Entladungsgefäß zugewandt montiert wird. Infrarotstrahlung aus dem
Entladungsgefäß führt zu einer starken Erwärmung der Starterschaltungskomponenten,
insbesondere bei einer evakuierten Außenumhüllung
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Um jede Gefahr eines elektrischen Durchschlags (sogenannte
Koronaentladung) über der integrierten Komponente und Reduktion und Verdampfung der
integrierten Komponente zu vermeiden, kann letztere in einer gasgefüllten Umgebung,
vorzugsweise in einer gasgefüllten, gasdichten Glaskapsel montiert werden. Es ist denkbar, die
Außenumhüllung selbst mit einem geeigneten Gas zu füllen, statt eine gesonderte Kapsel
zu verwenden. Hierdurch kann ein gleichwertiger Schutz gegen die Gefahr einer
Koronaentladung und gegen Dissoziation und/oder Verdampfung der integrierten
Komponente erhalten werden. Infolge von Konvektion und Leitung in dem in dem Außenkolben
vorhandenen Gas kann die Erwärmung der integrierten Komponente erheblich verringert
werden. Die genannte Konvektion und Leitung führen zu Wärmeverlusten und
beeinflussen die Lichtausbeute der Lampe nachteilig. Für eine große Anzahl Hochdruck-
Endadungslampentypen gibt es daher keine geeignete Lösung.
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Die Gaszusammensetzung ist so gewählt, daß unter den herrschenden
Bedingungen im Betrieb keine Koronaentladung oder Reaktionen mit Komponenten des
Kondensators stattfinden können. Geeignete Gase sind SF&sub6;, Stickstoff, Sauerstoff und in
geringerem Umfang Edelgase. Die Gasfüllung kann von einem einzelnen Gas gebildet
werden. Es sind jedoch auch Gaskombinationen möglich.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Verwendung der
gasgefüllten, gasdichten Glaskapsel zum Montieren der integrierten Komponente die
erfindungsgemäße Maßnahme allgemein für Hochdruck-Entladungslampen anwendbar macht.
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Eine weitere Verbesserung der Lampe kann dadurch erhalten werden, daß
die gasdichte Glaskapsel mit einer strahlungreflektierenden Schicht versehen wird.
Damit wird in einfacher, aber wirksamer Weise erreicht, daß Erwärmen der integrierten
Komponente und damit des Kondensators im Betriebszustand der Lampe erheblich
verringert wird. Eine weitere Minimierung von auf die integrierte Komponente
treffender Strahlung kann dadurch erreicht werden, daß die Komponente so positioniert
wird, daß die Ungsachse des Entladungsgefaßes mit der Komponente nahezu in einer
gemeinsamen Ebene liegt, die im allgemeinen die Form einer Platte oder Scheibe hat.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe ist ein
spannungsabhängiger Widerstand in Reihe mit dem Kondensator enthalten. Ein Vorteil
dabei ist einerseits, daß der Moment, zu dem ein Zündspannungsimpuls generiert wird,
durch eine geeignete Wahl der Strom-Spannungskennlinie des Widerstandes günstig
gewählt werden kann. Anderseits sorgt der Widerstandcharakter des spannungsabhängigen
Widerstandes dafür, daß der Pegel des generierten Zündspannungsimpulses begrenzt
wird. Auf Wunsch kann der Widerstand mit der einzigen Komponente integriert
werden.
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Eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der
Zündschaltung ist dadurch möglich, daß die Zündschaltung in der elektrischen Verbindung
zwischen der einzigen Komponente und den Stromzufuhrleitern auch einen Bimetallschalter
umfaßt. Von der Lampe nach der Zündung erzeugte Wärme sorgt in diesem Fall dafür,
daß der Bimetallschalter öffnet, so daß die elektrische Verbindung unterbrochen und der
Betrieb der Zündschaltung somit beendet wird. Unterbrechen der elektrischen
Verbindung durch den Bimetallschalter beinhaltet ein Risiko einer auf dem Kondensator
verbleibenden Restladung. Ohne weitere Vorsorgemaßnahmen fuhrt dies zu einer inneren
Degeneration des Kondensators, was zu Kurzschluß durch den Kondensator führt. Die
verhältnismäßig hohe Temperatur, auf der sich der Kondensator im Betriebszustand der
Lampe befindet, spielt hier eine nachteilige Rolle. Um dies zu verhindern, ist ein relativ
hochohmiger Widerstand in der Zündschaltung enthalten. Indem die direkte elektrische
Verbindung durch den Widerstand im Betriebszustand der Lampe aufrechterhalten wird,
wird erreicht, daß eventuelle Restladung auf dem spannungsabhängigen Kondensator
über die Entladung zwischen den Elektroden und/oder über die Versorgungsquelle
abfließen kann. Vorzugsweise ist der hochohmige Widerstand mit der einzigen
Komponente integriert. Es kann wünschenswert sein, daß auch unter anderen Bedingungen als
dem Betriebszustand der Lampe parallel zum spannungsabhängigen Kondensator ein
ohmscher Widerstand vorhanden ist. Die Verwendung einer einzigen Komponente ge
maß der vorliegenden Erfindung ist in diesem Fall günstig.
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Die erfindungsgemäße Lampe ist besonders als Ersatz für eine
Hochdruck-Quecksilberlampe geeignet. Zur Verbesserung des Zündverhaltens der Lampe
kann das Entladungsgefäß mit einer externen Zündantenne versehen sein, die zumindest
bei nicht betriebener Lampe gegen das Enfladungsgefäß anliegt.
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Die Zündschaltung der erfindungsgemäßen Lampe kann auch mit einem
spannungsabhängigen Durchschlagelement versehen sein, wie beispielsweise einem
SIDAC.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und
werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Lampe in Ansicht,
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Fig. 2 eine schematische Darstellung einer von der Lampe von Fig. 1
zusammen mit einem Stabilisierungsvorschaltgerät gebildeten Schaltung und
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Fig. 3 eine schematische Darstellung einer von der mit einer Abwandlung
des Zündsystems versehenen Lampe von Fig. 1 gebildeten Schaltung.
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Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lampe 2 mit einem Enfladungsgefäß
3, das von einer Außenumhüllung 30 umgeben wird, die einen evakuierten Raum 6
umschließt und mit einem Lampensockel 31 ausgerüstet ist, und mit einer Zündschaltung,
in der ein mit einer Sicherung zu einer einzigen Komponente 18 integrierter
spannungsabhängiger Kondensator untergebracht ist. Die integrierte Komponente 18 ist in dem
von der Außenumhüllung 30 umschlossenen evakuierten Raum 6 montiert. Das
Entladungsgefäß 3 ist mit Elektroden 4 und 5 versehen, zwischen denen sich im
Betriebszustand der Lampe eine Entladung erstreckt. Jede Elektrode 4, 5 ist mit einem
jeweiligen starren Stromzufuhrleiter 40, 50 verbunden. Der Stromzufuhrleiter 40 ist mit einem
Lampenanschlußpunkt C des Sockels 31 verbunden. In gleicher Weise ist der
Stromzufuhrleiter 50 mit einem Lampenanschlußpunkt D des Sockels 31 verbunden. Die
integrierte Komponente 18 ist zwischen den Stromzufuhrleitern 40 und 50 in direktem
elektrischen Kontakt montiert.
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In Fig. 2 haben Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen, gleiche
Bezugszeichen. A und B sind Anschlußpunkte für eine Wechselspannungsquelle. Der
Anschlußpunkt A ist mit einem Lampenanschlußpunkt C über ein
Stabilisierungsvorschaltgerät 1 verbunden. Der Anschlußpunkt B ist mit dem Lampenanschlußpunkt D
verbunden. Die Zündschaltung mit der einzigen Komponente 18 aus der Sicherung 7
und dem spannungsabhängigen Kondensator 8 generiert in bekannter Weise zusammen
mit dem Stabilisierungsvorschaltgerät 1 Zündspannungsimpulse zwischen den
Lampenanschlußpunkten C und D, und somit zwischen den Lampenelektroden 4 und 5.
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Das Entladungsgefäß 3 kann mit einer externen Hilfselektrode als weiterer
Zündhilfe versehen sein.
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Eine in der Praxis verwendbare Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Lampe ist eine Hochdruck-Natriumentladungslampe mit einer Nennleistung von 110
W und einer evakuierten Außenumhüllung Die Lampe kann mit einem
Stabilisierungsvorschaltgerät des Typs BHL125L, Hersteller Philips, an einer
Versorgungsspannungsquelle von 220 V, 50 Hz betrieben werden. Das Entladungsgefäß ist vorzugsweise mit
einer externen Hilfselektrode versehen.
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Ein Wert von 0,5 A für die Durchschmelzstromstärke ist für die
Sicherung 7 sehr geeignet. Ein geeigneter spannungsabhängiger Kondensator für die
Zündschaltung ist ein Kondensator der Marke TDK. Erfindungsgemäß ist der Kondensator
mit der Sicherung 7 integriert, um so eine einzige Komponente zu bilden, beispielsweise
indem die Sicherung mittels Filmtechnologie an einer der Seiten der integrierten
Komponente auf einer isolierenden Grundfläche angebracht wird. Der genannte Kondensator
der Marke TDK hat eine konstante Kapazität von ungefähr 2 nF bei Temperaturen
oberhalb einer Grenztemperatur von 90 ºC. Der plattenförmige Kondensator hat
Abmessungen von 17 mm x 9 mm x 0,7 mm.
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Beim Anscmuß an die Versorgungsquelle von 220 V, 50 Hz generiert eine
so ausgeführte Zündschaltung somit einen Zündspannungsimpuls von ungefähr 1000 V
etwa 1 ms nach jedem Nulldurchgang der Versorgungsspannung. Die Lampe kann
folglich schnell und zuverlässig zünden.
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Die Temperatur des spannungsabhängigen Kondensators wird zwischen
150ºC und 200ºC liegen, und somit oberhalb des Grenzwertes, wenn sich die Lampe
im Betriebszustand befindet. Der Wert der Kapazität beträgt dann, unabhängig von der
Spannung, 2 nF, so daß Impulsgenerierung wirksam unterdrückt wird.
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In Fig. 3 haben Teile, die denen in Fig. 1 entsprechen, gleiche
Bezugszeichen. Die Zündschaltung 10 ist ebenfalls mit einem Widerstand 9 und einem
Bimetallschalter 11 versehen. Die integrierte Komponente 18 ist aus einem
spannungsabhängigen Kondensator 8, einer Sicherung 7 und einem hochohmigen Widerstand 9
aufgebaut. In der Zündschaltung 10 generiert die aus dem Bimetallschalter 11, der Sicherung
7 und dem spannungsabhängigen Kondensator 8 bestehende Kette zusammen mit dem
Stabilisierungsvorschaltgerät 1 in bekannter Weise Zündspannungsimpulse zwischen den
Lampenanschlußpunkten C und D, und somit zwischen den Lampenelelttroden 4 und 5.
Wenn die Lampe gezündet hat, öffnet der Bimetallschalter 11 infolge der
Wärmeentwicklung, so daß weitere Zündimpulsgenerierung wirksam gestoppt wird. Etwaige
Restladung auf dem spannungsabhängigen Kondensator kann über den Widerstand 9
zum Anschlußpunkt B abgeführt werden.
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Das Entladungsgefäß 3 kann mit einer externen Hilfselektrode als weiterer
Zündhilfe versehen sein.
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Für eine in der Praxis verwendete Lampe vom
Hochdruck-Natriumenfladungstyp mit einer Nennleistung von 110 V und einer evakuierten Außenumhüllung hat
die Sicherung für die Durchschmelzstromstärke einen Wert von 0,5 A und der
Widerstand 9 hat einen Wert von 1 MOhm.
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Ein Widerstand dieses Wertes, der im Betriebszustand der Lampe eine
Temperatur von mehr als 200ºC annehmen kann, ist außerordentlich geeignet, um in
Form eines Keramikderstandes auf einer isolierenden Grundschicht mittels
Dickfilmtechnologie hergestellt zu werden. Vorzugsweise ist dieser Widerstand zusammen mit
der Sicherung mit einem spannungsabhängige Kondensator, Fabrikat TDK,
beispielsweise vom Typ NLB 1250, integriert, um eine einzige integrierte Komponente zu
bilden.
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Die beschriebene Zündschaltung kann Zündspannungsimpulse von
ungefähr 1000 V generieren, was ausreicht, um eine Hochdruck-Natriumendadungslampe
schnell und zuverlässig zu zünden.