DE3044932C2

DE3044932C2 - Entladungslampe

Info

Publication number: DE3044932C2
Application number: DE3044932A
Authority: DE
Inventors: Masato Kamakura Kanagawa Saito; Ryo Suzuki; Michihiro Tsuchihashi; Keiji Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1980-11-28
Publication date: 1984-01-12
Also published as: NL188821C; NL8005884A; GB2066560B; NL188821B; US4377772A; GB2066560A; DE3044932A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe mit einem Außenkolben, der eine Entladungsröhre für Hochdruckentladung enthält, die elektrisch parallel zu einem in der Gasfüllung des Außenkolbens freiliegenden Entladungsspalt geschaltet ist.

Eine solche Entladungslampe ist bekannt aus der DE-OS 19 09 939. Wenn die Entladung innerhalb der Entladungsröhre bei einer solchen Lampe durch einen ^vorübergehenden Spannungsabfall oder eine vorübergehende Unterbrechung der Stromversorgung gelöscht wird, so ist nach der Wiederherstellung der normalen Stromversorgung eine unmittelbare erneute Zündung der Entladungsröhre nicht möglich, ehe nicht der Druck des Quecksilberdampfes in der Entladungsröhre durch Abkühlung derselben auf einen adäquaten, niedrigen Wert abgesunken ist. Die Zeitdauer bis zur erneuten Zündung beträgt im Falle einer Hochdruck-Quecksil- f>5 berdampfentladungslampe 3 bis 5 Minuten und im Falle einer Metallhalogeniddampfentladungslampe 8 bis 15 Minuten und im Falle einer Hochdruck-Natriumdampfentladungslampe 2 bis 15 Minuten. Der im Außenkolben angeordnete Entladungsspalt dient zur Überprüfung dieser Zeitspanne. Nach Wiederherstellung der Stromversorgung findet zunächst eine Entladung über diesen Entladungsspalt statt. Es hat sich nun aber gezeigt, daß die Entladung über den im Außenkolben freiliegenden Entladungsspalt nicht immer unterbrochen wird, wenn die Entladung innerhalb der Entladungsröhre wieder einsetzt. Außerdem ist nicht sichergestellt, daß die im Außenkolben stattfindende Entladung immer innerhalb des dafür vorgesehenen Entladungsspaltes auftritt.

Aus der DE-OS 29 51 740 ist es bereits bekannt, eine Entladungsröhre parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Eniladungsspalt und einem Impedanzelement zu schalten. Dabei liegt der F.ntladungsspalt jedoch nicht innerhalb des Außenkolbens.

Es 'St somit Aulgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entladungslampe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der sichergestellt ist, daß die im Außenkolben stattfindende Entladung stets innerhalb "des dafür vorgesehenen Entladungsspaltes stattfindet "und definitiv unterbrochen wird, sobald die Entladung innerhalb der Entladungsröhre wieder beginnt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entladungsröhre elektrisch parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Impedanzelement und dem Entladungsspalt geschaltet ist und daß die Weite des Entladungsspaltes kleiner ist als der Abstand zwischen zwei freiliegenden Metallteilen mit Potentialdifferenz innerhalb des Außenkolbens.

' Besondere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe,

F i g. 2 ein Schaltbild der Entladungslampe gemäß Fig. 1.

F i g 3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe.

Fig.4 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe.

F i g. 5 ein Schaltbild der Entladungslampe gemäß Fig. 4.

F i g. 6 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe,

Fig.7 ein Schaltbild der Entladungslampe gemäß Fig. 6.

F i g. 8 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe und

Fig.9 ein Schaltbild der Entladungslampe gemäß Fig. 8.

Die Entladungslampe gemäß F i g. 1 umfaßt einen Außenkolben 1 aus einem Glas, welches die Strahlung durchläßt, sowie einen Sockel 2 an einem Ende desselben und Halterahmen 3, 4, welche durch Blattfedern 12 gehalten sind. Ferner werden die Rahmen in dem Sockel 2 gehalten. Sie sind elektrisch mit Zuleitungsanschlüssen 5, 6 verbunden, welche sich von einem Lampenfuß 7 erstrecken. Ferner ist eine Entladungsröhre 8 für Hochdruckentladung ausgebildet, und zwar als 400-Watt-MetallhalogeniddampfentIadungslampe. Diese wird durch Metallkappen 9 gehalten, welche die Temperatur an jedem Ende verbessern und welche jeweils durch die Halterahmen 3,4 gehalten sind. Ein Paar Elektroden 10,11 sind in die beiden Enden der Entladungsröhre eingeschmolzen. Die Elektrode 10 ist

' ί

elektrisch Über eine Leitung 21 und eine bandförmige Leitung 19 mit dem Halterahmen 3 verbunden, und die andere Elektrode 11 ist elektrisch über eine Leitung 20 und eine bandförmige Leitung !8 mit dem Halterahmen 4 verbunden. Ferner ist ein Entladungsspalt J3 zwischen einer mit dem Halterahmen 3 verbundenen und von diesem gehaltenen Elektrode 15 und einer Elektrode 16 vorgesehen. Die Elektrode 16 ist mit dem Ende des Halterahmens 4 verbunden und durch diesen gehalten, und zwar über eine Wolframglühwendel 17, welche als Impedanzelement dient, und über eine Leitung 14. Der Innenraum des Außenkolbens 1 ist mit Neon unter einem Druck von 67 mbar gefüllt. Der Abstand zwischen den Elektroden 15, 16 (Entladungsspalt 13) beträgt 3 mm, und die Wolframglühwendel 17 hat einen Widerstand von 180Ω. Die Reihenschaltung des Entladungsspaltes 13 und des Impedanzelementes 17 liegt parallel zur Entladungsröhre 8, und beide Einrichtungen sind innerhalb des AuDenkolbens 1 untergebracht.

Wie Fig.2 zeigt, ist die Entladungslampe mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau über ein Vorschalt-

- gerät 22 mit einer elektrischen Stromquelle 23 verbunden. Hiei durch wird die Entladungslampe mit der Spannung der Spannungsquelle beaufschlagt, und die Entladung wird in der Entladungsröhre 8 gezündet, und

< der Strom fließt in Abhängigkeit von der Induktivität des Vorschaltgerätes 22. Die Entladungsröhre 8 erreicht den stabilen Betriebszustand etwa 5 Minuten nach der

t Zündung. In einigen Fällen wird die Entladung über den Entladungsspalt 13 noch während eines Momentes bei

. der Zündung der Entladung in der Entladungsröhre 8 fortgesetzt. Der Entladungsspalt 13 ist in Reihe mit dem Impedanzelement 17 geschaltet und dieses hat eine relativ hohe Impedanz (180 Ω Widerstand), so daß der Stromfluß über den Entladungsspalt 13 auf 1 A beschränkt ist. Wenn ein Entladungsstrom von 5 bis 6 A zu Beginn über die Entladungsröhre 8 zu fließen beginnt, so wird die Spannung zwischen den Elektroden 10, 11 der Entladungsröhre 8 auf 20 bis 30 V herabgesetzt, und ferner wird auch die Spannung, welche am Entladungsspalt 13 zwischen den Elektroden anliegt, verringert, so daß die Entladung über den Enlladungsspalt 13 unterbrochen wird und nur noch die Entladung über die Entladungsröhre 8 stattfindet. Bei stabilem Betrieb der Entladungsröhre 8 fließt ein Strom von 3 bis 4 A über den Stromkreis Sockel 2 - Lampenfußleitung 6 - Halterahmen 4 —Bandleitung 18—Leitung 20 —Elektrode 11-Elektrode 10-Leitung 21 - Bandleitung 19-Halterahmen 3-Lampenfußleitung 5-Sockel 2 zum Vorschaltgerät 22. Es fließt kein Strom durch den Stromkreis des Entladungsspaltes 13 und das Impedanzelement 17. Die Entladungsröhre 8 behält ihren

stabilen Betrieb bei, während der Entladungs^palt 13 im Nichtbetriebszustand gehalten wird.

Wenn z. B. durch einen vorübergehenden Spannungsabfall der Spannungsquelle die Entladungsröhre 8

, einmal gelöscht wird, so daß der stabile Betriebszustand unterbrochen wird, so kommt es nicht unmittelbar zu einer erneuten Zündung der Entladungsröhre 8, auch wenn die Spannung der Spannungsquelle zum normalen Pegel zurückkehrt. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Innendruck der Entladungsröhre 8 auf etwa mehrere bar erhöht ist Wenn somit die Spannung der Spannungsquelle an die Entladungslampe im Nichtbetriebszustand der Entladungsröhre 8 angelegt wird, so ist nun der Entladungsspalt 13 betriebsbereit Wenn die Entladungsröhre 8 gelöscht ist, kommt es unmittelbar danach zu einem Betrieb des Entladungsspaltes 13, verbunden mit einer Strahlung. Diese Strahlung entspricht den Leuchtcharakteristika des Entladungsspaltes 13. Sie verhindert ein vollständiges Erlöschen <·, der Entladungslampe. Während dieser Periode wird der Strom durch das Impedanzelement 17 auf einen Wert von ) A beschränkt. Dieser Strom fließt über den Stromkreis, bestehend aus Sockel 2 - Lampenfußleitung 6-Halterahmen 4-Zuleitung 14-lmpedanzelement in 17-EIektrode 16-Elektrode 15-Halterahmen 3 - Lampenfußleitung 5-Sockel 2- Vorschaltgerät 22. Durch die Entladungsrohre 8 fließt nun kein Strom.

Sobald die Temperatur der Entladungsröhre 8 wiederum absinkt, verbunden mit einer Verringerung ι > des Dampfdruckes der Füllung, insbesondere der Quecksilberdampffüllung der Entladungsröhre, kann diese erneut gezündet werden, und zwar während des Betriebszustandes der Entladung des Emladungsspaltes • 13. Nun wird die Entladungsröhre 8 erneut gezündet und

io..erreicht den stabilen Betriebszustand nach etwa 5

J ^Minuten, beginnend mit der erneuten Zündung. Danach ,|ind die erwünschten elektrischen tnd optischen Charakteristika wieder hergestellt.
- Die Periode bis zur erneuten Zündung der Entladungsröhre 8 beträgt bei dieser Ausführiuigsform etwa -10 Minuten. Wenn nun die Entladungsröhre 8 wiederum "gezündet wird, so wird die Entladung über den Entladungsspalt 13 gestoppt Daher wird der Entla-'dungsspalt 13 nicht während der Zeitdauer des Betriebes der Entladungsröhre 8 betrieben. Bei vorliegender Ausführungsforn: beträgt die Weite des .Entladungsspaltes 13 3 mm. Die Weite des Entladungsspaltes 13 sollte kleiner sein als der Abstand zwischen den anderen freiliegenden Metallteilen innerhalb des

'Außenkolbens 1, welche eine Potentialdifferenz haben. ■Wenn die Weite des Entiadungsspaltes IJ größer ist als der Abstand zwischen den anderen freiliegenden Teilen, so kann auch eine Entladung zwischen diesen anderen Bauteilen im Inneren des Außenkolbens 1 stattfinden anstelle einer Entladung über den Entkdungsspalt 13. Dies ist im praktischen Betrieb äußerst nachteilig. Die ,Weite des Entladungsspaltes 13 beträgt vorzugsweise weniger als ⁴A des minimalen Abstandes zwischen anderen Bauteilen.

*5 F i g. 3 zeigt eine zweite Ausfüfirungsform der vorliegenden Erfindung. Diese hat den gleichen Aufbau ,wie die Ausführungsform gemäß F i g. 1. Der Außenkolben ist nun jedoch mit Quecksilber und Neon gefüllt, und zwar unter einem Druck von 67 mbar. Ferner ist die Innenwandung des Außenkolbens 1 mit einem Leuchtstoff 24 beschichtet. Bei einer solchen Ausführungsform kommt es zu einer sichtbaren Strahlung während der Entladung über den Entladungsspalt 13, und zwar aufgrund des Leuchtstoffes 24 an der Innenwandung des Außenkolbens 1. Dieser zeigt nämlich eine Fluoreszenzemission bei Anregung mit den Ultraviolettstrahlen, welche bei der Quecksilberentiadung erzeugt werden. Somit erhält man eine Strahlung, welche den Charakteristika des Entiadungsspaltes ti entspricht, ohne daß es zu einem vollständigen Erlöschen der Entladungslampe kommt.

Die F i g. 4 und 5 zeigen eine dritte Aiisführungsform der Erfindung. Diese hat den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1. Es ist nun jedoch zusätzlich ein normalerweise geöffneter Bimetallschalter 25 vorgesehen. Dieser ist an einem Ende mit dem Halterahmen 26 verbunden sowie über Kontakte 27,28 mit dem Halterahmen 3 am anderen Ende. Gemäß

F i g. 5 ist die Entladungslampe mit diesem Aufbau über das Vorschaltgerät 22 mit der Stromquelle 23 verbunden. Aufgrund der Beaufschlagung mit der Spannung der Stromquelle wird die Entladungsröhre 8 gezündet, und es fließt ein Strom, welcher durch die Induktivität des Vorschaltgerätes 22 begrenzt ist. Die Entladungsröhre 8 erreicht den stabilen Betriebszustand etwa 5 Minuten nach der Zündung der Entladung. Wenn die Entladungsröhre gezündet wird, so sind die Kontakte 27, 28 des normalerweise offenen Bimetallschalters 25 geöffnet, und es kan'.i keinerlei Entladung über den Entladungsspalt stattfinden.

Im stabilen Betriebszustand der Entladungsröhre 8 fließt ein Strom von etwa 3 bis 4 A über den Stromkreis, bestehend aus Sockel 2 — Lampenfußleitung 6 —Halterahmen 4—Bandleitung 18—Leitung 20 —Elektrode 11-Elektrode 10-Leitung 21-Bandleitung 19-Halterahmen 3 —Lampenfußleitung 5 —Sockel 2-Vorschaltgerät 22. Es fließt keinerlei Strom über den Stromkreis des Entladungsspaltes 13 und des Impedanzelementes 17. Die Entladungsröhre 8 wird in einem stabilen Betriebszustand gehalten, während der Entladungsspalt 13 in einem stabilen Nichtbetriebszustand gehalten wird. Während des stabilen Betriebes wird der Bimetallschalter 25 aufgrund der Hitze der Entladungsröhre 8 betätigt, so daß die Kontakte 27, 28 einander berühren. Wenn aufgrund eines vorübergehenden Spannungsabfalls der Spannungsquelle die Entladungsröhre 8, weiche sich im stabilen Betriebszustand befunden hat, erlischt, so kommt es nicht sofort zu einer erneuten Zündung der Entladungsröhre 8, auch wenn die Spannung der Spannungsquelle auf den Normalpegel zurückkehrt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Innendruck der Entladungsröhre 8 auf etwa mehrere bar erhöht ist. Wenn nun die Spannung der Spannungsquelle an die Entladungslampe im Nichtbetriebszustand der Entladungsröhre 8 gelegt wird, so kommt es zu einem Betrieb des Entladungsspaltes 13. Wenn die Entladungsröhre 8 erlischt, kommt es zu einem sofortigen Betrieb des Entladungsspaltes 13, und dieser erzeugt eine Lichtstrahlung, welche der Leuchtcha rakteristik des Entladungsspaltes J3 entspricht. Aufgrund dieser Lichtemission wird ein vollständiges Erlöschen der Entladungslampe verhindert. Während dieser Periode fließt ein Strom, welcher durch das Impedanzelement 17 auf 1 A beschränkt ist, über den Stromkreis, bestehend aus Sockel 2- Lampenfußleitung 6—Halterahmen 4-Leitung 14-Impedanzelement 17-Elektrode 16-Elektrode 15-Halterahmen 26-Bimetallschalter 25-Kontakte 27, 28-Halterahmen 3 —Lampenfußleitung 5-Sockel 2-Vorschaltgerät 22. Es fließt keinerlei Strom über die Entladungsröhre 8. Wenn nun die Temperatur der Entladungsröhre 8 (Wiederum absinkt, so daß auch der Dampfdruck, insbesondere der Quecksilberdampfdruck, innerhalb der ^Entladungsröhre gesenkt wird, und zwar auf einen Wert, welcher das erneute Zünden der Entladung nach einer ,!bestimmten Zeitdauer nach der Zündung der Entladung !über den Entladungsspalt 13 zuläßt, so werden die [Kontakte 27, 28 des Bimetallschalters 25 von einander getrennt, und die Entladung über den Entladungsspalt ;13 wird unterbrochen, und ferner wird dabei die Entladung über dfe Entladungsröhre 8 erneut gezündet. Diese erreicht ihren stabilen Betriebszustand wiederum nach etwa 5 Minuten, wobei die gewünschten elektrischen und optischen Charakteristika sich einstellen. Die Zeitspanne bis zum erneuten Zünden der Entladungsröhre 8 beträgt bei dieser Ausführungsform etwa 10 Minuten. Der Entladungsspalt «3 wird während des Betriebes der Entladungsröhre 8 nicht betrieben.

Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt das Impedanzelement 17 in Reihe zum Entladungsspalt 13. Wenn unter den Bedingungen der Beaufschlagung des Entladungsspaltes 13 mit der Spannung der Spannungsquelle, eine Glimmentladung stattfindet, so ist es möglich, den Entladungsspalt 13 parallel zur Entladungsröhre 8 zu schalten, ohne dabei ein Impedanzelement 17 zu verwenden.

Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform der Erfindung wird als Entladungsröhre 8 eine 400-Watt-MetallhaIogeniddampfentIadungsiampe verwendet. Eine Beschränkung auf eine solche Entladungsröhre von 400 Watt besteht jedoch nicht. Man kann vielmehr Entladungsröhren verschiedenster Art verwenden, z. B. verschiedene Metallhalogeniddampfentladungslampen oder aber Hochdruck-Quecksilber-

20, dampfentladungslampen oder Hochdruck-Natriumdampfentladungslampen. Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist der Außenkolben 1 mit Neon als Füllgas gefüllt. Man kann jedoch auch andere Inertgase verwenden, wie Argon, Krypton, Xenon und Stickstoff, oder ein Inertgas zusammen mit Quecksilber einschließen.

Der Druck der Gasfüllung in dem Außenkolben 1 liegt vorzugsweise unterhalb I bar und speziell im Bereich von 1,3 — 266 mbar, so daß die Entladung über den Entladungsspalt 13 bei der normalen Spannung gezündet werden kann. Als Impedanzelement 17 wird dabei eine Wolframglühwendel verwendet, welche in Reihe zum Entladungsspalt 13 liegt. Man kann jedoch auch einen Widerstand, einen Kondensator, eine Drosselspule, eine Glühwendel oder Kombinationen von zwei oder mehreren der Elemente Kondensator, Drosselspule. Glühwendel und Widerstand verwenden. Die Impedanz des Impedanzelementes 17 kann je nach den Entladungscharakteristikades Entladungsspaltes 13 eingestellt werden. Wenn die Glühwendel als Impedanzelement 17 verwendet wird, so kommt es während des Betriebes des Entladungsspaltes 13 zu einer Abstrahlung von Licht von der Glühwende!, und zwar bis zum erneuten Zünden der Entladungsröhre 8.

Hierdurch erzielt man eine zusätzliche Strahlung.

Es ist ferner möglich, die Entladungsröhre mit einem festen Widerstand, z. B. einer Wolframglühwendel, zu verbinden, welche bei Stromfluß zu einer Lichtabstrahlung führt. Dies dient zur Kompensation einer verringerten Strahlung bei der Zündung der Entladungsröhre. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, Energieverluste dadurch zu verhindern, daß man die Enden des festen Widerstandes während des stabilen Betriebes der Entladungsröhre durch einen Bimetallschalter kurzschließt.

Falls erforderlich, kann die Entladungslampe der vorliegenden Erfindung einstückig mit einem kompakten Hochfrequenzvorschaltgerät (I kHz bis 100 kHz) verbunden werden. Eine solche Entladungslampe kann betrieben werden, indem man sie direkt in eine Fassung einschraubt. Sie kann somit anstelle einer Glühlampe verwendet werden.

Bei dem Bimetallschalter 25 handelt es sich urn einen normalerweise offenen Schalter. Die Kontakte 27, 28 des Bimetallschalters berühren sich bei der Zündung der Lampe nicht. Während des stabilen Betriebes der Entladungsröhre wird der Bimetallschalter 25 aufgrund der Wärmeentwicklung durch die Entladungsröhre 8

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H, >Λ '

betätigt, und die Kontakte 27,28 berühren einander. Der Kontaktzustand ist derart eingestellt, daß die Kontakte 27, 28 sich zu dem Zeitpunkt voneinander trennen, zu dem die Lampe wiederum für die erneute Zündung nach einem Erlöschen der Entladungsröhre 8 bereit ist.

Im folgenden soll eine vierte Ausführungsform der Erfindung anhand der F i g. 6 und 7 erläutert werden. F i g. 6 zeigt eine Lampe 50 mit einem lichtdurchlässigen Außenkolben 31, einem Hochfrequenzbetriebsgerät 32 und einem Lampensockel 33, welche einstückig ausgebildet sind. In dem Außenkolben 31 ist eine Entladungsröhre 34 vorgesehen sowie eine Wolframglühwendel 37 und ein Entladungsspalt 38. Die ^Elektroden 35, 36 liegen jeweils an den Enden der Entladungsröhre 34. Die eine Elektrode 35 ist mit einer Zuleitungshalterung 41 verbunden, und die andere Elektrode 36 ist über die Leitung 42 mit der Leitung 44 des Betriebsgerätes 32 verbunden. Die Halterungszuleitung 41 ist mit der anderen Leitung 43 des Betriebsgerätes 32 verbunden. Die eine Elektrode 39 'des Entladungsspaltes 38 zwischen den Elektroden 39 :und 40 ist über die Wolframglühwendel 37 mit der Halterungszuleitung 41 verbunden, und die andere Elektrode 40 iit über die Leitung 42 mit der Leitung 44 verbunden. Somit liegt der Entladungsspalt 38 in Reihe zur Glühwendel 37, und diese Reihenschaltung ist elektrisch parallel zur Entladungsröhre 34 geschaltet. Die Zuleitung des Vorschaltgerätes oder Betriebsgerätes 32 ist stromquellenseitig mit dem Sockel 33 verbunden. Bei der Entladungsröhre 34 handelt es sich um eine 30-Watt-Metallhalogeniddampfentiadungslampe, und der Innenraum der Entladungsröhre ist mit Quecksilber, Argon und Halogeniden des Scandiums und Natriums gefüllt. Der Abstand zwischen den Elektroden 39,40, d. h., die Weite des Entladungsspaltes 38, beträgt 3 mm, und der Druck des Neongases in dem Außenkolben beträgt 67 mbar. Der Widerstand der als Impedanzelement dienenden Wolframglühwendel 37 beträgt 400 Ω. Hierdurch wird der Strom des Entladungsspaltes 38 auf 0.2 A beschränkt. Der Außenkolben

31 wird mit einem Edelgas gefüih, um eine Verdampfung des Wolframs, von der Wolframglühwendel 37 zu verhindern und um eine Oxidation der Bauteile innerhalb des Außenkolbens zu verhindern.

Wenn gemäß Fig.7 eine Beleuchtungseinrichtung mit dieser Struktur mit der Stromquelle 45 verbunden wird, so gelangt die Hochfrequenzspannung, welche vom Hochfrequenzbetriebsgerät 32 erzeugt wird, zur Entladungsröhre, so daß die Entladung der Entladungsröhre 34 gezündet wird. Nun fließt ein Hochfrequenzstrom von 20 kHz. Dieser wird durch das Betriebsgerät

32 erzeugt und gesteuert. Dieser Strom fließt durch die Entladungsröhre 34, und diese erreicht den stabilen Betriebszustand nach etwa 3 Minuten nach der Zündung. In einigen Fällen kommt es beim Zünden der

J Entladungsröhre 34 momentan auch zu einer Entladung

«' über den Entladungsspalt 38- Der Entladungsspalt 38 ist

in Reihe zum Impedanzelement 37 mit einer relativ

hohen Impedanz von 400 Ω (die Glühwendel dient als

■''Widerstand) geschaltet, so daß der Strom, welcher

durch den Entladungsspalt fließt, auf 0,2 A beschränkt

ist. Wenn der Entladungsstrom von 0,6 bis 0,65 A über

-die Entladungsröhre 34 beim Zünden derselben zu

, fließen beginnt, so fällt die Spannung zwischen den

Elektroden 35,36 der Entladungsröhre 34 auf etwa 20 V

_t ^! ab, und die Spannung zwischen den Elektroden 39,40

-"des Entladungsspaltes 38 fällt ebenfalls ab, so daß die

Entladung über den Entladungsspalt 38 unterbrochen , wird und nur noch die Entladung über die Entladungsröhre 34 fortgesetzt wird.

Im stabilen Betrieb der Entladungsröhre 34 fließt der Strom über einen Stromkreis, welcher gebildet ist aus Sockel 33-Betriebsgerät 32-Zuleitung 43-HaIterungsleitung 41 - Elektrode 35 - Elektrode 36 - Leitung 42-Leitung 44-Betriebsgerät 32-Sockel 33. Es fließt kein Strom über den Stromkreis des Entladungsspaltes 38 und des Impedanzelementes 37, und die Entladungs-

röhre 34 verbleibt im stabilen Betriebszustand, während der Entladungsspalt 38 im stabilen Nichtbetriebszustand ^verbleibt.

Wenn die Entladungsröhre 34, welche sich im stabilen .Betriebszustand befindet, durch einen vorübergehenden !Spannungsabfall der Spannungsquelle oder dergleichen 'gelöscht wird, so kann die Entladungsröhre 34 nicht ■sofort erneut gezündet werden, auch wenn die ■Spannung der Spannungsquelle wieder auf den normalen Wert zurückkehrt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Innendruck der Entladungsröhre auf etwa mehrere bar erhöht ist. Daher kommt es bei einer Beaufschlagung der Entladungslampe im Nichtbetriebszustand der Entladungsröhre 34 mit Spannung zu einer Entladung über den Entladungsspalt 38. Wenn die Entladungsröhre 34 erlischt, so kommt es unmittelbar zu einem Betrieb des Entiadungsspaltes 38, und es findet eine Lichtabstrahlung vom Entladungsspalt 38 und der Wolframglühwendel 37 statt. Somit erhält man in diesem Falle eine Strahlung, weiche den Strahlungscharakteristika des Entladungsspaltes 38 und der Glühwendel 37 entspricht. Somit wird ein vollständiges Erlöschen der Entladungslampe verhindert. Während dieser Periode fließt aufgrund des Widerstandes der Glühwendel 37, welche als Impedanzelement wirkt, ein Hochfrequenzstrom von 0,2 A über den Entladungsspalt 38. Dabei fließt der Strom über den Stromkreis, bestehend aus Sockel 33-Betriebsgerät 32-Leitung 43 - Halterungsleitung 41 -Glühwendel 37 (Impedanzelement) Elektrode 39-Elektrode 40-Zuleitung

42- Leitung 44- Betriebsgerät 32-Sockel 33. Es fließt kein Strom über die Entladungsröhre 34.

Wenn die Temperatur der Entladungsröhre 34 nun wiederum absinkt und der Dampfdruck der eingeschlossenen Dämpfe, insbesondere des Quecksilberdampfes, absinkt, so ist ein erneutes Zünden möglich. Dieser Zustand liegt nach einer bestimmten Zeitspanne vom Beginn der Entladung über den Entladungsspalt 38 an vor. Nun wird die Entladungsröhre 34 erneut gezündet, und diese erreicht ihren stabilen Betriebszustand

so wiederum nach etwa 3 Minuten (unter den Bedingungen der erwünschten elektrischen und optischen Charakteristika). Die Zeitdauer für das erneute Zünden der Entladungsröhre 34 beträgt etwa 8 Minuten. Wenn die ,Entladungsröhre 34 wiederum gezündet wird, so wird die Entladung über den Entladungsspalt 38 im gleichen Maße gestoppt, so daß der Entladungsspalt 38 nicht während des Betriebes der Entladungsröhre 34 betrieben wird.
„ Tabelle I zeigt die Charakteristika der 30-Watt-Metallhalogeniddampfentladungslampe im Vergleich zu einer 100-Watt-Glühlampe, Man erkennt aus Tabelle 1, daß die 30-Watt-Metailnalogeniddampfentladungslampe mehr als den dreifachen Wirkungsgrad und mehr als

■_, die fünffache Lebensdauer der Glühlampe aufweist. In

'/Tabelle 1 ist der Wirkungsgrad angegeben als

X Verhältnis des Gesamtlichtstromes zur Leistung der Lampe, und zwar nur als Wirkungsgrad der Lampe. Der Gesamtwirkungsgrad ergibt sich als Verhältnis der

Gesamtlichtströme zur Eingangsleistung, welche die Leistungsverluste des Vorschaltgerätes umfaßt. Die 30-Watt-MetaIlhaiogeniddampfentladungslampe der vorliegenden Erfindung wird mit einer Hochfrequenz von 20 kHz betrieben. Daher sind die Leistungsverluste durch das Befriebsgerät geringer als die Leistungsverluste des Vorschaltgerätes einer herkömmlichen Entladungslampe. Die Eingangsleistung beträgt 34 Watt.

Tabelle 1

100-Watt- 30-Watt-Metall-Glühhalogeniddampflampe entladungslampe

ίο

Leistung der Lampe (W)	100	30
Lampenspannung (V)	-	60
Lampenstrom (A)	-	0,56
Gesamtlichtstrom (Im)	1520	1500
Farbtemperatur (K)	2800	3300
Wirkungsgrad (lm/W)	15,2	50
Gesamtwirkungsgrad	15,2	44,1
(lm/W)
Lebensdauer(h)	1000	5000

Die F i g. 8 und 9 zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, welche den gleichen Aufbau hat wie die Ausführungsform der F i g. 6 und 7 mit der Ausnahme, daß die Wolframglühwendel 46 in Reihe zur Entladungsröhre 34 liegt und daß ein Bimetallschalter 47 parallel zur Wolframglühwendei 46 geschaltet ist. Die Glühwendel 46 wirkt als fester Widerstand. Sie wird durch den Strom beim Zünden der Entladungsröhre 34 erhitzt und beginnt sofort Licht abzustrahlen. Hierdurch erzielt man einen stabilen Betriebszustand der Entladungsröhre 34 während einer kürzeren Zeitdauer, und die Strahlung des Widerstandes kann zusätzlich zur Strahlung der Entladungsröhre genutzt werden.

Wie in F i g. 9 gezeigt, ist die Lampe mit einer solchen Struktur mit der Stromquelle verbunden, und das Hochfrequenzbetriebsgerät 32 erzeugt die erforderliche Hochfrequenzspannung. Diese gelangt zur Entladungsröhre, und nun beginnt die Entladung der Entladungsröhre 34. Dabei fließt ein Strom, welcher durch das Betriebsgerät 32 begrenzt ist. Dieser Strom fließt über die Entladungsrohre 34 und die Wolframglühwendel 46. Die Entladungsröhre 34 erreicht den stabilen Betriebszustand nach etwa 2 Minuten nach der Zündung. In manchen Fallen kommt es beim Zünden der Entladungsröhre 34 während eines kurzen Momentes auch zu einer -■„ Entladung über den Entladungsspalt 38. Der Entla- t' dungsspalt 38 liegt jedoch in Reihe zum Impedanzelcment 37, wobei dies eine relativ hohe Impedanz von 400 Ω aufweist (Glühwendel als Widerstand), so daß der .· Stromfluß durch den Entladungsspalt auf 0,2 A begrenzt ist. Sobald der Stromfluß über die Entladungsröhre 34 beginnt, kommt es zu einem Abfall der Spannung zwischen den Elektroden 35,36 der Entladungsröhre 34 , auf etwa 20 V, und die Spannung zwischen den Elektroden 39, 40 des Entladungsspaltes 38 wird ebenfalls verringert. Hierdurch wird die Entladung über den Entladungsspalt 38 gestoppt, und es findet nur noch eine Entladung über die Entladungsröhre 34 statt.

Bei der Zündung der Entladungsröhre 34 fließt der Strom über den Stromkreis mit den folgenden

Komponenten: Sockel 33-Betriebsgerät 32-Leitung 42 - Halterungsleitung 41 - Elektrode 35 - Elektrode 36-Wolframglüh wendel 46-Leitung 42-Leitung 44 - Betriebsgerät 32 - Sockel 33.

Unter stabilen Betriebsbedingungen der Entladungsröhre 34 sind die beiden Anschlüsse der Wolframglühwendel 46 durch den Bimetallschalter 47 kurgeschlossen, und der Strom fließt über den folgenden Stromkreis: Sockel 33-Betriebsgerät 32-Leitung 43-Halterungsleitung 41-Elektrode 35-Elektrode 36 - Bimetallschalter 47 - Leitung 42 - Leitung 44 - Betriebsgerät 32-Sockel 33. Es fließt somit kein Strom durch die Schaltung des Entladungsspaltes 38 und der Wolframglühwendel 37, welche als Impedanzelement dient. Die Entladungsröhre 34 wird in einem stabilen Betriebszustand gehalten, während der Entladungsspalt 38 in einem Nichtbetriebszustand gehalten wird.

Wenn die Entladungsröhre 34 sich im stabilen Betriebszustand befindet und sodann durch einen vorübergehenden Spannungsabfall der Spannungsquelle oder dergleichen gelöscht wird, so kann die Entladungsröhre 34 nicht wieder sofort gezündet werden, auch wenn die Spannung der Spannungsquelle wieder auf den normalen Pegel zurückkehrt. Dieses beruht darauf, daß der Innendruck der Entladungsröhre auf etwa mehrere bar erhöht ist. Wenn nun die Spannung der Spannungsquelle im Nichtbetriebszustand der Entladungsröhre 34 an der Entladungslampe anliegt, so wird der Entladungsspalt 38 gezündet. Wenn die Entladungsröhre 34 erlischt, kommt es zu einem sofortigen Betrieb des Entladungsspaltes 38, und man erhält eine Strahlung vom Entladungsspalt 38 und von der Wolframglühwendel 37. Diese Strahlung entspricht den Leuchtcharakteristika des Entladungsspaltes 38 und der Glühwendel 37. Aufgrund dieser Strahlungsemission wird ein vollständiges Erlöschen der Entladungslampe verhindert. Während dieser Zeitdauer ist der Hochfrequenzstrom durch die Glühwendel 37 auf 0,2 A begrenzt. Dieser Strom fließt durch den Entladungsspalt 38 und dabei durch den folgenden Stromkreis: Sockel

33 - Betriebsgerät 32-Leitung 43-Halterungsleitung 41-Glühwendel 37 (Impedanzelement)-Elektrode 39-Elektrode 40-Leitung 42-Leitung 44-Betriebsgerät 32-Sockel 33. Es fließt somit kein Strom durch die Entladungsröhre 34.

Wenn nun die Temperatur der Entladungsröhre 34 wiederum sinkt, so verringert sich auch der Dampfdruck der Dampffüllung, insbesondere der Quecksilberdampffüllung der Entladungsröhre. Hierdurch wird die erneute Zündung derselben nach einer bestimmten Zeitdauer, beginnend vom Beginn der Entladung des Entladungsspaltes 38. wiederum ermöglicht. Die Entladungsröhre

34 wird wieder gezündet und erreicht den stabilen !Betriebszustand etwa nach 2 Minuten unter den Bedingungen der gewünschten elektrischen und optischen Charakteristika. Die Zeitdauer bis zum erneuten Zünden der Entladungsröhre 34 beträgt etwa 8 Minuten.

-Sobald die Entladungsröhre 34 wieder gezündet ist, wird die Entladung des Entladungsspaltes 38 gestoppt, und zwar in gleicher Weise wie die Zündung der Entladungsröhre. Daher erfolgt während des Betriebes der Entladungsröhre 34 kein Betrieb des Entladungs-

^l

Bei der vierten und fünften Ausführungsform ist die 'Wolframglühwendel 37, welche als Impedanzelement dient, in Reihe zum Entladungsspalt 38 geschaltet. Wenn unter den Bedingungen der Beaufschlagung des Entladungsspaltes 38 mit der Spannung der Spannungs-

quelle eine Glimmentladung andauert, so ist es möglich, den Entladungsspalt 38 ohne Verwendung eines Impedanzelementes 37 parallel zur Entladungsröhre 34 zu schalten.

Bei der vierten und fünften Ausführungsform wird als Entladungsröhre 34 eine 30-Watt-MetaIlhalogeniddampfentladungslampe verwendet. Es besteht jedoch keine Beschränkung auf eine solche 30-Watt-Entladungsröhre. Man kann vielmehr auch andere Metallha- _;*;iogeniddampfentladungslampen oder HochdruckiQuecksilberdampfentladungslampen oder Hochdruck-Natriumdampfentladungslampen verwenden. Bei vorstehender Ausführungsform wird Neon als Gasfüllung des Außenkolbens verwendet. Man kann jedoch auch andere Inertgase verwenden wie Argon, Krypton, Xenon und Stickstoff oder ein Inertgas zusammen mit Quecksilber einschließen. Der Druck der Gasfüllung in dem Außenkolben beträgt vorzugsweise weniger als A bar und speziell 1,3 — 266 mbar, so daß die Entladung über den Entladungsspalt 38 bei der normalen Spannung erfolgt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird eine Wolframglühwendel als Impedanzele- |ment 37 verwendet und in Reihe zum Entladungsspalt j38 geschaltet. Es ist jedoch auch möglich, einen Widerstand, einen Kondensator, eine Drosselspule, eine ^Glühwendel oder Kombinationen von zweien oder ''mehreren der Elemente Kondensator, Drosselspule, !Glühwendel oder Widerstand zu verwenden. Die jlmpedanz des Impedanzelementes 37 kann je nach den jEntladungscharakteristika des Entladungsspaltes 38 ./eingestellt werden. Die Glühwendel führt zu einer Strahlung während des Betriebes des Entladungsspaltes 38 bis zur erneuten Zündung der Entladungsröhre 34. Hierdurch erzielt man eine zusätzliche Lichtausbeute.

Die Frequenz der Spannung oder des Stroms für den ^Betrieb der Entladungsröhre 34 oder des Entladungsspaltes 38, welche von der Hochfrequenz-Betriebseinrichtung 32 bereitgestellt werden, beträgt 20 kHz und kann allgemein im Bereich von 1 bis 100 kHz liegen. Bei einem Wert von weniger als ί kHz kann das Betriebsgerät keine kompakte Größe haben. Bei einem Wert oberhalb 100 kHz kommt es zu Lichtbogenlöschungsphänomenen aufgrund von instabilen Entladungen bei der Zündung der Entladungsröhre. Dies führt im praktischen Betrieb zu Störungen.

Bei der vierten und fünften Ausführungsform beträgt die Farbtemperatur der 30-Watt-Metallhalogeniddampfentladungslampe 3300 K. Wenn eine solche Lampe anstelle einer Glühlampe verwendet wird, welche gewöhnlich eine Farbtemperatur von etwa 2800 K aufweist, so liegt die Farbtemperatur der Entladungslampe vorzugsweise im Bereich von 2000 K

ίο bis 3600 K, d. h. bei 2800±800 K. Wenn die Farbtemperatur außerhalb dieses Bereiches liegt, so ist die Differenz zwischen der Farbtemperatur dieser Lampe und der Farbtemperatur der Glühlampe zu groß, und das erzeugte Licht wirkt unangenehm auf das Gefühl.

Bei der fünften Ausführungsform wird eine Wolframglühwendel als fester Widerstand 46 in Reihe zur !Entladungsröhre 341- srhsl·-* i>r fest« Widerstand ist jedoch nicht auf eine Wolfranigiühwe.,; ·.-'·. .■ "-""^i Man kann jeden anderen Widerstand verwenden, welcher bei Stromdurchgang Licht erzeugt. Hierdurch wird ein zusätzlicher Lichtstrom zu Beginn des Betriebes der Entladungsröhre 34 erhalten. Hierdurch wird der geringe Lichtstrom beim L·. r.iit-r, .Je" Entladungsröhre 34 kompensiert.

Bei der fünften Ausführungsform wird ein Bimetal! schalter als temperaturabhängiger Schalter für den Kurzschluß der beiden Enden der Wolframglühwendel (fester Widerstand) in den stabilen Betriebsbedingungen der Entladungsröhre verwendet. Man kann jedoch den Kurzschluß auch mit anderen Mitteln herbeiführen. Somit erhält man eine Strahlung von- festen Widerstand nur zu Beginn des Betriebes der Entladungsröhre. Dieser Widerstand dient somit dazu, den Nachteil zu überwinden, daß die Entladungsrohre den stabilen Betriebszustand nur langsam erreicht. Wan erhält somit einen hohen Lichtstrom schon vom Zeilpunkt unmittelbar nach der Zündung der Entladungsrohre an. Während des stabilen Betriebes wird die Lichterzeugung aufgrund des Stromflusses durch den festen Widerstand gestoppt, und weitere Verluste der elektrischen Leistung aufgrund des festen Widerstandes (welcher einen geringen Wirkungsgrad aufweist) werden verhindert. Nun wird nur noch die Entladungsröhre mit hohem Wirkungsgrad betrieben.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

Us, .. — r Patentansprüche:

1. Entladungslampe mit einem Außenkolben, der eine Entladungsröhre für Hochdruekentladung enthält, die elektrisch parallel zu einem in der Gasfüllung des Außenkolbens freiliegenden Entladungsspalt geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre (8, 34) elektrisch parallel zu einer Reihenschaltung aus einem Impedanzelement (17, 37) und dem Entladungsspalt (13,38) geschaltet ist und daß die Weite des Entladungsspaltes (13, 38) kleiner ist als der Abstand zwischen zwei freiliegenden Metallteilen mit Potentialdifferenz innerhalb des Außenkolbens (1,31).

2 Entladungslampe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein normalerweise offener, temperaturabhängiger Schalter (25) in Reihe zum Enlladungiapall (13) und /um Impedanzelement (17) geschaltet ist und daß diese Reihenschaltung parallel ι zur Entladungsröhre (8,34) liegt. ,,'■'

3. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch '; gekennzeichnet, daß der temperaturempfindliche Schalter (25) ein Bimetallschalter ist.

4. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement (17, 37) eine bei Stromfluß Licht erzeugende ·■ Glühwendel ist. »

5. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen in Reihe zur Entladungsröhre (34) geschalteten Festwiderstand (16), welcher bei Stromfluß Licht erzeugt.

6. Entladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwiderstand (16) während des stabilen Betriebes der Entladungsröhre (34) kurzgeschlossen ist.

7. Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kurzschließen des Festwiderstandes (16) ein temperaturempfindlichpr Schalter (47) verwendet wird.

8. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwiderstand (46) eine Wolfram-Glühwendel ist.

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