EP1861863B1 - Umlenkkomponente für eine leuchte und zugehörige leuchte - Google Patents

Umlenkkomponente für eine leuchte und zugehörige leuchte Download PDF

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EP1861863B1
EP1861863B1 EP06705942A EP06705942A EP1861863B1 EP 1861863 B1 EP1861863 B1 EP 1861863B1 EP 06705942 A EP06705942 A EP 06705942A EP 06705942 A EP06705942 A EP 06705942A EP 1861863 B1 EP1861863 B1 EP 1861863B1
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EP
European Patent Office
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luminaire
lamp
deflection component
reflector
cooling
Prior art date
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EP06705942A
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English (en)
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Michael Brinkhoff
Hans-Jürgen Keck
Rainer Kling
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
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    • H01J17/22Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the tube
    • H01J17/26Means for producing, introducing, or replenishing gas or vapour during operation of the tube
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    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/04Optical design
    • F21V7/09Optical design with a combination of different curvatures

Definitions

  • the invention relates to a luminaire with a cooling-air Umlenkomponenten according to the preamble of claim 1. It is in particular a Umlenkkomponente for a lamp with metal halide lamps with two-sided pinch, especially with high performance.
  • Such lamps are basically from the EP 391,283 and EP 451 647 known. They are suitable for horizontal and vertical arrangement in a reflector.
  • EP 117 8510 shows such a lamp with cooling.
  • Another object is to provide a luminaire comprising a deflection component and a reflector, wherein the luminaire efficiency is as high as possible, and at the same time the lifetime is very high.
  • a deflecting component is presented, which is particularly suitable in combination with a high-pressure discharge lamp, which has a metal halide filling, for vertical operation in a luminaire.
  • This high-pressure discharge lamp has as characteristics an elongated discharge vessel defining an axial axis of symmetry, which is sealed on two sides by seals, such as pinches or fuses, enclosing a discharge volume with two electrodes facing each other on the axis, and an ionizable filling of mercury, rare gas and metal halides, and power leads connected to the electrodes via foils and exiting at the ends of the discharge vessel.
  • the lamp consumes at least 600W of power.
  • a deflecting component which has a first section adapted to seal the lamp, which closely surrounds this first seal, and a second section projecting obliquely outwards and which is selected such that on the one hand it carries the air flow from the lower half of the first section Discharge volume holds and deflects him only to the upper half.
  • the length of the second section should be chosen so short that it can not lead to shading of the discharge arc.
  • the discharge vessel is the only bulb of the lamp and, typically for axial incorporation into a reflector, has an axially asymmetric reflective coating at a first end of the discharge volume in a confined area including the coldest spot.
  • the coating is preferably a metallic or non-metallic layer, in particular zirconium oxide.
  • the coating extends discharge-facing to the tip of the electrode. In another embodiment, it is sufficient if it extends to the beginning of the head or only on the seal.
  • the head is often a ball or a spiral.
  • the coating extends away from the discharge to the film.
  • the design of the coating ultimately depends on the details such as filling composition, desired color temperature and thermal stress in the luminaire.
  • the matting is preferably a layer roughened by sandblasting or etching.
  • metal halides from the group of the elements Na, TI, Cs and rare earth metals are suitable as part of the filling since they allow a color temperature of at least 4000 K to be set well.
  • the lamp is operated in a lamp in a vertical burning position, wherein the coldest point (T) is located at the lowest point.
  • the high-pressure discharge lamp is designed to be particularly compact in that the discharge vessel (2) is the only piston.
  • the high-pressure discharge lamp can advantageously have electrodes with shaft and head, in which the shafts have a diameter of at most 1 mm.
  • the invention is directed to a luminaire with the initially described high-pressure discharge lamp and the deflecting component.
  • the lamp has a concave, rotationally symmetrical reflector with an optical Axis that coincides with the lamp axis, a vertex that is open in the area where the optical axis intersects the reflector and includes a holding device for the first end of the discharge vessel, wherein the lamp in the region of this first end, the deflection component, as Cooling device for the lamp acts, has.
  • the cooling device is a substantially axially parallel arranged cooling plate, wherein the discharge-facing end of the cooling plate projects approximately obliquely outward approximately at the level of the end of the discharge volume.
  • an angle of 45 ⁇ 20 ° and a length of the second section, which is dimensioned such that the upper edge of the deflection component ends approximately at the level of the electrode head, are suitable.
  • a further deflection component can also be assigned to the second power supply.
  • this second deflection component is not seated on the second pinch. It is more effective if it is at least 5 mm from the second seal.
  • an efficient effect is realized in the second deflection component in that it consists of at least one metal sheet, which is arranged transversely to the axis of the reflector. This high efficiency is due to the fact that in the region of the second deflection component, the diameter of the reflector is already significantly wider than in the vicinity of the vertex.
  • the second power supply is connected to a massive return line.
  • the lamp is designed for general lighting purposes. Accordingly, it is designed for a lifetime of at least 2500 hrs. In this case, a particularly high degree of compactness is achieved in particular by the fact that both electrical connections are arranged in the region of the vertex.
  • the return line is guided close to the discharge vessel back to the apex to keep the shading as low as possible.
  • a particularly compact light is realized by the return line ends in the fixture.
  • the lamp according to the invention also achieves a lifetime of at least 2500 hours in vertical operation in a compact lamp, with optimum design
  • the luminaire with suitable cooling devices has a service life of at least 4500 hours.
  • the vertical operation enables a particularly high luminaire efficiency.
  • the light color is neutral white, well suited for the highest color rendering requirements neutral white de luxe NDL with a color temperature of about 4100 to 4400 K and a Ra of at least 84.
  • the lamp according to the invention is also suitable for indirect lighting, for example with mirror projector systems, in which a high luminous flux is required.
  • the cooling devices are designed so that they allow a maximum temperature gradient between upper and lower film, in particular their discharge-remote ends, of 150 ° C in operation. Furthermore, the cooling devices are designed so that they guarantee a maximum temperature of the lamp in operation of at most 390 ° C.
  • photoactive metal halide fillers contain sodium as a constituent. This can be achieved high luminous efficiencies and the desired color components.
  • a high sodium content leads to increased corrosion of the discharge vessel, although it is usually made of quartz glass. Therefore, the proportion of Na is often relatively low, and in particular completely or partially supplemented or replaced by thallium, cesium or common rare earth metals such as Dy, Hm or Tm.
  • the ends of the discharge vessel coated to the top of the electrode this is especially true for neutral white fillings with color temperature of 4000 to 4800 K. overall, thereby the temperature of the cold spot, but also increases the final film temperature and the wall load so that they reach optimum values.
  • rather high-wattage lamps in particular 1700 to 2000 W and more, fillings with little or no Na content are preferably used. Since these lamps are significantly more heat-stressed, a matting of bruising is particularly recommended here. This makes it possible to limit the temperature of the lamp to a maximum of 350 ° C even in a narrow light. This applies to both horizontal and vertical burning position.
  • the temperature at the end of the film should therefore in any case cover the area of the outer end of the film.
  • it extends to the end of the pinch. Inward, towards the discharge, it can extend at least up to the middle of the film, under certain circumstances also significantly beyond, for example, to the inner end of the film.
  • Typical distances between the electrode tips are 25 to 35 mm for particularly compact luminaires, but also distances up to 100 mm or more are possible.
  • At least one thermal cooling device is mounted in the luminaire so that it causes as little shading as possible. This requires a possible near-axis arrangement of the cooling devices.
  • An elegant means of thermal influence is an open apex of the reflector, so that cool air can penetrate from below into the reflector. This air can then pass past the lower bruise.
  • the cooling device is realized by a fan and through openings in the apex with cover. Thus, different conductance can be adjusted, depending on the particular design of the reflector.
  • a deflection component which is attached directly to the lower first pinch. It consists of spring plate and can be clipped or pushed onto the pinch and be provided with a barb acting tongue. It can then simply be applied to the lamp before it is installed in the luminaire.
  • this is a heat sink, which is substantially parallel to the axis and ends in the amount of bruising.
  • the cooling effect is particularly effective in that the second section of the cooling plate protrudes from the axis at the height of the pinch.
  • the deflection component may be a separate component of the luminaire, which is equipped with a holding device and which surrounds the first seal slightly spaced.
  • Additional cooling may be provided at the second end of the discharge vessel.
  • the end of the pinch from which the power supply leaks to the outside. This forms unwanted cracks or capillaries, which can lead to leakage.
  • the additional cooling above the second pinch for example, at a distance of about 5 to 15 mm, attached.
  • a cooling plate with Ableitrippen transverse to the axis is advantageous.
  • the heat dissipation is further improved by the fact that the return is solid, so that it can act as a holder itself.
  • a rod with a diameter of at least 5 mm is suitable.
  • it should be made of corrosion-resistant molybdenum.
  • FIG. 1 is schematically shown a 2000 W high pressure discharge lamp 1 without outer bulb with a length of about 190 mm, as for example in U.S. Patent 5,142,195 is described in more detail. It is intended for use in reflectors, being arranged axially to the reflector axis.
  • the discharge vessel 2 of quartz glass defines a longitudinal axis X and is designed as a barrel body whose generatrix is a circular arc.
  • the discharge volume is about 20 cm 3 .
  • the rod-shaped tungsten electrodes 4 with a deferred helix as the head are axially aligned at the two ends of the discharge vessel in bruises 3.
  • the electrodes 4 are attached to foils 8 in each case in the pinch 3a, 3b, where external power supply lines 7 attach.
  • a ceramic base 5 is secured with putty 6.
  • the discharge vessel 2 contains a filling of a noble gas, mercury and metal halides.
  • the first end of the discharge volume is provided with a Cyprusstaukalotte 9 zirconia.
  • the dome 9 extends around the pinch edge 21 in such a way that its discharge-facing end 10 ends with the tip of the electrode.
  • the head of the electrode here still includes a pushed onto the tip coil.
  • the discharge-facing end 13 of the coating is located approximately 2 mm from the pinch edge.
  • the lower first pinch 3a is additionally provided with a matting 11, which extends from the outer end of the pinch 20 to the middle of the film up to about 70% of the film length.
  • the inner end of the matting is designated 14.
  • the upper second pinch 3b is also provided with a matting 12. However, this extends from the outer end of the pinch 20 to beyond the inner end of the film to near the pinch edge.
  • the inner end of the matting is designated 19.
  • the light color Daylight is realized by the filling.
  • the upper pinch is limited solely by the matting to 390 ° C maximum temperature.
  • the lower bruise has a shortened matting (axial length is 35 mm) and the coating 9. These lift together the Temperature of the cold spot, which is located near the lower squish edge 21, as far as possible. Matting and coating together determine the temperature distribution on the shaft 23 of the electrode. An optimum uniform temperature distribution delays the corrosion of the shaft by halogens that are part of the filling. In this connection, it has proved to be advantageous to use iodine alone or both bromine and iodine as halogen, whereby a bromine / iodine ratio of at most 1.45 is favorable.
  • the uniform temperature distribution allows the use of thin pins as a shaft (0.5 to 1 mm in diameter), which can be embedded more tightly in the quartz glass during squeezing and reduce the volume of the capillaries.
  • a thin shaft must be compatible with the design of the halogen cycle process, especially by careful choice of the bromine / iodine ratio as shown above.
  • Such thin shafts also limit the heat dissipation, so that at this point an additional heat accumulation is created, which prevents the formation of a metal halide swamp.
  • the reflector coating is reduced to a small axial length, which reduces the shading.
  • the maximum extent is up to about the tip of the electrode, but preferably it extends at most to the beginning of the head of the electrode. Under certain circumstances, the coating can even be omitted completely, if the shaft can be sufficiently thin dimensioned.
  • a relatively narrow coating also reduces the wall load caused thereby. Desirable is a value of the wall load of at least 50 and at most 70 W / cm 2 .
  • FIG. 2 an embodiment of the deflection component 15 is shown. She is hollow inside. It is composed of an approximately parallelepiped axially parallel to the axis of the lamp extending first portion 16, at its upper end a funnel-shaped widened second portion 17 is seated, which extends approximately to the level of the electrode head. The angle of the slope is about 45 °. On the two broad sides of the first section tongues 18 (only one is visible) punched out, which are anchored to elevations at the pinch of the lamp.
  • FIG. 3 shows a side view of a lamp, which consists essentially of the lamp 1 and the reflector 25 and a base part 24. Insignificant others Housing parts are omitted - .
  • the lamp 1 is held in the apex of the reflector by a holding device 33, which surrounds the lower end of the first pinch and is seated on the base part 24.
  • the holding device further receives the return 27, which holds on a sleeve 26, the upper pinch.
  • the return 27 is connected to the upper outer power supply 7, which is designed as a strand.
  • the base part 24 also has contacts 32.
  • the luminaire further comprises a cooling device at the lower end, in that openings 34 in the base circulate the air flow originating from a fan 31, which is deflected by the deflecting part 15. Further slots 35 allow the airflow to exit again at the socket-side end.
  • the deflecting member 15 is mounted on the lower pinch 3a, in particular by means of the tongues 18 (not visible).
  • the power supply 7 is so massive that it carries a circular sleeve 30, which acts as an additional cooling plate.
  • the cuff acts here as an active heat dissipation, which is attached about 10 mm behind the end of the upper second pinch on the power supply 7.
  • An alternative is a cooling plate assembly of three sheets, which are transverse to the axis of the reflector in a row.
  • the deflecting component 15 'here is not attached to the pinch 3a, but a separate part which is fixed in the receptacle 22, and is slightly spaced from the pinch 3a.
  • the deflection is made of spring steel.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung geht aus von einer Leuchte mit einer Kühlluft-Umlenkomponenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um eine Umlenkkomponente für eine Leuchte mit Metallhalogenidlampen mit zweiseitiger Quetschung, vor allem mit hoher Leistung.
  • Stand der Technik
  • Derartige Lampen sind grundsätzlich aus der EP 391 283 und EP 451 647 bekannt. Sie eignen sich für horizontale und vertikale Anordnung in einem Reflektor.
  • Aus der DE-A 38 29 156 ist eine gattungsgemäße Lampe bekannt, die horizontal in eine zugeordnete Leuchte eingebaut ist.
  • EP 117 8510 zeigt eine solche Lampe mit kühlung.
  • Darstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchte mit einer Umlenkkomponente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die die Lebensdauer der Lampe in der Leuchte auch bei ungünstiger Brennlage verlängert.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Leuchte, die eine Umlenkkomponente sowie einen Reflektor umfasst, wobei der Leuchtenwirkungsgrad möglichst hoch ist, und gleichzeitig die Lebensdauer sehr hoch ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Im einzelnen wird eine Umlenkkomponente vorgestellt, die sich besonders im Zusammenwirken mit einer Hochdruckentladungslampe, die eine Metallhalogenidfüllung besitzt, für den vertikalen Betrieb in einer Leuchte eignet. Diese Hochdruckentladungslampe hat als Merkmale ein längsgestrecktes Entladungsgefäß, das eine axiale Symmetrieachse definiert und das zweiseitig durch Abdichtungen, beispielsweise Quetschungen oder Einschmelzungen, verschlossen ist und ein Entladungsvolumen umschließt, wobei sich zwei Elektroden auf der Achse gegenüberstehen, und das eine ionisierbare Füllung aus Quecksilber, Edelgas und Metallhalogeniden enthält, sowie Stromzuführungen, die mit den Elektroden über Folien verbunden sind und die an den Enden des Entladungsgefäßes austreten. Typisch nimmt die Lampe eine Leistung von wenigstens 600 W auf.
  • Beim Einbau in eine Leuchte haben derartige Lampe oft Probleme mit der Lebensdauer infolge ungleichmäßiger thermischer Belastung. Dies gilt vor allem auch bei vertikalnaher Ausrichtung, wobei die Lampe nicht mehr als 45° von der Vertikalen abgelenkt ist.
  • Typisch wird daher bisher versucht, mittels eines Ventilators eine Zwangskühlung der Leuchte zu bewerkstelligen. Der Ventilator ist in der Nähe des Sockels angebracht. Sein Luftstrom erreicht die Lampe durch Schlitze im Gehäuse. Betriebstechnisch wäre erwünscht, dass das Ende der Lampe, das den cold spot beherbergt, aufgeheizt wird, während das entgegengesetzte wärmere Ende im Bereich der zweiten Abdichtung gekühlt wird, so dass eine möglichst gute Isothermie erzeugt wird. Der Ventilator bewirkt jedoch genau den gegenteiligen Effekt. Die Luft streicht vornehmlich an der ersten, unteren Abdichtung vorbei und kühlt diese, anstatt sie zu erwärmen. Der Luftstrom streicht an der Lampe entlang und erreicht schließlich die zweite, obere Abdichtung und kühlt diese, aber weit weniger effektiv als die erste Abdichtung.
  • Erfindungsgemäß wird daher eine Umlenkkomponente bereitgestellt, die einen der Abdichtung der Lampe angepassten ersten Abschnitt besitzt, der diese ersten Abdichtung eng umgibt, und einen zweiten davon schräg nach außen abstehenden Abschnitt, der so gewählt ist, dass er einerseits den Luftstrom von der unteren Hälfte des Entladungsvolumens abhält und ihn nur zur oberen Hälfte hinlenkt. Gleichzeitig aber soll die Länge des zweiten Abschnitts so kurz gewählt sein, dass er nicht zu einer Abschattung des Entladungsbogens führen kann.
  • Das Entladungsgefäß ist der einzige Kolben der Lampe und weist typisch für den axialen Einbau in einen Reflektor eine axial asymmetrische reflektierende Beschichtung an einem ersten Ende des Entladungsvolumen auf in einem begrenzten Bereich, der die kälteste Stelle einschließt. Bevorzugt ist die Beschichtung eine metallische oder nichtmetallische Schicht, insbesondere aus Zirkonoxid.
  • Typisch erstreckt sich die Beschichtung entladungszugewandt bis zur Spitze der Elektrode. In einer anderen Ausführungsform genügt es, wenn sie sich bis zum Beginn des Kopfes oder lediglich auf der Abdichtung erstreckt. Der Kopf ist oft eine Kugel oder eine Wendel.
  • Typisch erstreckt sich die Beschichtung entladungsabgewandt bis zur Folie. Die Ausgestaltung der Beschichtung hängt jedoch letztlich von den Details wie Füllungszusammensetzung, gewünschte Farbtemperatur und thermische Belastung in der Leuchte ab.
  • Zur Verbesserung des thermischen Haushalts kann ein Teil der beiden Quetschungen mattiert sein, wie an sich bekannt. Dabei ist bevorzugt die Mattierung eine durch Sandstrahlen oder Ätzen aufgerauhte Schicht.
  • Als Bestandteil der Füllung sind insbesondere Metallhalogenide aus der Gruppe der Elemente Na, TI, Cs und Seltenerdmetalle geeignet, da sich mit ihnen eine Farbtemperatur von mindestens 4000 K gut einstellen lässt.
  • Bevorzugt wird die Lampe in einer Leuchte in vertikaler Brennlage betrieben, wobei die kälteste Stelle (T) am tiefsten Punkt gelegen ist.
  • Die Hochdruckentladungslampe ist dadurch besonders kompakt gestaltet, dass das Entladungsgefäß (2) der einzige Kolben ist.
  • Die Hochdruckentladungslampe können vorteilhaft Elektroden mit Schaft und Kopf aufweisen, bei denen die Schäfte einen Durchmesser von höchstens 1 mm besitzen.
  • Die Erfindung ist auf eine Leuchte mit der eingangs geschilderten Hochdruckentladungslampe und der Umlenkkomponente gerichtet. Dabei weist die Leuchte einen konkaven, rotationssymmetrischen Reflektor mit einer optischen Achse auf, die mit der Lampenachse übereinstimmt, einem Scheitel, der im Bereich, wo die optische Achse den Reflektor schneidet, offen ist und eine Haltevorrichtung für das erste Ende des Entladungsgefäßes enthält, wobei die Leuchte im Bereich dieses ersten Endes die Umlenkkomponente, die als Kühlvorrichtung für die Lampe wirkt, aufweist.
  • Dabei ist eine vorteilhafte Ausführungsform, dass die Kühlvorrichtung ein im wesentlichen achsparallel angeordnetes Kühlblech ist, wobei das entladungszugewandte Ende des Kühlblechs etwa in Höhe des Endes des Entladungsvolumens schräg nach außen absteht. Geeignet ist insbesondere ein Winkel von 45 ± 20° und eine Länge des zweiten Abschnitt, die so bemessen ist, dass die Oberkante der Umlenkkomponente etwa in Höhe des Elektrodenkopfes endet.
  • Insbesondere kann außerdem eine weitere Umlenkkomponente der zweiten Stromzuführung zugeordnet sein. Vorteilhaft sitzt diese zweite Umlenkkomponente nicht an der zweiten Quetschung. Effektiver ist es, wenn sie zumindest einen Abstand von 5 mm von der zweiten Abdichtung hat. Vorteilhaft wird eine effiziente Wirkung bei der zweiten Umlenkkomponente dadurch realisiert, dass sie aus mindestens einem Blech besteht, das quer zur Achse des Reflektors angeordnet ist. Diese hohe Effektivität liegt daran, dass im Bereich der zweiten Umlenkkomponente der Durchmesser des Reflektors bereits deutlich breiter als in der Nähe des Scheitels ist.
  • Vorteilhaft ist die zweite Stromzuführung an eine massive Rückleitung angeschlossen.
  • Insbesondere ist die Leuchte für Zwecke der Allgemeinbeleuchtung ausgelegt. Entsprechend ist sie für eine Lebensdauer von mindestens 2500 Std. ausgelegt.. Dabei wird ein besonders hoher Grad an Kompaktheit insbesondere dadurch erreicht, dass beide elektrische Anschlüsse im Bereich des Scheitels angeordnet sind.
  • Besonders vorteilhaft ist die Rückleitung eng am Entladungsgefäß vorbei zurück zum Scheitel geführt um die Abschattung möglichst gering zu halten. Eine besonders kompakte Leuchte wird realisiert indem die Rückleitung in der Haltevorrichtung endet.
  • Die erfindungsgemäße Lampe erreicht auch bei vertikalem Betrieb in einer kompakten Leuchte eine Lebensdauer von mindestens 2500 Std., bei optimaler Auslegung der Leuchte mit geeigneten Kühlvorrichtungen beträgt die Lebensdauer mindestens 4500 Std. Der vertikale Betrieb ermöglicht einen besonders hohen Leuchtenwirkungsgrad.
  • Für Anwendungen in Räumen oder in der Dämmerung ist die Lichtfarbe neutralweiß, für höchste Anforderungen an die Farbwiedergabe neutralweiß de luxe NDL gut geeignet mit einer Farbtemperatur von etwa 4100 bis 4400 K und einem Ra von wenigstens 84.
  • Die erfindungsgemäße Lampe ist auch für indirekte Beleuchtung, beispielsweise mit Spiegelwerfersystemen geeignet, bei der ein hoher Lichtstrom gefordert ist.
  • Sie eignet sich für ein neuartiges modulares Leuchtenkonzept, bei dem eine gegebene Lampe unterschiedlichen speziell gestalteten Leuchten angepasst werden kann, indem die Beschichtung auf der Lampe optimiert und indem ggf. entsprechende Umlenkkomponenten in der Leuchte bereitgestellt werden. Somit können Brennlage, Lichtfarbe und Leistung der Lampe ideal auf die Randbedingungen der Leuchte angepasst werden.
  • Die Kühlvorrichtungen sind so gestaltet, dass sie im Betrieb ein maximales Temperaturgefälle zwischen oberer und unterer Folie, insbesondere deren Entladungsabgewandten Enden, von 150 °C gestatten. Des weiteren sind die Kühlvorrichtungen so gestaltet, dass sie eine maximale Temperatur der Lampe im Betrieb von höchstens 390 °C garantieren.
  • Häufig beinhalten lichtaktive Metallhalogenid-Füllungen Natrium als Bestandteil. Damit lassen sich hohe Lichtausbeuten sowie die gewünschten Farbanteile erreichen. Andererseits führt ein hoher Natrium-Anteil zu verstärkter Korrosion des Entladungsgefäßes, obwohl es meist aus Quarzglas hergestellt ist. daher ist der Anteil des Na oft relativ gering, und insbesondere ganz oder teilweise durch Thallium, Cäsium oder übliche Seltenerdmetalle wie Dy, Hm oder Tm ergänzt oder ersetzt.
  • Bevorzugt werden bei eher kleinwattigen Lampen, insbesondere 600 bis 1600 W, die Enden des Entladungsgefäßes bis hinein zur Spitze der Elektrode beschichtet, dies gilt vor allem für neutralweiße Füllungen mit Farbtemperatur von 4000 bis 4800 K. insgesamt wird dadurch die Temperatur des cold spot, aber auch die Folienendtemperatur und die Wandbelastung erhöht, so dass sie optimale Werte erreichen. Bevorzugt werden bei eher hochwattigen Lampen, insbesondere 1700 bis 2000 W und mehr, Füllungen mit wenig oder gar keinem Anteil an Na verwendet. Da diese Lampe deutlich stärker wärmebelastet sind, ist hier eine Mattierung der Quetschungen besonders empfehlenswert. Dadurch gelingt es, auch in einer engen Leuchte die Temperatur der Lampe auf maximal 350 °C zu begrenzen. Dies gilt sowohl für horizontale als auch vertikale Brennlage.
  • Besonders kritisch ist die Temperatur am Folienende. Die Mattierung sollte daher auf jeden Fall den Bereich des äußeren Folienendes umfassen. vorteilhaft erstreckt sie sich bis zum Ende der Quetschung. Nach innen, zur Entladung hin, kann sie sich mindestens bis zu Mitte der Folie erstrecken, unter Umständen auch deutlich darüber hinaus, beispielsweise bis zum inneren Ende der Folie.
  • Typische Abstände zwischen den Elektrodenspitzen liegen bei 25 bis 35 mm für besonders kompakte Leuchten, aber auch Abständen bis zu 100 mm oder mehr sind möglich.
  • Bei derart kompakten Leuchten bilden Lampe und Reflektor ein einziges thermisches System, das den Anforderungen der Lampe, insbesondere eine maximale Temperatur von 390 °C, gerecht werden muss. zu diesem Zweck ist in der Leuchte mindestens eine thermische Kühlvorrichtung so angebracht, dass sie möglichst wenig Abschattung hervorruft. Dies erfordert eine möglichst ächsnahe Anordnung der Kühlvorrichtungen.
  • Ein elegantes Mittel zur thermischen Beeinflussung ist ein offener Scheitel des Reflektors, so dass kühle Luft von unten in den Reflektor eindringen kann. Diese Luft kann dann an der unteren Quetschung vorbeistreichen. Insbesondere ist die Kühlvorrichtung durch einen Lüfter und durch Öffnungen im Scheitel mit Abdeckung realisiert. Damit können unterschiedliche Leitwerte eingestellt werden, je nach spezieller Ausgestaltung des Reflektors.
  • Eine Erhöhung des Leitwerts wird dabei durch eine Umlenkkomponente erzielt, die an der unteren ersten Quetschung direkt angebracht ist. Sie besteht aus Federblech und kann auf die Quetschung aufgeclipst oder aufgeschoben werden und mit einer als Widerhaken wirkenden Zunge versehen sein. Sie kann dann einfach auf die Lampe aufgebracht werden, bevor diese in der Leuchte eingebaut wird. Beispielsweise ist dies ein Kühlblech, das im wesentlichen achsparallel verläuft und in Höhe der Quetschung endet. Besonders effektiv ist der Kühleffekt dadurch, dass der zweite Abschnitt des Kühlbleches in Höhe der Quetschung von der Achse absteht.
  • Alternativ kann die Umlenkkomponente separater Bestandteil der Leuchte sein, die mit einer Haltevorrichtung ausgestattet ist und die die erste Abdichtung etwas beabstandet umgibt.
  • Eine zusätzliche Kühlung kann am zweiten Ende des Entladungsgefäßes angebracht sein. Hier ist jedoch erstaunlicherweise weniger die Quetschung gefährdet, sondern das Ende der Quetschung, aus dem die Stromzuführung nach außen austritt. Hier bilden sich unerwünschte Risse oder Kapillaren aus, die zur Undichtigkeit führen können. Um dies zu vermeiden ist die zusätzliche Kühlung oberhalb der zweiten Quetschung, beispielsweise in einem Abstand von etwa 5 bis 15 mm, angebracht. Es ist insbesondere ein Kühlblech mit quer zur Achse stehenden Ableitrippen vorteilhaft.
  • Vorteilhaft ist die Wärmeableitung noch dadurch verbessert, dass die Rückführung massiv gestaltet ist, so dass sie selbst als Halterung wirken kann. Dafür eignet sich ein Stab mit einem Durchmesser von mindestens 5 mm. Er sollte insbesondere aus korrosionsbeständigem Molybdän sein.
  • Figuren
  • Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
  • Figur 1
    eine Metallhalogenidlampe in Seitenansicht;
    Figur 2
    ein Ausführungsbeispiel einer Umlenkkomponente;
    Figur 3
    ein Ausführungsbeispiel einer Leuchte in Seitenansicht;
    Figur 4
    ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Leuchte in Seitenansicht.
    Beschreibung der Zeichnungen
  • In Figur 1 ist schematisch eine 2000 W Hochdruckentladungslampe 1 ohne Außenkolben mit einer Länge von ca. 190 mm dargestellt, wie sie beispielsweise in US-PS 5 142 195 näher beschrieben ist. Sie ist für den Einsatz in Reflektoren bestimmt, wobei sie axial zur Reflektorachse angeordnet wird.
  • Das Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas definiert eine Längsachse X und ist als Tonnenkörper ausgeführt, dessen Erzeugende ein Kreisbogen ist. Das Entladungsvolumen ist etwa 20 cm3. Die stabförmigen Wolfram-Elektroden 4 mit aufgeschobener Wendel als Kopf sind an den beiden Enden des Entladungsgefäßes in Quetschungen 3 axial ausgerichtet. Die Elektroden 4 sind an Folien 8 jeweils in der Quetschung 3a, 3b befestigt, an denen äußere Stromzuführungen 7 ansetzen. Am entladungsfernen Ende 20 der Quetschung 3 ist ein Keramiksockel 5 mit Kitt 6 befestigt. Das Entladungsgefäß 2 enthält eine Füllung aus einem Edelgas, Quecksilber sowie Metallhalogeniden. Das erste Ende des Entladungsvolumens ist mit einer Wärmestaukalotte 9 aus Zirkonoxid versehen.
  • Die Kalotte 9 erstreckt sich um die Quetschkante 21 herum, und zwar so, dass ihr entladungszugewandtes Ende 10 mit der Spitze der Elektrode endet. Der Kopf der Elektrode umfasst hier noch eine auf die Spitze aufgeschobene Wendel. Das entladungsabgewandte Ende 13 der Beschichtung liegt ungefähr in 2 mm Abstand von der Quetschkante.
  • Die untere erste Quetschung 3a ist zusätzlich mit einer Mattierung 11 versehen, die sich vom äußeren Ende der Quetschung 20 bis über die Mitte der Folie bis zu etwa 70 % der Folienlänge erstreckt. Das innere Ende der Mattierung ist mit 14 bezeichnet.
  • Auch die obere zweite Quetschung 3b ist mit einer Mattierung 12 versehen. Diese erstreckt sich jedoch vom äußeren Ende der Quetschung 20 bis über das innere Ende der Folie hinaus bis nahe an die Quetschkante. Das innere Ende der Mattierung ist mit 19 bezeichnet.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtfarbe Daylight durch die Füllung realisiert. Dabei wird die obere Quetschung allein durch die Mattierung auf 390°C maximaler Temperatur begrenzt. Die untere Quetschung weist eine verkürzte Mattierung (axiale Länge ist 35 mm) sowie die Beschichtung 9 auf. Diese heben zusammen die Temperatur des cold spot, der sich in der Nähe der unteren Quetschkante 21 befindet, soweit wie möglich an. Mattierung und Beschichtung legen zusammen die Temperaturverteilung am Schaft 23 der Elektrode fest. Eine optimale möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung verzögert die Korrosion des Schaftes durch Halogene, die Bestandteil der Füllung sind. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erweisen, Jod allein oder sowohl Brom als auch Jod als Halogen einzusetzen, wobei ein Verhältnis Brom/Jod von höchstens 1,45 günstig ist. Insbesondere liegt es bei etwa 0,6 bis 1,2. Dadurch wird der Abtrag am Schaft minimiert und trotzdem eine gute Maintenance des Lichtstroms (85 % nach 2500 Std. Brenndauer) erreicht. Die gleichmäßige Temperaturverteilung erlaubt den Einsatz dünner Stifte als Schaft (0,5 bis 1 mm Durchmesser), die sich beim Quetschen dichter in das Quarzglas einbetten lassen und das Volumen der Kapillaren verringern. Ein derart dünner Schaft muss mit der Auslegung des Halogenkreisprozesses verträglich sein, insbesondere durch sorgfältige Wahl des Brom/Jod-Verhältnisses wie oben dargestellt. Derart dünne Schäfte beschränken zudem die Wärmeableitung, so dass an dieser Stelle ein zusätzlicher Wärmestau entsteht, der das Entstehen eines Metallhalogenid-Sumpfes verhindert. Dadurch wird die Reflektorbeschichtung auf eine geringe axiale Länge reduziert, die die Abschattung vermindert. Die maximale Ausdehnung ist bis etwa zur Elektrodenspitze, bevorzugt reicht sie jedoch höchstens bis zum Beginn des Kopfes der Elektrode. Unter Umständen kann die Beschichtung sogar ganz entfallen, wenn der Schaft ausreichend dünn dimensioniert werden kann. Eine relativ schmale Beschichtung senkt außerdem die damit hervorgerufene Wandbelastung. Erwünscht ist ein Wert der Wandbelastung von mindestens 50 und höchstens 70 W/cm2.
  • In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Umlenkkomponente 15 gezeigt. Sie ist innen hohl. Sie ist aufgebaut aus einem etwa quaderförmigen achsparallel zur Achse der Lampe verlaufenden ersten Abschnitt 16, an dessen oberen Ende ein trichterförmig aufgeweiteter zweiter Abschnitt 17 sitzt, der etwa bis in Höhe des Elektrodenkopfes reicht. Der Winkel der Schräge ist etwa 45°. Auf den beiden Breitseiten des ersten Abschnitts sind Zungen 18 (nur eine ist sichtbar) ausgestanzt, die an Erhebungen an der Quetschung der Lampe verankert sind.
  • Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer Leuchte, die im wesentlichen aus der Lampe 1 und dem Reflektor 25 sowie einem Sockelteil 24 besteht. Unwesentliche weitere Gehäuseteile sind weggelassen-. Die Lampe 1 ist im Scheitel des Reflektors durch eine Haltevorrichtung 33 gehaltert, die das untere Ende der ersten Quetschung umschließt und am Sockelteil 24 aufsitzt. Die Haltevorrichtung nimmt ferner die Rückführung 27 auf, die über eine Manschette 26 die obere Quetschung haltert. Die Rückführung 27 ist mit der oberen äußeren Stromzuführung 7, die als Litze gestaltet ist, verbunden. Das Sockelteil 24 besitzt außerdem Kontakte 32.
  • Die Leuchte umfasst ferner eine Kühlvorrichtung am unteren Ende, indem Öffnungen 34 im Sockel den von einem Ventilator 31 stammenden Luftstrom zirkulieren lassen, der durch das Umlenkteil 15 abgelenkt wird. Weitere Schlitze 35 gestatten dem Luftstrom, wieder am sockelseitigen Ende auszutreten. Das Umlenkteil 15 ist auf der unteren Quetschung 3a befestigt, insbesondere mittels der Zungen 18 (nicht sichtbar).
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform (Figur 4) ist zum einen die Stromzuführung 7 so massiv, dass sie eine kreisförmige Manschette 30, die als zusätzliches Kühlblech wirkt, trägt. Die Manschette wirkt hier als aktive Wärmeableitung, die etwa 10 mm hinter dem Ende der oberen zweiten Quetschung an der Stromzuführung 7 angebracht ist. Eine Alternative ist eine Kühlblechanordnung aus drei Blechen, die quer zur Achse des Reflektors hintereinander stehen.
  • Die Umlenkkomponente 15' ist hier nicht an der Quetschung 3a befestigt, sondern ein separates Teil, das in der Aufnahme 22 befestigt ist, und etwas beabstandet von der Quetschung 3a ist. Im allgemeinen ist die Umlenkkomponente aus Federblech gefertigt.

Claims (7)

  1. Leuchte, die eine Längsachse definiert, mit einer Hochdruckentladungslampe (1), bei der ein Entladungsgefäß der einzige Kolben ist, wobei das Entladungsgefäß axial ausgerichtet ist und zwei Abdichtungen besitzt, wobei die Leuchte ein Gehäuse mit einen konkaven, rotationssymmetrischen Reflektor (25) aufweist, und mit einer Scheitelöffnung am Ende des Reflektors ausgestattet ist, in dessen Bereich eine Haltevorrichtung (33) für die erste Abdichtung des Entladungsgefäßes angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte ferner im Bereich der ersten Abdichtung eine Kühlluft-Umlenkkomponente (15) aufweist, wobei diese Kühlluft-Umlenkkomponente hohl ist und aus zwei Abschnitten besteht, wobei der erste Abschnitt ein hohlzylindrisches Teil ist, das achsparallel ausgerichtet ist, während ein zweiter, sich daran anschließender Abschnitt gegen die Achse schräg nach außen geneigt ist.
  2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft-Umlenkkomponente aus Federblech gefertigt ist.
  3. Leuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Abschnitt mindestens eine Zunge ausgestanzt ist, die als Haltemittel dient.
  4. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft-Umlenkkomponente direkt auf der ersten Abdichtung befestigt ist.
  5. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft-Umlenkkomponente ein separates Teil ist, das mit einem Gehäuseteil verbunden ist, insbesondere mit der Haltevorrichtung.
  6. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchte im Bereich der zweiten Abdichtung eine zusätzliche Kühlvorrichtung aufweist.
  7. Leuchte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung aus mindestens einem Kühlblech besteht, das quer zur Achse der Leuchte angeordnet ist.
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