DE1932172A1 - Kuehlvorrichtung - Google Patents

Description

Sony Corporation, Tokyo/Japan

Kühlvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für Quecksilber-Lichtbogenlampen oder dergleichen, insbesondere auf eine Vorrichtung zur Wasserkühlung einer linienförmigen Lichtquelle.

Für die Herstellung von Farbbildröhren werden Lichtquellen hoher Helligkeit benötigt. Für diesen Zweck sind Quecksilber-Lichtbogenlampen weithin in Gebrauch; sie benötigen jedoch eine Kühleinrichtung, wenn eine hohe Helligkeit gewünscht wird. Die Kühlung erfolgt im allgemeinen entweder durch Luftkühlung oder durch Wasserkühlung. Die Wasserkühlung ist zwar sehr wirksam, wirft jedoch hinsichtlich der Konstruktion der Kühlvorrichtung gewisse Probleme auf, führt ferner zu Schwierigkeiten beim Auswechseln der Lichtquelle sowie zu einer Ungleichmäßigkeit in der Lichtstärke; letztere ist durch Luftblasen im Kühlwasser bedingt, die sich auf die Oberfläche der Quecksilber-Lichtbogenlampe sowie auf ein Glasfenster des Kühlwassertanks auflegen. Da sich das Kühlwasser erwärmt, ist die Erzeugung solcher Gasblasen unvermeidlich.

Die Kühlvorrichtung benötigt ferner ein Fenster, beispielsweise aus Glas, welches das von der Quecksilber-Lichtbogenlampe emittierte Licht hindurchläßt. An diesem Fenster tritt eine Totalreflexion des Lichtes auf, was einen Lichtverlust mit sich bringt. Da ferner das Licht nacheinander

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durch Wasser, Glas und Luft hindurchtritt, die einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen, ergibt sich eine virtuelle Verschiebung der Lichtquelle.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Mängel der bekannten Ausführungen eine Kühlvorrichtung so auszubilden, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers in dem Bereich, in welchem keine Gasblasen vorhanden sein sollen, vergrößert wird.

Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse mit einer Einlaßleitung zur Einführung von Kühlwasser, eine Lichtquelle, sowie eine Auslaßleitung zur Abführung des Kühlwassers aus dem Gehäuse vorgesehen sind, daß ferner eine mit der Auslaßleitung in Verbindung stehende und die Lichtquelle enthaltende Leitung vorhanden ist, weiterhin ein transparentes Fenster, durch das die Lichtstrahlung der Lichtquelle nach außen fällt, und daß schließlich eine mit der Einlaßleitung in Verbindung stehende Düse vorhanden ist, die einen Kühlwasserstrahl in die Nähe des Fensters richtet.

Das aus der Düse austretende Kühlwasser strömt infolge- dessen am Fensterteil entlang und entfernt alle im Kühlwasser vorhandenen Luftblasen vom Fenster.

Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zeichnet sich infolgedessen durch eine sehr gleichförmige Lichtstärke aus. Vorteilhaft 1st weiterhin, daß die Lichtquelle ohne Schwierigkeit ausgewechselt werden kann. Weiterhin werden Lichtverluste sowie eine Verschiebung der effektiven Lage der Lichtquelle vermieden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 ein Schema zur Erläuterung des optischen Drückens eines Parbphosphorschirmes;

Fig. 2 eine Schemadarstellung einer bekannten Kühleinrichtung.einer Quecksilber-Lichtbogenlampe;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung;

Fig. k eine Seitenansicht der Kühlvorrichtung gemäß Fig. 3;

Fig. 5 und 6 Schnitte längs der Linien V-V bzw. VI-VI der Fig. 3.

Bei Farbbildröhren des Chromatron- oder Trinitron-Systems wird eine Gitteranordnung, die aus einer Vielzahl paralleler Gitterelemente, beispielsweise Metalldrähte oder in einer Richtung in vorgegebenen Abständen gespannten Streifen besteht, gegenüber dem Farbphosphorschirm angeordnet. Ein auf den Phosphorschirm durch die Gitterelemente gerichteter Elektronenstrahl trifft auf den Schirm an vorgegebenen Stellen, die einer bestimmten Farbe entsprechen, auf.

Der Phosphorschirm der Farbbildröhre dieser Ausführung besteht aus einer Anzahl von Phosphorstreifen, die jeweils Rot?, Grün- und Blaulicht aussenden und aufeinanderfolgend in einer wiederkehrenden zyklischen Reihenfolge in einer Richtung angeordnet sind, die Ihre Längsrichtung unter einem rechten Winkel kreuzt.

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Zur Herstellung eines solchen aus den erläuterten Phosphorstreifen bestehenden Phosphorschirmes wird vorzugsweise ein optisches Druckverfahren verwendet, wobei diese Phosphorschichten nacheinander unter Verwendung einer optischen Maske oder eines Gitters, das ein vorgegebenes Muster aufweist, als Überzug aufgetragen werden.

Anhand von Fig. 1 sei dieses optische Druckverfahren kurz erläutert. Ein Phosphorschlamm 2, der beispielsweise aus einem Rotfarbe emittierenden Phosphor und einem lichtempfindlichen Bindemittel zusammengemischt ist, wird auf die ganze Innenfläche des Fensters 1 des Röhrenmantels einer Farbbildröhre aufgetragen, wenn auf dieser Innenfläche ein Farbphosphorschirm erzeugt werden soll. Eine optische Maske 3, deren optisches Muster dem schließlich erzeugten Muster der erwähnten roten Phosphorstreifen des Farbphosphorschirmes entspricht, wird gegenüber dem Fenster 1 angeordnet. Hinter der optischen Maske 3 wird eine Lichtquelle 4 vorgesehen.

Dann wird der auf die Innenfläche des Fensters 1 aufgebrachte Phosphorschlamm 2 durch die optische Maske 3 durch Licht von der Lichtquelle 4 belichtet, so daß sich in dem Schlamm ein latentes Bild des optischen Musters der Maske 3 bildet. Hiernach wird die Innenfläche des Fensters 1 einem Entwicklungsvorgang ausgesetzt, so daß sich rotfarbige Phosphorstreifen eines vorgegebenen Musters bilden. Diese Vorgänge werden in gleicher Weise mit Phosphor anderer Farben, beispielsweise mit Grünfarbe und Blaufarbe emittierendem Phosphor, wiederholt, bis auf dem Fenster 1 ein vollständiger Phosphorschirm erzeugt ist.

In diesem Falle ist die Lichtquelle 4 üblicherweise eine Quecksilber-Lichtbogenlampe. Die Lichtquelle k soll vorzugsweise eine lineare Lichtquelle sein, die sich in Längsrichtung

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der schließlich gebildeten Phosphorstreifen erstreckt, so daß eine gleichförmige Belichtung der Phosphorstreifen und damit deren Leuchtfähigkeit Über ihre ganze Länge erreicht wird.

Eine Quecksilber-Lichtbogenlampe mit einem linearen Leuchtteil und großer Helligkeit besitzt naturgemäß einen kleinen Röhrendurchmesser, der den Erwärmungswert pro Flächeneinheit der Röhrenfläche vergrößert und damit eine wirksame Wärmeabstrahlung von der Röhrenoberflache erfordert. Das Wasserkühlverfahren hält man für eine wirksame Wärmeabführung. Dabei ist jedoch stets Luft im Kühlwasser enthalten und erzeugt Blasen, die auf der Oberfläche der Quecksilber-Lichtbogenlampe oder auf dem Fensterglas eines Beleuchtungsfensters der Kühlvorrichtung aufliegen. Da sich die Luft im Kühlwasser durch die Wärme der Quecksilber-Lichtbogenlarape ausdehnt, wachsen die Blasen zusammen und werden größer. Wenn demgemäß die Blasen auf der Oberfläche der Quecksilber-Lichtbogenlampe aufliegen, wird im Bereich der Blasen keine wirksame Kühlung der Lampenoberflache erzielt; die Wärmestrahlung wird durch die Luft in den Blasen unterbrochen. Infolgedessen wird die von der Quecksilber-Lichtbogenlampe erzeugte Wärme nicht wirksam abgestrahlt; die Lampenröhre wird lokal auf eine hohe Temperatur erhitzt, was zu Spannungen in der Röhre und schließlich zur Explosion führt. Wenn ferner die Blasen auf dem Glasfenster liegen, das das Licht der Quecksilber-Lichtbogenlampe nach außen hindurchläßt, so wird das Lampenlicht durch die Blasen gebrochen, was eine Ungleichmäßigkeit in der Lichtstärke zur Folge hat. Die Verwendung einer solchen Quecksilber-Lichtbogenlampe zum optischen Drucken des Farbphosphorschirmes resultiert in einem nicht gleichmäßigen Druckergebnis. Wenn das Fenster auf der oberen Seite des Kühltankes angeordnet ist, steigen die erhitzten Blasen auf und bleiben an dem Fenster, so daß der erläuterte Nachteil in noch stärker ausgeprägter Form auftritt.

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Bei den üblichen Kühlvorrichtungen ist das Glasfenster 9 eines Kühltankes 8, in dem sich eine Quecksilber-Lichtbogenlampe A befindet und durch den Kühlwasser hindurchtritt, mit einer Glasplatte versehen (vgl. Fig. 2). In einem solchen Falle werden daher Lichtstrahlen 10 von der Quecksilber-Lichtbogenlampe Ί durch die Glasplatte 9 gebrochen (wie mit voll ausgezogenen Linien veranschaulicht). Dadurch ergibt sich gesehen von der durch das Licht beleuchteten Ebene 11 aus vor der Lichtquelle 4 eine virtuelle Lichtquelle 12.

Im Falle des optischen Drückens zur Herstellung des Farbphosphorschirmes ist die Lichtquelle k beispielsweise an der Stelle des AblenkungsZentrums eines Elektronenstrahles angeordnet; die Verwendung einer Lichtquelle, die mit einer Kühleinrichtung entsprechend Fig. 2 ausgerüstet ist, führt infolgedessen zu Nachteilen, wie der Schwierigkeit in der Lageanordnung der Lichtquelle sowie der mangelnden Gleichförmigkeit der Lichtstärke.

Auf der Innenfläche der Glasplatte 9 wird ferner eine Totalreflexion in dem Bereich verursacht, in dem ein großer Einfallwinkel des von der Lichtquelle 4 abgestrahlten Lichtes vorhanden ist; durch diese Totalreflexion wird das auf die Ebene 11 fallende effektive Licht verringert.

Die Fig. 3 bis 6 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das die aufgezeigten Mängel der bekannten Ausführungen vermeidet. Ein Kühltank 20 besitzt einen rohrförmigen Hohlraum 20c, dessen Achse X-X im wesentlichen in horizontaler Richtung liegt und in dem eine Lichtquelle, beispielsweise eine Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 angeordnet ist.

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Etwa Im Zentrum des RAumes 20c des Kühltankes 20 ist längs der Achse X-X eine zylindrische Kühlwasserleitung 21 angeordnet, die aus einem transparenten Material, beispielsweise Quarzglas mit gleichförmiger Dicke hergestellt ist; in dieser Leitung 21 ist die Lichtquelle Ί angeordnet. Ein Lichtfenster 22 ist auf der Oberseite des Kühltankes 20 an einer der Lichtquelle 4 gegenüberliegenden Stelle angeordnet; ein zylindrisches transparentes Fensterglas 23, das beispielsweise aus Quarzglas besteht und eine gleichförmige Stärke aufweist ist mit dem Fenster 22 um die Achse X-X wasserdicht unter Verwendung von Dichtungen 2k verbunden. Für das Fensterglas 23 sind Halterungen 25 vorgesehen. Der Tank 20 enthält einen Einlaßkanal 26 zur Einführung des Kühlwassers in den Raum 20c und einen Auslaßkanal 27 zur Abführung des Kühlwassers aus dem Tank 20. Vorzugsweise werden der Einlaßkanal 26 und der Auslaßkanal 27 auf einer Seite 20a des Tankes 20 angeordnet. Der Auslaßkanal 27 ist auf der unteren Seite des Tankes 20, insbesondere unterhalb des Kanales 21 vorgesehen.

In der Nähe des Scheitels der zylindrischen Oberfläche des transparenten Fensterglases 23 ist auf der Seite 20a des Raumes 20c des Tankes 20 eine Düse 28 vorgesehen, die sich in dichtung der Achse X-X öffnet, mit der Kühlwasser-Einlaßleitung 26 in Verbindung steht, und das Kühlwasser, das. durch die Leitung 26.zugeführt wird, in Strahlform längs des transparenten Fensterglases 23 ausspritzt.

Die Auslaßleitung 27 steht mit der Leitung 21 an einem Ende 21a in Verbindung. Zur Verbindung der Einiaßleitung 26 mit der Düse 28 und des einen Endes 21a der Leitung. 21 mit der Auslaßleitung 27 ist an den Endteilen 20a des Tankes 20 längs der Achse X-X ein Rohrstück 29 vorgesehen, dessen Kanal 29a wasserdicht mit dem Ende 21a der Leitung 21 In Verbindung 3teht.An Stellen, die der Einlaßleitung 26 und

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der Auslaßleitung 27 am Umfang des Rohrteiles 29 gegenüberliegen, sind ringförmige Nuten 30, 31 vorgesehen. Sie sind voneinander in Verbindung mit der Innenwand des Kühltanks 20 wasserdicht isoliert und weiterhin auch von dem Raum 20a des Tanks 20 abgeschlossen. Ringdichtungen 32, 33 isolieren die " Nuten 30, 31 voneinander sowie die Ringnut 31 gegenüber dem Raum 20c des Tanks 20. Die Ringnut 30 steht mit der Kühlwasser-Einlaßleitung 26 und der Düse 28 in Verbindung. Im Rohrteil 29 befindet sich eine radiale öffnung 34, die mit der Ringnut 31 in Verbindung steht. Das andere Ende 21b der Leitung 21 mündet in den Raum 20c des Kühltanks 20. Eine Lichtquelle, nämlich die Quecksilber-Lichtbogenlampe 4, die

Ψ gekühlt werden soll, ist in der Leitung 21 längs der X-X-Achse angeordnet. Die Elektrodenanschlüsse ¹Ia, 4b an beiden Enden der Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 sind elektrisch an beiden Enden 20a, 20b des Tanks 20 herausgeführt. Zur mechanischen Halterung der Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 ist ein leitfähiger Stab 35 in den Rohrteil 29 eingesetzt und erfaßt das vordere Ende mit dem Anschluß 4a. In den Kopf des Stabes 35 ist eine leitfähige Einstellschraube 37 eingeschraubt. Eine leitfähige Feder 36 hält den Stab 35 in federndem Anschlag mit dem Anschluß 4a. Die Einstellschraube 37 wird als äußerer Anschluß an Masse benutzt. Der andere Anschluß ¹Jb der Quecksilber-Lichtbogenlampe ist durch eine öffnung 40 im Endteil 20b des Tanks 20 nach außen geführt und mit einem Leiter 38 verbunden. Der Anschluß 4b der Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 ist wenigstens in dem Bereich, der in den Tank 20 eingesetzt ist, von einem Isolierrohr 39 abgedeckt. Dieses Isolierrohr 39 weist einen Plansch 39a auf, der über eine Ringdichtung ²Jl mit einer Stufe ¹IOa in der öffnung 40 in Eingriff steht. Ein Zylinderteil 42 ist in die öffnung 40 eingeschraubt und besitzt Schraubgewinde, um die Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 in ihrer Lage zu halten.

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Das Kühlwasser wird durch die Einlaßleitung 26 zugeführt. Es strömt durch die Ringnut 30 und tritt aus der Düse 28 aus (vgl. Fig. 5). Das ausgesprühte Wasser fließt in der Innenfläche des Fensterglases 23 von einer Seite 20a des Tanks 20 zur anderen Seite 20b, so daß etwaige am Fensterglas 23 anhaftende Blasen weggespült werden. Das Kühlwasser fließt dann in die Leitung 21 durch das offene Ende 21b und gelangt zur Quecksilber-Lichtbogenlampe 4. Dann tritt es durch den Rohrteil 29, die öffnung J>k und den Kanal· 27 aus.

Das transparente Fensterglas 23 ist eine Zylinderfläche mit einer um die X-X-Achse etwa gleichförmigen Stärke j von der Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 emittiertes Licht wird daher durch das Fensterglas 23 nicht gebrochen, sondern tritt geradlinig hindurch. Auf diese Weise wird eine virtuelle Lichtquelle und eine Ungleichmäßigkeit in der Lichtstärke vermieden.

, Da die Düse 28 an einer dem Fensterglas 23 gegenüberliegenden Stelle angeordnet ist, können Blasen vom Fensterglas weggeschwemmt werden. Selbst wenn das Beleuchtungsfenster an der oberen Seite des Tanks angeordnet iet, läßt sich auf diese Welse verhindern, daß Blasen auf dem Fensterglas aufliegen. Die eingangs erwähnte Ungleichmäßigkeit in der Bestrahlungsstärke läßt sich auf diese Weise verhindern.

Da die zu kühlende Quecksilber-Lichtbogenlampe k in der Leitung 21 angeordnet wird, ergibt sich eine gute Strömung des Kühlwassers." Man erzielt daher eine wirksame Abstrahlung von der Oberfläche der Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 und ein wirksames Entfernen von auf der Oberfläche aufliegenden Blasen. Eine Lampenexplosion durch einen örtlichen Temperaturanstieg sowie eine Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtungsstärke durch Gasblasen werden auf diese Weise vermieden.

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Da die Austrittsleitung 27 tiefer als die Leitung 21 angeordnet ist, bereitet die Auswechslung der Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 keine Schwierigkeiten. Das Kühlwasser wird aus der Leitung 21 vollständig abgezogen, indem die Zufuhr von Kühlwasser aus der Leitung 26 unterbrochen und das Kühlwasser im Tank 20 aus der Leitung 27 abgelassen wird. Entfernt man nun den Rohrteil 42, so kann die Quecksilber-Lichtbogenlampe 4 ausgewechselt werden, ohne daß eine Leckströmung von Kühlwasser auftritt.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   11.1/ Kühlvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse*mit einer Einlaßleitung zur Einführung von Kühlwasser, eine Lichtquelle, sowie eine Auslaßleitung zur Abführung des Kühlwassers aus dem Gehäuse vorgesehen sind, daß ferner eine mit der Auslaßleitung in Verbindung stehende und die Lichtquelle enthaltende Leitung vorhanden ist, weiterhin ein transparentes Fenster, durch das die Lichtstrahlung der Lichtquelle nach außen fällt, und daß schließlich eine mit der Einlaßleitung in Verbindung stehende Düse vorhanden ist, die einen Kühlwasserstrahl in die Nähe des Fensters richtet.
2. 2.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Leitung transparent ist.
3. 3.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster an der Oberseite des Gehäuses angeordnet ist.
4. 4.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse höher als die Abflußleitung angeordnet ist.
5. 5.) "Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle durch eine Quecksilber-Lichtbogenlampe gebildet wird. ·
6. 6.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Quecksilber-Lichtbogenlampe an beiden Seiten gehaltert ist.
7. 7.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Halterungen der Quecksilber-Lichtbogenlampe durch eine Schraube mit dem Gehäuse verbunden ist.

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8. 8.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke des Auswechselns der Quecksilber-Lichtbogenlampe die eine Lampenhalterung lösbar ist.
9. 9.) Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster zylindrisch geformt und parallel zur Längsrichtung der Lichtquelle angeordnet ist.

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