专利名称:使至少一个Hg-低压放电灯运行的运行仪器和方法
技术领域:
本发明涉及一种使至少一个包括第一和第二电极线圈的Hg-低压放电灯运行的运行仪器,其具有用于连接电源的输入端;用于连接至少一个Hg-低压放电灯的输出端; 用于提供参量的装置,该参量与Hg-低压放电灯中的Hg-蒸汽压力相关;微控制器,其与用来提供与Hg-蒸汽压力相关参量的装置连接并且与运行仪器的输出端连接,并设计用于在输出端处提供用于使至少一个Hg-低压放电灯运行的信号,其中该信号通过至少一个取决于与Hg-蒸汽压力相关的参量灯运行参数来表征。本发明还涉及一种对应的方法用于使至少一个Hg-低压放电灯运行。
背景技术:
由现有技术可知,确定一种Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力,以便在控制Hg-低压放电灯时对其进行考虑。通过在灯泡或者发光体上设置温度传感器,间接地由温度测定出 Hg-蒸汽压力。优选地,温度传感器布置在所谓冷点(Cold-spot)附近或者直接布置在其上。在汞齐灯中,温度传感器优选地设置在汞齐支座附近。为了进行控制,温度传感器与控制装置、例如与所谓的DALI-单元连接,该单元将对于灯运行所需的参数传输给电子预接装置。控制装置也可以直接集成在电子预接装置中。然而使用温度传感器带来以下的缺点如果冷点位于一个标出的位置上,那么例如可以利用适合的导热膏将温度传感器设置在该位置上。因此虽然可以确定在这个位置上的温度,那么根据合适地校准可以间接得到存在的Hg-蒸汽压力,但是这样的测量系统具有不期望的惰性,通过温度传感器和放电容器的热传导和热容而产生这种惰性。因此使Hg-蒸汽压力的确定延时。其次,冷点的准确位置可以取决于一个Hg-低压放电灯的使用条件而变化特别危险的是经受暂时气流的应用;在外界温度很低,例如< _20°C的应用;或者其中使灯动态运行的场合,其中尤其是,例如> 90%额定消耗功率的微调光状态与例如< 10%额定消耗功率的强调光状态交替。根据调光过程的初始状态和持续时间可以使冷点的位置出现移动。举例来说只是列举出所谓采用散热脚技术(Kaltfu β technik)的T5灯,其中在冷却放电容器时,冷点从灯座边缘的初始位置移动到灯中心。不了解冷点的位置,就不能精确地确定Hg-蒸汽压力,从而不能预定可靠的或者准确的灯运行参数。因而不能保证灯的可靠运行。
发明内容
本发明的目的因此在于,提供一种运行仪器以及一种方法,其可以使一种Hg-低压放电灯取决于Hg-蒸汽压力实现可靠运行。该目的通过一种具有权利要求1的特征所述的运行仪器以及一种具有权利要求 12的特征所述的方法来实现。
本发明基于以下认识,即可以从Hg-低压放电灯的发射光谱推断出Hg-蒸汽压力。 发射光谱可以被无接触地确定,从而排除了热传导和热容的影响。因此可以消除(除了所参与的元器件的加工时间之外的)时间滞后。另一方面可以在一些地点标出发射光谱,这些地点很大程度上不受Hg-蒸汽压力的影响。换句话说,没有必要(除了在测定冷点温度时由于冷点的移动)改变标出发射光谱的位置。这种地点可以更确切地说固定地选择。因此Hg-蒸汽压力可以快速和准确地测定,从而可以确保灯的可靠运行。特别有利的是,根据本发明的方法的反应时间比在具有温度传感器的系统中更短。因此可以测定Hg-低压放电灯的可靠的运行参数。对于对汞齐灯来说,其中在现有技术中必须了解汞齐的蒸汽压力与一个温度参照点的关系,而这在本发明中可以取消。检测发射光谱的装置因而可以与发光体固定连接。在更换灯的时候(灯一定安装在发光体中), 因此仅仅在与灯连接的温度传感器时才需要附加的布线工作。由装置提供的参量因此通过微控制器对应于Hg-低压放电灯中的Hg-蒸汽压力。 在对于这种Hg-蒸汽压力的反应中,微控制器输出用于使Hg-低压放电灯运行的信号,该信号调节至少一个用于控制Hg-低压放电灯的灯运行参数,通过该参数可以影响Hg-蒸汽压力以及与其相关的参量。至少一个灯运行参数优选地涉及到至少一个Hg-低压放电灯的至少一个电极线圈的加热、特别是预加热和/或持久加热和/或附加加热。因此可以优化Hg-低压放电灯的效率,由此可以使Hg-低压放电灯实现一种特别保护资源的运行。微控制器优选设计用于确定能预定的Hg-线和/或Ar-线和/或发光材料发射线和/或惰性气体线、特别是Kr-和/或Xe-线的发射强度,并且进行评估,至少用于确定至少一个Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力。如以下还要更准确地叙述的那样,不同的发射强度或者说其相互关系允许不同的表达内容。在不同的环境条件下,不同的发射强度可能是至关重要的。如果设计了同一个微处理器来评估差别最大的发射强度,那么可以得到一大部分或者甚至所有可能的表达内容,并在使Hg-低压放电灯运行时加以考虑。特别是在环境温度非常低时,能较差地评估Hg-发射光谱。在这样的温度范围中,因此优选地评估Ar-线。特别优选地设计微控制器,确定Hg-线在405nm和/或436nm和/或546nm和/ 或579nm时的发射强度的关系,和/或在764nm时确定Ar-线,并且进行评估,至少用于确定至少一个Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力。在此涉及了特别重要的发射强度,从而可以特别简单而可靠地实现对Hg-蒸汽压力的表述。微处理器优选地特别设计用于确定Hg-线在436nm和Hg-线在405nm时的发射强度的关系,并且进行评估,至少用于确定至少一个Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力。用于检测发射光谱的装置优选地包括光谱计。特别优选地在此考虑二极管阵列光谱计。在本发明的一种优选的实施形式中,用于检测发射光谱的装置包括至少一个传感器,该传感器根据至少一个能定的光谱范围来调整。换句话说,不是绝对必须要有光谱计; 更确切地说一个至少设计用于对感兴趣的发射光谱进行检测的光谱传感器就足够了。因此本发明可以特别成本低廉地进行转换。用于检测发射光谱的装置可以与至少一个Hg-低压放电灯连接。然而该装置可以,如前所述那样,也仅仅与发光体连接,Hg-低压放电灯装配在该发光体中。
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上述第一变体的优点在于,可以特别精确地预定发射光谱的接收位置,然而带来的缺点是,在更换灯的时候有附加的接线费用。在上述第二变体中没有该接线费用,但是发射光谱的接收位置并不能完全如同在上述第一变体中那样精确地预先确定。特别优选地设计微控制器,在运行仪器的输出端处提供一个引起寿命结束 (End-of-life)断开的信号。同样可以通过评估确定的发射强度来探测灯寿命的结束。因此灯寿命的结束可以特别简单地由此识别,即Ar-线在764nm时增加,而Hg-强度一般减小。因此可以探测和断开低汞的、其基本气体放电仍存在的灯,以避免不必要的能量耗费。微控制器此外可以设计用于取决于至少一个Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力控制至少一个对于至少一个Hg-低压放电灯的热量管理来说至关重要的构件、特别是帕尔贴元件、通风装置、加热装置、冷却装置,。因此可以以特别简单的形式和方式来监测和调节灯的温度,从而使灯可以在一个优选的温度范围中运行。由此例如可以延长灯的寿命。特别优选地,用于提供与至少一个Hg-低压放电灯中的Hg-蒸汽压力相关的参量的装置,设计用于提供与多个Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力相关的参量,其中对于每个 Hg-低压放电灯将分别,布置在各自Hg-低压放电灯的光路中的光导体设计为光接收装置, 其中每个光导体,特别通过多路转换器与用于检测发射光谱的装置连接。这可以实现利用一个唯一用于检测发射光谱的装置使多个Hg-低压放电灯运行。因此可以特别成本低廉地实现。其它优选的实施形式由从属权利要求得出。参照根据本发明的运行仪器所介绍的优选实施形式和其优点,只要能够应用的话,就相应地适合于根据本发明的方法。根据本发明的方法的一种特别优选的改进设计方案允许对确定的Hg-低压放电灯的色度坐标(Farbort)的移动进行预测。这种认识在应用于舞台照明、日光控制的领域中时,在调光时以及在其中能通过空调设备影响温度的空间中是特别重要的。在此在现有技术中已经公开了在应用RGB-传感器的条件下色度坐标的确定以及对其移动的预测。然而在本发明中,在应用一个唯一的传感器、确切地说光谱传感器的条件下可以测定Hg-蒸汽压力并且对色度坐标移动进行预测,而在现有技术中为此需要两种传感器,也就是温度传感器和RGB-传感器。在一种优选的改进设计方案中,实施以下步骤在运行仪器输出处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,确定与第一 Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力相关的第一参量;在运行仪器输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,确定、特别是测量在与第一 Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力相关的第一参量时的至少一个与色度坐标相关的参量;在运行仪器输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻t2,确定与第二 Hg-低压放电灯的Hg-蒸汽压力相关的参量,并且最终由下列参量计算至少一个在温度为T2和电压为U2的时刻t2与第一 Hg-低压放电灯的色度坐标相关的参量在温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,第一 Hg-低压放电灯的、与色度坐标相关的相应参量;和在温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,第一 Hg-低压放电灯的、与Hg-蒸汽压力相关的第一参量;以及在温度为T2和电压为U2的时刻t2,第二 Hg-低压放电灯的、与Hg-蒸汽压力相关的第二参量。当然可以设计上面已经提到的、用于实施这些方法步骤的微处理器。
现在根据附图对本发明的实施例在下面进行详细说明。图中示出图1是不同的Hg-线基于405nm时的Hg-线的发射强度与冷点温度之间的相关性;图2是根据本发明的运行仪器的结构的示意图;图3是彩色为红色、绿色、蓝色的发射强度与冷点温度之间的曲线;图4是红色、绿色和蓝色光的发射强度与435nm时Hg-线的和404nm时Hg-线的强度关系的相关性的曲线;图5是用于说明以根据本发明的方法为基础计算色度坐标移动的信号流程图的示意图。
具体实施例方式图1表示了在436,764,365和546nm时的Hg-发射光谱基于405nm时的Hg-发射光谱与Hg-低压放电灯的冷点上温度之间的相关性的曲线。如同明显可识别的,在温度区域上出现明显的变化,从而反之可以从两个发射线的关系的确定值推断出Hg-低压放电灯的温度和进而Hg-蒸汽压力。在436nm时的发射强度与405nm时Hg-线的强度的关系明显地是特别适合的。图2表示了一种根据本发明的运行仪器10的结构的示意图。例如画出了 Hg-低压放电灯12,其中可以识别第一电极14a以及第二电极14b,它们对峙地布置在灯泡16中。 大致相对于灯泡16中心地布置了第一光波导体18a的进入孔,因此由Hg-低压放电灯12 发出的光进入到光波导体18a中。光波导体18a优选地装配在没有表示出的、其中布置有 Hg-低压放电灯12的发光体中。另外的光波导体18b至18d可以相应地参照其它Hg-低压放电灯布置。光波导体18a至18d在连接位置20上与导线22连接,该导线与光谱计M 的输入端连接。在连接位置20上设有多路转换器,以便使分别希望的光导体18a至18d与优选地设计成光导体的导线22连接。光谱计M包括棱镜或者光栅沈,用于将通过光导体 22输入的光分解成其光谱成分。在棱镜对面布置了光电二极管阵列观,其与线扫描相机30 连接,其中线扫描相机一行的像素是10M。作为结果得到结果光谱32,其在此示意性地经过波长表示。该结果光谱32被输送给包括微控制器38的电子预接装置34,以便评估发射强度、特别是其关系。评估的一个重点涉及测定的Hg-蒸汽压力,该Hg-蒸汽压力相应于存储在微控制器中的控制规则被转换成至少一个用于控制Hg-低压放电灯12的灯运行参数,如通过箭头36简略表示的那样。图3表示了绿光G、蓝光B和红光R的发射强度与Hg-低压放电灯的冷点上温度的相关性的曲线。如可识别的,存在与温度的明显相关性。图4表示了绿光G、蓝光B和红光R的发射强度与436nm时Hg-线的和405nm时 Hg-线的发射强度的关系的相关性的示意图。这里也给出了一种重要的关系。因而总结地指出在图3和4中所表示的相关性可以用作其它方法步骤的基础。 特别适合的是可以应用这些相关性,以便对于确定的Hg-低压放电灯Lal联系不同的参数, 特别是时间、温度或者工作电压来预测色度坐标移动。相应的方法在图5的信号流程图中示意性示出。
方法以步骤100开始。在步骤110中,利用Hg-低压放电灯La2开始调整程序,这个灯特别是与Hg-低压放电灯Lal的类型相同。对此,在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻tl, 以及在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻t2确定灯La2的发射光谱。得到的光谱然后被分解成适合的光谱范围S2i,从而可以确定这些范围的发射强度与Hg-蒸汽压力的相关性。运行指数i以1开始并且以η结束。例如将光谱分解成单个的发光材料的光谱范围,并且在例如405nm,435nm时分解成可见的Hg-辐射的光谱范围。在步骤120中对于Hg-低压放电灯La2的单个的光谱范围S2i计算出三原色值 X2i,对于在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,在相同的运行条件和同一个光谱范围时,同样也计算出三原色值Y2和Z2。在步骤130中对于Hg-低压放电灯La2的分光谱S2i的三原色值X2i,对于在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻t2,在相同的运行条件时,同样也计算出三原色值Y2i和Z2i。在步骤140中由选择的光谱范围中确定一个与Hg-蒸汽压力相关的参量。对于在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,该参量用Pl表示,对于在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻t2,该参量用P2表示。接着确定一个数学函数f(P),以便说明位于tl和t2之间,Tl和T2之间以及Ul和U2之间的运行状态。在步骤150中,对于在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,确定灯Lal的发射光谱。得到的光谱然后被分解成适合的光谱范围Sli,该光谱范围Sli和 S2i的光谱范围相同。运行指数i以1开始并且以η结束,与S2i的运行指数相同。在步骤160中,对于在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,计算出Hg-低压放电灯Lal的分光谱Sli的三原色值Xli。在相同的运行条件下同样计算出三原色值Yli和Zli。在步骤170中,对于在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,计算出Hg-低压放电灯Lal的三原色值XI。这通过在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl经过运行指数i = 1至n,将所有三原色值Xli相加实现。相应地适用于 Yl 禾口 Zl。在步骤180中,对于在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,由确定的三原色值XI,Yl和Zl来确定灯Lal的色度坐标XOl和yOl。在步骤190中,对于在运行仪器的输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,由灯Lal的光谱范围Sli确定与Hg-蒸汽压力相关的参量pi。在步骤200中,然后联系在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻 t2与Hg-蒸汽压力相关的参量p2,对于光谱范围Sli,计算出Hg-低压放电灯Lal的三原色值Xli。对此应用了光谱范围的、在步骤160中对于在温度为Tl和电压为Ul的时刻tl测量的三原色值Xli,和来自单个的光谱范围的函数f(p2,S2i)和一个函数f(pl,S2i)的相关性。在步骤210中,对于在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻t2,计算出Hg-低压放电灯Lal的三原色值XI。这通过在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2时刻t2经过运行指数i = 1至n,将所有三原色值Xli相加实现。对于三原色值Yl和Zl接着进行相应的计算。在步骤220中,对于在运行仪器的输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻t2,由确定的三原色值XI,Yl和Zl确定色度坐标XOl和yOl。方法在步骤230中结束。
权利要求
1.一种用于使至少一个包括第一电极线圈(14a)和第二电极线圈(14b)的Hg-低压放电灯(1 运行的运行仪器,具有-用于连接电源的输入端;-用于连接至少一个Hg-低压放电灯(12)的输出端;-用于提供参量的装置(M),所述参量与所述Hg-低压放电灯(1 中的Hg-蒸汽压力相关;-微控制器(38),所述微控制器与用来提供与所述Hg-蒸汽压力相关的所述参量的所述装置04)连接并且与所述运行仪器的所述输出端连接,并设计用于在所述输出端处提供用于使至少一个Hg-低压放电灯(12)运行的信号,其中所述信号通过至少一个取决于与所述Hg-蒸汽压力相关的所述参量的灯运行参数来表征,其特征在于,用于提供所述与至少一个Hg-低压放电灯(1 中的所述Hg-蒸汽压力相关的参量的所述装置04)包括至少一个用于检测至少能预定的光谱范围中的发射光谱的装置(18a, 20,26,观,30),其中所述用于检测发射光谱的装置(18a,20,26,观,30)包括有至少一个布置在至少一个所述Hg-低压放电灯(1 的光路中的采光装置(18a)。
2.根据权利要求1所述的运行仪器,其特征在于,至少一个灯运行参数涉及到至少一个Hg-低压放电灯(12)的至少一个电极线圈(14a;14b)的加热、特别是预加热和/或持久加热和/或附加加热。
3.根据权利要求1或2所述的运行仪器,其特征在于,所述微控制器(38)设计用于确定能预定的Hg-线、和/或Ar-线和/或发光材料发射线和/或惰性气体线、特别是Kr-和 /或Xe-线的发射强度,并且进行评估,至少用于确定至少一个Hg-低压放电灯(12)的所述 Hg-蒸汽压力。
4.根据权利要求3所述的运行仪器,其特征在于,所述微控制器(38)设计用于确定所述Hg-线在405nm和/或436nm和/或546nm和/或579nm时的发射强度的关系,和/或在764nm时确定Ar-线,并且进行评估,至少用于确定至少一个Hg-低压放电灯(12)的所述Hg-蒸汽压力。
5.根据权利要求4所述的运行仪器,其特征在于,所述微处理器设计用于确定Hg-线在436nm和Hg-线在405nm时的发射强度的关系,并且进行评估,至少用于确定至少一个 Hg-低压放电灯的所述Hg-蒸汽压力。
6.根据上述权利要求中任一项所述的运行仪器,其特征在于,所述用于检测发射光谱的装置包括光谱计04)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的运行仪器,其特征在于,所述用于检测发射光谱的装置(18a,20,26,观,30)包括至少一个传感器,所述传感器根据至少一个能预定的光谱范围来调整。
8.根据上述权利要求中任一项所述的运行仪器,其特征在于,所述用于检测发射光谱的装置04)与至少一个Hg-低压放电灯(1 连接。
9.根据上述权利要求中任一项所述的运行仪器,其特征在于,所述微控制器(38)设计用于,在所述运行仪器的所述输出端处提供引起寿命结束断开的信号。
10.根据上述权利要求中任一项所述的运行仪器,其特征在于,所述微控制器(38)此外设计用于取决于至少一个Hg-低压放电灯(12)的所述Hg-蒸汽压力控制至少一个对于至少一个Hg-低压放电灯(1 的热量管理来说至关重要的构件、特别是帕尔贴元件、通风装置、加热装置、冷却装置。
11.根据上述权利要求中任一项所述的运行仪器,其特征在于,用于提供与至少一个 Hg-低压放电灯(1 中的所述Hg-蒸汽压力相关的参量的所述装置,设计用于提供与多个 Hg-低压放电灯(1 的所述Hg-蒸汽压力相关的参量,其中对于每个Hg-低压放电灯(12) 将分别布置在各自Hg-低压放电灯(12)的光路中的光导体(18a;18b,18c ; 18d)设计为光接收装置,其中每个光导体,特别通过多路转换器00)与所述用于检测发射光谱的装置连接。
12.一种用于利用运行仪器使至少一个Hg-低压放电灯(1 运行的方法,所述Hg-低压放电灯包括第一电极线圈(14a)和第二电极线圈(14b),所述运行仪器具有用于连接电源的输入端;用于连接至少一个Hg-低压放电灯(12)的输出端;用于提供参量的装置 (M),所述参量与所述Hg-低压放电灯(1 中的Hg-蒸汽压力相关;微控制器(38),所述微控制器与用于提供与所述Hg-蒸汽压力相关的所述参量的所述装置04)连接并且与所述运行仪器的所述输出端连接,并设计用于在所述输出端处提供用于使至少一个Hg-低压放电灯(12)运行的信号,其中所述信号通过至少一个取决于与所述Hg-蒸汽压力相关的所述参量的灯运行参数来表征,其特征在于以下步骤a)将至少一个采光装置(18a)布置在至少一个Hg-低压放电灯(1 的光路中;b)借助于布置在至少一个Hg-低压放电灯(12)的所述光路中的至少一个采光装置 (18a),检测至少能预定的光谱范围的发射光谱;和c)由检测到的所述发射光谱确定与至少一个Hg-低压放电灯(1 的所述Hg-蒸汽压力相关的所述参量。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括有以下步骤dl)在所述运行仪器的所述输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,确定与所述第一 Hg-低压放电灯(1 的所述Hg-蒸汽压力相关的第一参量;d2)在所述运行仪器的所述输出端处的温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,确定、特别是测量在与所述第一 Hg-低压放电灯(1 的所述Hg-蒸汽压力相关的所述第一参量时的至少一个与色度坐标(XI,Yl, Zl)相关的参量;d3)在所述运行仪器的所述输出端处的温度为T2和电压为U2的时刻t2,确定与所述第二 Hg-低压放电灯(1 的所述Hg-蒸汽压力相关的参量;d4)由下列参量计算至少一个在温度为T2和电压为U2的时刻t2与所述第一 Hg-低压放电灯(12)的所述色度坐标(XI ;Yl ;Zl)相关的参量在温度为Tl和电压为Ul的时刻 tl,所述第一 Hg-低压放电灯(12)的、与所述色度坐标(XI ;Yl ;Zl)相关的相应参量;和在温度为Tl和电压为Ul的时刻tl,所述第一 Hg-低压放电灯(12)的、与所述Hg-蒸汽压力相关的第一参量;以及在温度为T2和电压为U2的时刻t2,第二 Hg-低压放电灯(12)的、 与所述Hg-蒸汽压力相关的第二参量。
全文摘要
本发明涉及一种至少一个包括第一电极线圈(14a)和第二电极线圈(14b)的Hg-低压放电灯(12)的运行仪器,该运行仪器具有用于提供参量的装置(24),该参量与Hg-低压放电灯(12)中的Hg-蒸汽压力相关;微控制器(38),其提供用于使至少一个Hg-低压放电灯运行的信号,其中该信号通过至少一个取决于与Hg-蒸汽压力相关的参量的灯运行参数来表征,其中用于提供与Hg-蒸汽压力相关的参量的装置(24)包括有至少一个用于检测至少能预定的光谱范围中的发射光谱的装置(18a,20,26,28,30),其中用于检测发射光谱的装置(18a,20,26,28,30)包括布置在至少一个Hg-低压放电灯(12)的光路中的采光装置(18a)。本发明还涉及一种相应的方法。
文档编号H05B41/36GK102239749SQ200980148682
公开日2011年11月9日 申请日期2009年12月1日 优先权日2008年12月5日
发明者拉尔夫·霍克, 罗格·亨特, 阿明·康拉德, 马丁·萨考 申请人:欧司朗有限公司