EP3298620B1

EP3298620B1 - Gasentladungslampe sowie vorrichtung zu deren temperierung

Info

Publication number: EP3298620B1
Application number: EP16727134.5A
Authority: EP
Inventors: Karin Ziegler; Rolf Ziegler
Original assignee: Zed Ziegler Electronic Devices GmbH
Current assignee: Zed Ziegler Electronic Devices GmbH
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2036-05-10
Also published as: US10269552B2; DE102015107694A1; US20180144924A1; WO2016184716A1; DK3298620T3; CN107636798B; EP3298620A1; CN107636798A; RU2736627C2; RU2017139938A3; CA2985397C; CA2985397A1; RU2017139938A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur geregelten Temperierung einer Gasentladungslampe; beispielsweise zur geregelten Erwärmung eines Amalgamreservoirs einer Quecksilberdampfniederdrucklampe. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gasentladungslampe.
Die EP 1 609 170 B1 zeigt eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe, welche eine längliche Glasröhre mit einem Amalgambehälter umfasst. Der Amalgambehälter ist zum Inneren der Glasröhre hin offen und an der äußeren Wandoberfläche neben einem verpressten Ende der Glasröhre befestigt.
Aus der WO 2006/122394 A1 ist eine UV-Strahlungslampe mit einem geschlossenen Hohlraum bekannt, der ein Quecksilberenthaltendes Material und mindestens eine Elektrode umfasst. Eine steuerbare Heizeinheit ist außerhalb des Hohlraumes, aber in Kontakt mit dem Hohlraum angeordnet.
Die EP 2 447 981 B1 lehrt ein Lampensystem mit einer Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe, die ein Entladungsgefäß mit einer Füllung aus Quecksilber und einem Edelgas einschließt und zwei Elektroden an den Endabschnitten aufweist. Ein Amalgam mit einem optimalen Temperaturbereich ist am gepressten ersten Endabschnitt außerhalb der Entladungsstrecke angeordnet. Das Amalgam ist mit einem Heizelement beheizbar. Eine elektronische Schaltung erzeugt den Entladungsstrom und den Heizstrom für das Heizelement. Ein an einen Temperatursensor angeschlossener Steuerkreis erzeugt ein Steuersignal zur Aktivierung des Heizstromes.
Aus der DE 10 2010 014 040 B4 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Amalgamlampe bekannt, bei welcher ein Entladungsraum für ein Amalgamdepot zugänglich ist. Das Amalgamdepot ist mithilfe eines Heizelementes beheizbar.
Die DE 10 2009 014 942 B3 lehrt eine dimmbare Amalgamlampe mit einem Quarzglasrohr, welches einen ein Füllgas enthaltenden Entladungsraum umhüllt. Das Quarzglasrohr ist an seinen beiden Enden mit Quetschungen verschlossen, durch die mindestens eine Stromdurchführung zu jeweils einer wendelförmigen Elektrode in den Entladungsraum geführt ist. Mindestens eine der Quetschungen besitzt einen eine Öffnung zum Entladungsraum aufweisenden Hohlraum zur Aufnahme eines Amalgamvorrats, der mittels der wendelförmigen Elektrode temperierbar ist.
Die DE 10 2006 023 870 B3 zeigt eine Anordnung einer Quecksilber-Niederdruck-Amalgamlampe mit einem Amalgamdepot und einem diese Lampe umgebenden Hüllrohr. Die Lampe ist im Bereich des Amalgamdepots von einem an der Lampe anliegenden nichtmetallischen Band ringförmig umschlossen.
Aus der WO 03/045117 A1 ist ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe bekannt, bei welchem die Heizung mindestens einer Elektrode über einen Transformator gespeist wird.
Die US 5,095,336 zeigt eine Amalgamlampe, bei welcher das Amalgam über mehrere Positionen in der Amalgamlampe verteilt ist und über hülsensegmentförmige Heizelemente erwärmbar ist. Die Heizelemente sind an eine spezielle Steuerung angeschlossen, die von einem Vorschaltgerät gespeist wird.
Die DE 20 2004 021 717 U1 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einem Heiztransformator zum Beheizen der Lampenwendeln. Der Heiztransformator besteht aus einer Primärwicklung sowie zwei Sekundärwicklungen, die jeweils in Serie zu den beiden Lampenwendeln innerhalb zweier Heizkreise angeordnet sind. Die Primärwicklung ist innerhalb eines Zwischenkreises angeordnet, der durch den Lastkreis gespeist wird. Im Dimmbetrieb soll eine erforderliche Anpassung der Heizleistung dadurch erfolgen, dass die Impedanz des Zwischenkreises, über den ein Heizstrom in die beiden Lampenwendeln eingekoppelt wird, verändert wird. Die Speisung des Zwischenkreises durch den Lastkreis erfolgt mit einer induktiven Kopplung, wozu ein Kopplungstransformator vorgesehen ist, der aus einer in dem Lastkreis angeordneten Primärwicklung sowie einer in dem Zwischenkreis angeordneten Sekundärwicklung besteht. Der Zwischenkreis umfasst einen Kondensator, der durch einen steuerbaren Schalter überbrückbar ist. Je nachdem, ob der Kondensator überbrückt wird oder nicht, wird die Heizleistung verändert.
Die WO 03/060950 A2 zeigt einen ein Amalgamdepot aufweisenden Quecksilber-Niederdruck-Amalgamstrahler. Es ist ein Mittel zur Beeinflussung der Temperatur des Amalgams vorgesehen, welches beispielsweise durch ein elektrisches Heizelement gebildet ist. Das elektrische Heizelement wird von einem PTC-Widerstand gebildet und durch eine Betriebsspannung des Strahlers gespeist.
Die JP S61-227358 A zeigt eine Gasentladungslampe mit einer paarigen Elektrode und mit einem Heizelement zum Erwärmen eines in der Gasentladungslampe befindlichen Amalgams. Dieses Amalgam dient insbesondere zum Starten der Gasentladungslampe, wobei sich weiteres Amalgam in einer kleinen Röhre befindet. Nach dem Starten wird das Heizelement abgeschaltet; beispielsweise über einen Bimetall-Kontakt. Eine den Entladungsstrom begrenzende Spule bildet zudem auch einen Transformator, dessen Sekundärwicklung das Heizelement speist.
Die JP 2003-249192 A zeigt eine Gasentladungslampe, in welcher sich Amalgam befindet. Das Amalgam wird während einer Startphase der Gasentladungslampe durch eine Gasentladung zwischen dem Amalgam und einer Anode erwärmt. Die Gasentladung zwischen dem Amalgam und der Anode wird beendet, wenn eine Hauptgasentladung in der Gasentladungslampe mithilfe einer Detektionsschaltung detektiert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die geregelte Temperierung von Gasentladungslampen aufwandsärmer realisieren zu können.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch eine Gasentladungslampe gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 9.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der geregelten Temperierung zumindest eines Teiles einer Gasentladungslampe und zwar insbesondere der geregelten Temperierung eines eine Funktion der Gasentladungslampe bestimmenden Funktionsbereiches der Gasentladungslampe. Folglich ist die Funktion der Gasentladungslampe, d. h. die Emission bei der Gasentladung, von der Temperatur des Funktionsbereiches abhängig. Somit ist die Funktion der Gasentladungslampe auch durch die Temperatur des Funktionsbereiches der Gasentladungslampe bestimmt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Transformatorkern eines elektrischen Transformators. Der Transformatorkern ist zur Aufnahme mindestens einer Anschlussleitung der Gasentladungslampe ausgebildet. Die mindestens eine Anschlussleitung führt zumindest einen Teil eines Entladungsstromes der Gasentladungslampe. Die durch den Transformatorkern hindurchzuführende Anschlussleitung bzw. die durch den Transformatorkern hindurchzuführenden Anschlussleitungen bilden dadurch jeweils eine Primärwicklung des Transformators aus.
Der Transformator dient als Energiequelle zum Erwärmen des Funktionsbereiches der Gasentladungslampe. Somit wird die durch die Primärwicklung bzw. durch die Primärwicklungen in den Transformator einbringbare Energie zum Erwärmen des Funktionsbereiches genutzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine Sekundärwicklung auf dem Transformatorkern. Über die Sekundärwicklung bzw. über die Sekundärwicklungen kann elektrische Energie, welche durch die Primärwicklung bzw. durch die Primärwicklungen in den Transformator einbringbar ist, abgegriffen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin ein Mittel zur Temperaturregelung, welches zum Regeln der den Funktionsbereich erwärmenden Energie dient. Das Mittel zur Temperaturregelung ist elektrisch mit der Sekundärwicklung verbunden, um das Mittel zur Temperaturregelung mit elektrischer Energie speisen zu können. Im einfachsten Fall ist das Mittel zur Temperaturregelung unmittelbar mit der Sekundärwicklung verbunden. Alternativ kann das Mittel zur Temperaturregelung mittelbar über eine Stromversorgungsschaltung mit der Sekundärwicklung verbunden sein.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass es zur Erwärmung des Funktionsbereiches der Gasentladungslampe keiner zusätzlichen Energiezuführung, d. h. keiner zusätzlichen elektrischen Leitungen bedarf, sondern die zur Erwärmung des Funktionsbereiches notwendige Energie der für die Gasentladung bereitgestellten Energie entnommen wird.
Bei einer ersten Gruppe bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese weiterhin einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Funktionsbereiches. Der Temperatursensor dient bevorzugt zum unmittelbaren oder mittelbaren Messen der Temperatur des Funktionsbereiches. Das mittelbare Messen der Temperatur des Funktionsbereiches kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Temperatursensor über einen Wärmeleiter mit dem Funktionsbereich verbunden ist. Das Mittel zur Temperaturregelung ist durch eine Temperaturregelungselektronik gebildet. Der Temperatursensor ist elektrisch mit der Temperaturregelungselektronik verbunden, sodass die Temperatur am Funktionsbereich durch die Temperaturregelungselektronik regelbar ist. Bevorzugt ist die Temperaturregelungselektronik dazu ausgebildet, die mit dem Temperatursensor gemessene Temperatur auf einen vorgegebenen konstanten Wert zu regeln. Der Temperatursensor kann unmittelbar oder mittelbar mit der Temperaturregelungselektronik elektrisch verbunden sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass der Temperatursensor unmittelbar am Funktionsbereich anbringbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch so ausgebildet sein, dass der Temperatursensor beabstandet zum Funktionsbereich anbringbar ist, wobei zwischen dem Temperatursensor und dem Funktionsbereich ein Wärme leitendes Element angeordnet ist, sodass am Temperatursensor nahezu die gleiche Temperatur wie am Funktionsbereich herrscht.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Transformatorkern zum Erwärmen des Funktionsbereiches ausgebildet, wofür der Transformatorkern Wärme leitend mit dem Funktionsbereich verbunden ist und wobei vorzugsweise die Vorrichtung weiterhin einen durch die Temperaturregelungselektronik steuerbaren elektronischen Schalter umfasst, der elektrisch mit der Sekundärwicklung verbunden ist. Der elektronische Schalter ist parallel zur Sekundärwicklung geschaltet. Ist der elektronische Schalter geöffnet bzw. hochohmig, so bewirkt der durch die Primärwicklung fließende Wechselstrom eine ständige Ummagnetisierung des Transformatorkernes mit den damit verbundenen Ummagnetisierungsverlusten, welche den Transformatorkern und folglich den Funktionsbereich erwärmen. Ist der elektronische Schalter geschlossen bzw. niederohmig, so ist die Spannung an der Sekundärwicklung nahezu Null bzw. sehr klein, sodass es trotz des durch die Primärwicklung fließenden Wechselstromes nur zu einer vernachlässigbaren Ummagnetisierung des Transformatorkernes mit den damit verbundenen Ummagnetisierungsverlusten kommt und der Transformatorkern kaum erwärmt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass der Transformatorkern unmittelbar am Funktionsbereich anbringbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch so ausgebildet sein, dass der Transformatorkern beabstandet zum Funktionsbereich anbringbar ist, wobei zwischen dem Transformatorkern und dem Funktionsbereich ein Wärme leitendes Element angeordnet ist, sodass die vom der Transformatorkern erzeugbare Wärme zumindest teilweise zum Funktionsbereich übertragbar ist.
Der elektronische Schalter ist bevorzugt durch einen oder durch mehrere Transistoren gebildet. Die mehreren Transistoren sind bevorzugt parallel oder in Reihe geschaltet. Der elektronische Schalter kann aber auch durch andere elektronische Bauelemente wie z. B. durch einen Triac gebildet sein.
Der elektronische Schalter weist bevorzugt genau zwei Schaltzustände auf, nämlich einen offenen Schaltzustand und einen geschlossenen Schaltzustand. Im offenen Schaltzustand ist der elektronische Schalter hochohmig. Im geschlossenen Schaltzustand ist der elektronische Schalter nahezu kurzgeschlossen, d. h. niederohmig. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann der elektronische Schalter auch weitere Schaltzustände aufweisen; beispielsweise mit einem mittleren Widerstandswert.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese weiterhin eine Stromversorgungsschaltung, die eingangsseitig mit der Sekundärwicklung verbunden ist und die ausgangsseitig mit der Temperaturregelungselektronik verbunden ist. Die Stromversorgungsschaltung dient zur Wandlung der an der Sekundärwicklung anliegenden Wechselspannung in eine Versorgungsspannung für die Temperaturregelungselektronik. Diese Versorgungsspannung ist bevorzugt durch eine stabilisierte Gleichspannung gebildet; sie kann aber auch durch eine unstabilisierte Gleichspannung gebildet sein.
Die Stromversorgungsschaltung umfasst bevorzugt einen Elektroenergiespeicher. Der Elektroenergiespeicher dient zur Versorgung der Temperaturregelungselektronik in denjenigen zeitlichen Abschnitten, in denen die Sekundärwicklung durch den elektronischen Schalter kurzgeschlossen bzw. niederohmig geschaltet ist und daher keine elektrische Energie von der Sekundärwicklung abgegriffen werden kann.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Temperatursensor über eine Temperaturmesselektronik mit der Temperaturregelungselektronik verbunden. Die Temperaturmesselektronik dient zum Betrieb des Temperatursensors und/oder zur Verarbeitung des Messsignals des Temperatursensors.
Bei einer zweiten Gruppe bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Mittel zur Temperaturregelung durch einen heißleitenden Widerstand gebildet, welcher Wärme leitend mit dem Funktionsbereich verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Transformatorkern zum Erwärmen des Funktionsbereiches ausgebildet, wofür der Transformatorkern Wärme leitend mit dem Funktionsbereich verbunden ist. Der heißleitende Widerstand ist bevorzugt unmittelbar an die mindestens eine Sekundärwicklung angeschlossen. Der heißleitende Widerstand bestimmt die ohmsche Last der mindestens einen Sekundärwicklung. Bei einer Erhöhung der Temperatur des Funktionsbereiches verringert sich der elektrische Widerstand des heißleitenden Widerstandes, sodass die Spannung an der Sekundärwicklung sinkt und es zu einer verringerten Ummagnetisierung des Transformatorkernes kommt, wodurch die Ummagnetisierungsverluste sinken und der Transformatorkern weniger erwärmt wird.
Bei besonderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese weiterhin ein elektrisches Kühlelement zum Kühlen des Funktionsbereiches, welches elektrisch mit der Temperaturregelungselektronik verbunden ist. Somit kann der Funktionsbereich je nach zu erzielender Temperatur mithilfe des Transformatorkernes bzw. des Heizelementes erwärmt werden oder mithilfe des Kühlelementes abgekühlt werden. Das elektrische Kühlelement kann unmittelbar mit der Temperaturregelungselektronik elektrisch verbunden sein. Das elektrische Kühlelement ist aber bevorzugt mittelbar über einen Leistungssteller mit der Temperaturregelungselektronik elektrisch verbunden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so ausgebildet sein, dass das elektrische Kühlelement unmittelbar am Funktionsbereich anbringbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann aber auch so ausgebildet sein, dass das elektrische Kühlelement beabstandet zum Funktionsbereich anbringbar ist, wobei zwischen dem elektrischen Kühlelement und dem Funktionsbereich ein Wärme leitendes Element angeordnet ist, sodass die vom elektrischen Kühlelement abführbare Wärme zumindest teilweise vom Funktionsbereich übertragbar ist.
Der Transformatorkern besteht bevorzugt aus einem hochpermeablen Material. Er ist bevorzugt ringförmig ausgebildet. Der Transformatorkern ist bevorzugt durch einen ringförmigen Ferrit, durch einen Schnittbandkern oder durch einen Ringbandkern gebildet.
Der Transformatorkern ist bevorzugt dazu ausgebildet, genau eine der den Entladungsstrom führenden Anschlussleitungen der Gasentladungslampe aufzunehmen, insofern die Gasentladungslampe genau eine Anschlussleitung an jeder der Elektroden aufweist. Hierfür besitzt der Transformatorkern genau eine offene Durchführungsöffnung, durch welche die Anschlussleitung hindurchzuführen ist, um die Primärwicklung zu bilden. Der Transformatorkern ist alternativ bevorzugt dazu ausgebildet, die beiden Anschlussleitungen von einer der Elektroden der Gasentladungslampe aufzunehmen, insofern die Gasentladungslampe zwei Anschlussleitungen an jeder der Elektroden aufweist. Hierfür besitzt der Transformatorkern eine oder zwei offene Durchführungsöffnungen, durch welche die beiden Anschlussleitungen hindurchzuführen sind, um die beiden Primärwicklungen zu bilden.
Grundsätzlich bildet die eine bzw. bilden die mehreren durchzuführenden Anschlussleitungen jeweils eine Primärwicklung des Transformators.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, dass die eine bzw. die mehreren durchzuführenden Anschlussleitungen durch den Transformatorkern hindurchführbar sind, sodass die zu bildende Primärwicklung bzw. die zu bildenden Primärwicklungen jeweils genau eine Windung aufweisen. Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu ausgebildet sein, dass die eine bzw. die mehreren durchzuführenden Anschlussleitungen mehrfach um den Transformatorkern wickelbar sind, sodass die zu bildende Primärwicklung bzw. die zu bildenden Primärwicklungen jeweils mehrere Windungen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass die mehreren durchzuführenden Anschlussleitungen in der gleichen Richtung durch den Transformatorkern hindurchführbar sind bzw. in derselben Richtung um den Transformatorkern wickelbar sind, sodass die zu bildenden Primärwicklungen denselben Wicklungssinn bzw. Windungssinn aufweisen. Dies führt dazu, dass beispielsweise ein Strom, welcher zum Beheizen der jeweiligen Elektrode durch die eine Anschlussleitung hin und durch die andere Anschlussleitung zurück fließt, nicht zu einer induzierten Spannung in der Sekundärwicklung führt.
Die Sekundärwicklung weist bevorzugt mehrere Windungen auf.
Der Funktionsbereich ist durch ein Amalgamreservoir gebildet, in welchem sich bevorzugt ein oder mehrere Amalgame oder auch eine oder mehrere sonstige Quecksilberverbindungen bzw. Quecksilber befinden. Im Amalgamreservoir befindet sich bevorzugt eine Amalgamkomposition, z. B. BiSnHg und BiSnInHg. Derartige Amalgamreservoirs sind aus dem Stand der Technik bei so genannten Amalgamlampen bekannt, bei welchen es sich um Quecksilberdampfniederdrucklampem mit einer Dotierung handelt, bei denen ein zusätzliches Material wie z. B. Indium den Quecksilberdampfdruck erniedrigt und somit eine höhere Leistung der durch eine Quecksilberdampfniederdrucklampe gebildeten Gasentladungslampe ermöglicht.
Das Amalgamreservoir ist bevorzugt durch ein einseitig geschlossenes Glasröhrchen gebildet, welches an einem axialen Ende der Gasentladungslampe ausgebildet ist. Das Glasröhrchen ist an dem den Quecksilberdampf einfassenden Glaskolben ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin bevorzugt eine Hülse aus einem Wärme leitenden Werkstoff, welche auf das durch das Glasröhrchen gebildete Amalgamreservoir aufschiebbar ist. Die Hülse erlaubt eine einfache Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der Gasentladungslampe. Bei dieser Montage wird die Hülse auf das Glasröhrchen geschoben, wodurch eine gute thermische Ankopplung an den durch das Glasröhrchen gebildeten Funktionsbereich erzielt wird.
Die Hülse ist bevorzugt Wärme leitend mit dem Transformatorkern verbunden.
Der Temperatursensor ist bevorzugt auf der Hülse bzw. auf dem zwischen dem Funktionsbereich und dem Transformatorkern befindlichen, Wärme leitenden Element angeordnet und Wärme leitend mit dieser Hülse bzw. mit diesem Element verbunden.
Die Hülse besteht bevorzugt aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung oder aus Aluminium.
Das Amalgamreservoir ist alternativ bevorzugt durch eine Tasche gebildet, welche an einem axialen Ende der Gasentladungslampe ausgebildet ist; insbesondere innerhalb eines zusammengepressten axialen Endes des den Quecksilberdampf einfassenden Glaskolbens.
Das Amalgamreservoir ist alternativ bevorzugt durch eine Teilfläche einer Innenwand des den Quecksilberdampf einfassenden Glaskolbens der Gasentladungslampe ausgebildet, an welcher eine Amalgammenge durch Adhäsion angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin bevorzugt einen streifenartigen Wärmeleiter, welcher auf das Amalgamreservoir, welches insbesondere durch die Tasche bzw. durch die Teilfläche der Innenwand des Glaskolbens gebildet ist, aufschiebbar ist. Der streifenartige Wärmeleiter kann beispielsweise als eine Klammer ausgebildet sein.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese weiterhin ein Trägerelement, an welchem der Transformatorkern mit der Sekundärwicklung, die Temperaturregelungselektronik und der Temperatursensor befestigt oder zumindest fixiert oder zumindest gestützt sind. Das Trägerelement ist dazu ausgebildet, an einem axialen Ende der Gasentladungslampe befestigt zu werden.
Insofern die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin die beschriebene Hülse, die beschriebene Stromversorgungsschaltung und/oder die beschriebene Temperaturmesselektronik umfasst, so sind diese bevorzugt ebenfalls am Trägerelement befestigt.
Das Trägerelement weist bevorzugt mindestens eine Durchführungsöffnung zur Durchführung jeweils einer der mindestens einen Anschlussleitung der Gasentladungslampe auf. Beim Durchführen der jeweiligen Anschlussleitung durch die Durchführungsöffnung des Trägerelementes wird die betreffende Anschlussleitung auch durch den Transformatorkern geführt, sodass eine Primärwicklung des Transformators gebildet wird. Daher ist die mindestens eine Durchführungsöffnung bevorzugt so ausgebildet, dass durch die Durchführung einer der Anschlussleitungen der Gasentladungslampe die jeweilige Anschlussleitung eine Primärwicklung des Transformators bildet. Bevorzugt weist das Trägerelement zwei der Durchführungsöffnungen auf, die jeweils zur Durchführung einer der beiden Anschlussleitungen einer der Elektroden der Gasentladungslampe ausgebildet sind.
Das Trägerelement ist bevorzugt durch ein Formteil gebildet, welches die genannten Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung passgenau aufnimmt. Das Trägerelement umfasst bevorzugt eine Schutzhülse, die außen auf dem Trägerelement sitzt.
Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe umfasst zunächst einen mit einem entladbaren Gas gefüllten Hohlraum. Im Hohlraum sind zwei Elektroden angeordnet, die jeweils mit mindestens einer Anschlussleitung zur Führung eines Entladungsstromes elektrisch verbunden sind. Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe weist einen eine Funktion der Gasentladungslampe bestimmenden Funktionsbereich auf, dessen Temperatur die Funktion der Gasentladungslampe beeinflusst. Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe umfasst weiterhin die erfindungsgemäße Vorrichtung zur geregelten Temperierung der Gasentladungslampe. Mindestens eine der Anschlussleitungen bildet eine Primärwicklung des Transformators der Vorrichtung zur geregelten Temperierung. Diese mindestens eine Anschlussleitung ist durch den Transformatorkern hindurchgeführt bzw. auf diesen aufgewickelt.
Bei der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe handelt es sich bevorzugt um eine Quecksilberdampfniederdrucklampe.
Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe ist bevorzugt zur Emission von UV-Strahlung ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe umfasst bevorzugt eine Glasröhre oder einen Glaskolben, in welchem der Hohlraum ausgebildet ist. Die Elektroden sind jeweils an einem der geschlossenen axialen Enden der Glasröhre bzw. des Glaskolbens angeordnet.
Die Vorrichtung zur geregelten Temperierung der Gasentladungslampe ist bevorzugt an einem der beiden axialen Enden der Glasröhre bzw. des Glaskolbens angeordnet. Dabei weist die Vorrichtung zur geregelten Temperierung bevorzugt eine äußere Form auf, welche die äußere Form der Glasröhre bzw. des Glaskolbens axial verlängert.
Die Vorrichtung zur geregelten Temperierung ist bevorzugt fest mit der Glasröhre bzw. mit dem Glaskolben verbunden. Somit bilden die Vorrichtung zur geregelten Temperierung und die Glasröhre bzw. der Glaskolben eine bauliche Einheit, die bevorzugt untrennbar ist. Bevorzugt besteht die feste Verbindung zwischen dem Trägerelement der Vorrichtung zur geregelten Temperierung und der Glasröhre bzw. dem Glaskolben.
Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe umfasst bevorzugt eine der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur geregelten Temperierung der Gasentladungslampe. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Gasentladungslampe bevorzugt auch solche Merkmale auf, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur geregelten Temperierung der Gasentladungslampe beschrieben sind.
Der Temperatursensor ist bevorzugt unmittelbar am Funktionsbereich angeordnet. Alternativ bevorzugt ist der Temperatursensor beabstandet zum Funktionsbereich angeordnet, wobei zwischen dem Temperatursensor und dem Funktionsbereich ein Wärme leitendes Element angeordnet ist, sodass am Temperatursensor nahezu die gleiche Temperatur wie am Funktionsbereich herrscht.
Erfindungsgemäß ist der Transformatorkern zum Erwärmen des Funktionsbereiches der Gasentladungslampe ausgebildet. Der Transformatorkern ist bevorzugt unmittelbar am Funktionsbereich der Gasentladungslampe angeordnet. Alternativ bevorzugt ist der Transformatorkern beabstandet zum Funktionsbereich der Gasentladungslampe angeordnet, wobei zwischen dem Transformatorkern und dem Funktionsbereich der Gasentladungslampe ein Wärme leitendes Element angeordnet ist, sodass die vom der Transformatorkern erzeugbare Wärme zumindest teilweise zum Funktionsbereich der Gasentladungslampe übertragbar ist.
Bei den oben beschriebenen besonderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese weiterhin das elektrische Kühlelement. Bevorzugt ist das elektrische Kühlelement unmittelbar am Funktionsbereich der Gasentladungslampe angeordnet. Alternativ bevorzugt ist das elektrische Kühlelement beabstandet zum Funktionsbereich der Gasentladungslampe angeordnet, wobei zwischen dem elektrischen Kühlelement und dem Funktionsbereich der Gasentladungslampe ein Wärme leitendes Element angeordnet ist, sodass die vom elektrischen Kühlelement abführbare Wärme zumindest teilweise vom Funktionsbereich übertragbar ist.
Durch den Transformatorkern ist bevorzugt genau eine der den Entladungsstrom führenden Anschlussleitungen der Gasentladungslampe hindurchgeführt, insofern die Gasentladungslampe genau eine Anschlussleitung an jeder der Elektroden aufweist. Durch den Transformatorkern sind bevorzugt die beiden Anschlussleitungen von einer der Elektroden der Gasentladungslampe hindurchgeführt, insofern die Gasentladungslampe zwei Anschlussleitungen an jeder der Elektroden aufweist. Grundsätzlich bildet die eine bzw. bilden die mehreren durch den Transformatorkern hindurchgeführten Anschlussleitungen jeweils eine Primärwicklung des Transformators.
Die eine bzw. die mehreren hindurchgeführten Anschlussleitungen sind bevorzugt durch den Transformatorkern hindurchgeführt, sodass die eine Primärwicklung bzw. die mehreren Primärwicklungen jeweils genau eine Windung aufweisen. Alternativ sind die eine bzw. die mehreren hindurchgeführten Anschlussleitungen mehrfach um den Transformatorkern gewickelt, sodass die eine Primärwicklung bzw. die mehreren Primärwicklungen jeweils mehrere Windungen aufweisen.
Die mehreren Anschlussleitungen sind bevorzugt in der gleichen Richtung durch den Transformatorkern hindurchgeführt bzw. in derselben Richtung um den Transformatorkern gewickelt, sodass die Primärwicklungen denselben Wicklungssinn bzw. Windungssinn aufweisen.
Eine der oben angeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die beschriebene Hülse. Die Hülse sitzt bevorzugt auf dem durch das Glasröhrchen gebildeten Amalgamreservoir. Die Hülse ist auf das Glasröhrchen aufgeschoben, wodurch eine gute thermische Ankopplung an den durch das Glasröhrchen gebildeten Funktionsbereich erzielt wird.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1:: eine Prinzipdarstellung einer Gasentladungslampe eines nicht zur beanspruchten Erfindung gehörenden Beispiels; und
Fig. 2:: eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer nicht zur beanspruchten Erfindung gehörenden Gasentladungslampe.
Die Gasentladungslampe ist durch eine Quecksilberdampfniederdrucklampe gebildet und umfasst eine Glasröhre 01, in welcher sich Quecksilberdampf (nicht dargestellt) befindet. Die Glasröhre 01 ist an ihren beiden axialen Enden geschlossen. An einem der beiden axialen Enden der Glasröhre 01 ist eine erste Elektrode 02 angeordnet, während am anderen der beiden axialen Enden der Glasröhre 01 eine zweite Elektrode 03 angeordnet ist. Die beiden Elektroden 02, 03 befinden sich im Inneren der Glasröhre 01. Die erste Elektrode 02 ist über eine erste Anschlussleitung 04 und über eine zweite Anschlussleitung 06 angeschlossen. Auch die zweite Elektrode 03 ist über eine erste Anschlussleitung 07 und über eine zweite Anschlussleitung 08 angeschlossen. Die beiden Anschlussleitungen 04, 06 der ersten Elektrode 02 und die beiden Anschlussleitungen 07, 08 der zweiten Elektrode 03 sind an ein Vorschaltgerät 09 angeschlossen. Das Vorschaltgerät 09 stellt einen Entladungsstrom zum Betreiben der Gasentladungslampe bereit, der zur Gasentladung und somit zur Emission von UV-Strahlung führt. Weiterhin stellt das Vorschaltgerät 09 in einer Betriebsstartphase einen Heizstrom zum Beheizen der beiden Elektroden 02, 03 bereit. Die durch die vier Anschlussleitungen 04, 06, 07, 08 fließenden Ströme sind in der Darstellung als I₁, I₂, I₃, I₄ bezeichnet.
Die beiden Anschlussleitungen 04, 06 der ersten Elektrode 02 sind durch einen Transformatorkern 11 hindurchgeführt, wo sie eine erste Primärwicklung 12 und eine zweite Primärwicklung 13 eines Transformators 14 bilden. Der Transformator 14 umfasst weiterhin eine Sekundärwicklung 16 auf dem Transformatorkern 11. Die beiden Primärwicklungen 12, 13 weisen einen gleichen Wicklungssinn auf.
Die Sekundärwicklung 16 speist eine Stromversorgungsschaltung 17, welche zur Wandlung der an der Sekundärwicklung 16 anliegenden Wechselspannung dient. Die Stromversorgungsschaltung 17 versorgt eine Temperaturmesselektronik 18, eine Temperaturregelungselektronik 19 und einen Leistungssteller 21 mit elektrischer Energie.
In der Glasröhre 01 der Gasentladungslampe ist ein Amalgamreservoir 22 ausgebildet, in welchem eine Amalgamkomposition (nicht dargestellt) angeordnet ist. Die Temperatur der Amalgamkomposition beeinflusst die Gasentladung in der Gasentladungslampe, sodass das Amalgamreservoir 22 einen die Funktion der Gasentladungslampe beeinflussenden Funktionsbereich der Gasentladungslampe darstellt.
Außerhalb der Glasröhre 01 sind am Amalgamreservoir 22 ein Temperatursensor 23 zum Messen der Temperatur des Amalgamreservoirs 22 und ein elektrisches Heizelement 24 zum Beheizen des Amalgamreservoirs 22 angeordnet.
Der Temperatursensor 23 ist elektrisch mit der Temperaturmesselektronik 18 verbunden, die ihrerseits elektrisch mit der Temperaturregelungselektronik 19 verbunden ist, sodass ein Temperaturmesssignal in der Temperaturregelungselektronik 19 verfügbar ist. Die Temperaturregelungselektronik 19 ist weiterhin elektrisch mit dem Leistungssteller 21 verbunden, über welchen das elektrische Heizelement 24 elektrische Energie erhält.
Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe.
Diese Ausführungsform gleicht zunächst dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel. Im Unterschied zu Fig. 1 weist die Ausführungsform das elektrische Heizelement 24 und den Leistungssteller 21 nicht auf. Stattdessen ist die Temperaturregelungselektronik 19 elektrisch mit einem elektronischen Schalter 26 verbunden, über welchen die Sekundärwicklung 16 kurzgeschlossen werden kann. Der erfindungsgemäße Unterschied zu Fig. 1 besteht weiter darin, dass der Transformatorkern 11 über eine thermische Kopplung 27 Wärme leitend mit dem Amalgamreservoir 22 verbunden ist, sodass vom Transformatorkern 11 erzeugte Wärme teilweise auf das Amalgamreservoir 22 übertragen wird.

Bezugszeichenliste

01: Glasröhre
02: erste Elektrode
03: zweite Elektrode
04: erste Anschlussleitung der ersten Elektrode
05: -
06: zweite Anschlussleitung der ersten Elektrode
07: erste Anschlussleitung der zweiten Elektrode
08: zweite Anschlussleitung der zweiten Elektrode
09: Vorschaltgerät
10: -
11: Transformatorkern
12: erste Primärwicklung
13: zweite Primärwicklung
14: Transformator
15: -
16: Sekundärwicklung
17: Stromversorgungsschaltung
18: Temperaturmesselektronik
19: Temperaturregelungselektronik
20: -
21: Leistungssteller
22: Amalgamreservoir
23: Temperatursensor
24: elektrisches Heizelement
25: -
26: elektronischer Schalter
27: thermische Kopplung

Claims

Vorrichtung zur geregelten Temperierung einer Gasentladungslampe, umfassend:
- einen Transformatorkern (11) eines Transformators (14), wobei der Transformatorkern (11) zur Aufnahme mindestens einer einen Entladungsstrom führenden Anschlussleitung (04; 06) der Gasentladungslampe als Primärwicklung (12; 13) ausgebildet ist, wobei der Transformator (14) eine Energiequelle zum Erwärmen eines eine Funktion der Gasentladungslampe bestimmenden Funktionsbereiches (22) der Gasentladungslampe bildet, und wobei der Funktionsbereich durch ein Amalgamreservoir (22) gebildet ist;

- eine Sekundärwicklung (16) auf dem Transformatorkern (11); und

- ein Mittel (19) zur Temperaturregelung zum Regeln der das Amalgamreservoir (22) erwärmenden Energie, wobei das Mittel (19) zur Temperaturregelung elektrisch mit der Sekundärwicklung (16) verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, dass der Transformatorkern (11) zum Erwärmen des Amalgamreservoirs (22) ausgebildet ist, wofür der Transformatorkern (11) Wärme leitend mit dem Amalgamreservoir (22) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Temperaturregelung durch eine Temperaturregelungselektronik (19) gebildet ist; und dass sie weiterhin einen Temperatursensor (23) zum unmittelbaren oder mittelbaren Messen der Temperatur des Amalgamreservoirs (22) umfasst, wobei der Temperatursensor (23) elektrisch mit der Temperaturregelungselektronik (19) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, sie weiterhin einen durch die Temperaturregelungselektronik (19) steuerbaren elektronischen Schalter (26) umfasst, der elektrisch mit der Sekundärwicklung (16) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Stromversorgungsschaltung (17) umfasst, die eingangsseitig mit der Sekundärwicklung (16) verbunden ist und die ausgangsseitig mit der Temperaturregelungselektronik (19) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem auf Anspruch 3 rückbezogenen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungsschaltung (17) einen Elektroenergiespeicher umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Temperaturregelung durch einen heißleitenden Widerstand gebildet ist, welcher Wärme leitend mit dem Amalgamreservoir (22) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Hülse aus einem Wärme leitenden Werkstoff umfasst, welche auf das Amalgamreservoir (22) aufschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem auf Anspruch 3 rückbezogenen Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse Wärme leitend mit dem Transformatorkern (11) verbunden ist.
Gasentladungslampe, folgende Komponenten umfassend:
- einen mit einem entladbaren Gas gefüllten Hohlraum (01);

- zwei Elektroden (02, 03) im Hohlraum (01) mit jeweils mindestens einer Anschlussleitung (04; 06, 08; 09) zur Führung eines Entladungsstromes;

- einen eine Funktion der Gasentladungslampe bestimmenden Funktionsbereich, der durch ein Amalgamreservoir (22) gebildet ist; und

- eine Vorrichtung zur geregelten Temperierung der Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest eine der Anschlussleitungen (04; 06) als Primärwicklung (12; 13) des Transformators (14) ausgebildet ist.