[0001] Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
[0002] Als Vorschaltgeräte für solche Hochdruckentladungslampen mit Metallhalogenidfüllungen
werden in zunehmendem Maß vollelektronische Schaltungen verwendet, die die Lampen
mit einem Rechteckstrom versorgen. Dies ermöglicht einen flickerfreien Betrieb der
Hochdruckentladungslampen. Außerdem weist ein solches elektronisches Vorschaltgerät
ein weit geringeres Gewicht als ein konventionelles Vorschaltgerät mit Drossel auf.
[0003] Bei Betrieb der Metallhalogenidhochdruckentladungslampen mit einem niederfrequenten
Rechteckstrom kommt es zu Schallemissionen im Hörbereich, die Pegelwerte über 40 dBA
erreichen können. Die Schallwellen werden durch Resonanzen im üblicherweise zylinder-,
kugel- oder ellipsoidförmigen Innenraum des Entladungsgefäßes, die bei der Wechselwirkung
der Oberwellen des Rechteckstroms mit dem Plasma im Entladungsgefäß entstehen, erzeugt.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, durch konstruktive Maßnahmen diese störenden Schallemissionen
zu reduzieren, um einen universellen Einsatz solcher Lampen zu gewährleisten.
[0005] Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine
vorteilhafte Ausgestaltung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.
[0006] Ausgehend von den oben aufgeführten bekannten Formen für den Entladungsgefäß-Innenraum
werden ganz unterschiedliche Gefäßformen untersucht. Dabei zeigte sich, daß die Schallemissionen
stark reduziert werden können, wenn das Entladungsgefäß im Innern eine Gestalt besitzt,
die im Mittelbereich der Mantelfläche eines Kreiszylinders und im Übergangsbereich
zum jeweiligen Gefäßschaft der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels entspricht,
wobei die Bodenfläche des gedachten Kegels der Mitte des Gefäßes zugewandt ist. Optimale
Ergebnisse werden erhalten, wenn der Übergangswinkel an der Innenwand vom kreiszylindrischen
Mittelbereich zum jeweiligen kegelförmigen Übergangsbereich zwischen 120 und 160°
liegt. Übersteigt der Winkel den Höchstwert, so ergeben sich sehr tiefe Toträume hinter
den Elektroden, die zu einer Herabsetzung der "Cold-Spot"-Temperatur führen, und die
Farbtemperatur des von der Lampe abgegebenen Lichts ansteigen lassen.
[0007] Der Durchmesser des Innenraums im Bereich des Kreiszylinders muß so bemessen sein,
daß an der Innenwand bei Betrieb der Lampe ca. 950 °C herrschen. Ist der Durchmesser
größer, so steigt die Farbtemperatur; ist der Durchmesser kleiner, so kommt es zu
einer vorzeitigen Entglasung und damit zu einem Ausfall der Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe.
Als Richtwert für die Länge des kreiszylindrischen Mittelteils kann ungefähr die Bogenlänge
angenommen werden.
[0008] Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.
- Figur 1
- zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe
- Figur 2
- zeigt in einem Diagramm die Schallemission im Bereich zwischen 6 und 20 kHz bei einer
herkömmlichen und einer neuen erfindungsgemäßen Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe für
den Einsatz in Film- und Fernsehleuchten dargestellt. Die Lampe 1 besteht aus einem
rotationssymmetrischen Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas, an dessen beiden in der Achse
liegenden Enden je ein Schaft 3, 4 aus Quarzglas angeschmolzen ist. In die Schäfte
3, 4 ist jeweils eine Molybdän-Dichtungsfolie 5, 6 eingeschmolzen, wobei an dem dem
Entladungsgefäß 2 zugewandten Ende der Folie 5, 6 eine stiftförmige Elektrode 7, 8
aus Wolfram angeschweißt ist. Die anderen Enden der Dichtungsfolien 5, 6 sind elektrisch
mit den Sockeln 9, 10 vom Typ SFa 21-12 verbunden, die über die freien Enden der Schäfte
3, 4 gesteckt und mittels Kitt befestigt sind.
[0009] Das Innere des Entladungsgefäßes 2 weist einen kreiszylindrischen Mittelbereich 11
und - zu den Schäften 3, 4 hin - jeweils einen Übergangsbereich 12, 13 auf, der die
Gestalt eines Kreiskegels besitzt.
[0010] In der folgenden Tabelle sind die inneren Abmessungen des Entladungsgefäßes für eine
2500 W- und eine 4000 W-Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe, wie sie in Figur
1 wiedergegeben ist, zusammengestellt:
| Leistungsaufnahme der Lampe |
2500 W |
4000 W |
| Länge l₁ des zylinderförmigen Mittelbereichs 11 |
18 mm |
35,5 mm |
| Länge l₂ der kegelförmigen Übergangsbereiche 12, 13 |
12 mm |
15 mm |
| Innendurchmesser d₁ des zylinderförmigen Mittelbereichs 11 |
27 mm |
28 mm |
| Übergangswinkel α vom zylinderförmigen Mittelbereich 11 zum |
|
|
| jeweiligen kegelförmigen Übergangsbereich 12, 13 |
145° |
145° |
| Elektrodenabstand |
14 mm |
34 mm |
| Gesamtlänge der Lampe |
355 mm |
405 mm |
[0011] In Figur 2 ist der Schallpegel in dB für die im Entladungsgefäß erzeugten Schallemissionen
im Frequenzbereich zwischen 6 und 20 kHz bei einer herkömmlichen Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe
von 2500 W Leistungsaufnahme mit ellipsoidförmigem Entladungsgefäß-Innenraum (Kurve
I) und einer erfindungsgemäßen Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe (Kurve II)
von ebenfalls 2500 W Leistungsaufnahme, wie in Figur 1 dargestellt, aufgezeigt. Beide
Lampen wurden dabei mit einem Rechteckstrom von 100 Hz betrieben. Die Schallemissionen
bei der neuen Lampe liegen im Bereich zwischen 8 und 20 kHz um durchschnittlich 6
bis 7 dB unter denen der herkömmlichen Lampe.
1. Hochdruckentladungslampe (1) mit einem rotationssymmetrischen Entladungsgefäß (2)
aus Quarzglas, an dessen beiden in der Rotationsachse liegenden Enden jeweils ein
Gefäßschaft (3, 4) aus Quarzglas angesetzt ist, in den mittels einer Dichtungsfolie
(5, 6) eine Elektrode (7, 8) gasdicht eingeschmolzen ist, und das Entladungsgefäß
(2) eine Füllung aus zumindest einem Metallhalogenid, einem Edelgas und Quecksilber
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung von Schallemissionen im Entladungsgefäß
(2) bei Betrieb der Lampe (1) mit einem niederfrequenten Rechteckstrom im Bereich
zwischen 50 Hz und 1 kHz die Innenwand des Entladungsgefäßes (2) eine Gestalt besitzt,
die im Mittelbereich (11) der Mantelfläche eines Kreiszylinders und im Übergangsbereich
(12, 13) zum jeweiligen Gefäßschaft (3, 4) der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels
entspricht, wobei die Bodenfläche des Kreiskegels dem Mittelbereich (11) zugewandt
ist.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangswinkel
an der Innenwand vom kreiszylindrischen Mittelbereich (11) zum jeweiligen kegelförmigen
Übergangsbereich (12, 13) zwischen 120 und 160° liegt.
