DE2219927A1 - Anordnung mit Lampe und Reflektor - Google Patents

Description

Anordnung mit Lampe und Reflektor

Die Erfindung betrifft das Gebiet von Anordnungen mit Hochleistungslampen und Reflektor, wie sie beispielsweise besonders geeignet sind für die photographische Projektion, d.h. für Filmprojektoren und Diapositivprojektoren.

Eine solche Anordnung einer Lampe und eines Reflektors ist beschrieben im US-Patent 3 379 868. Die Hochleistungsbogenentladungslampe arbeitet bei hoher Temperatur und umfaßt einen Quarzkolben mit einer kolbenähnlichen Bogenentladungskammer und für den Betrieb mit Gleichstrom einen Anodenstab (Anodenstamm) und einen Kathodenstab (stern), welche sich in entgegengesetzten Richtungen erstrecken. Der Anodenstab und der Kathodenstab sind verlängert

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ORIGINAL INSPECTED

und in der Nähe ihrer äußeren Enden sind hermetisch abgedichtete Zuleitungen eingeführt. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, daß die Stäbe abgedichtet verbunden sind mit Abschnitten aus dünner Metallfolie, welche zwischen den Lampenelektroden und den Zuleitungen angeschweißt sind. In der oben genannten Patentschrift ist die Bogenentladungslampe senkrecht zur Achse der optischen Rotationsfläche des Reflektors gehaltert und die Endbereiche der Lampe sind in öffnungen eingekittet, welche in dem Reflektor vorgesehen sind.

Bogenentladungslampen des vorgenannten Typs besitzen eine Neigung zum Entstehen von Rissen in ihren Kolben in der Nachbarschaft der Abdichtungen des Stabes infolge von VJärme spannungen, die durch hohe Betriebstemperatur und hohe Wärmegradienten längs dieser Stäbe verursacht werden. Solche Risse neigen dazu, den Eintritt von Luft und das Austreten von Füllgas aus dem Kolben zu gestatten und dadurch die Brauchbarkeit der Lampe zu zerstören. Bei Gleichstrombetrieb arbeitet die Anodenelektrode bei höherer Temperatur als die Kathodenelektrode und daher zeigt die Abdichtung des Anodenstabs eine besondere Neigung zur Rissbildung infolge von Wärmespannung. Eine Methode zur Verminderung der Temperatur der Abdichtungsstelle besteht in der Erhöhung der Länge der Elektrodenstäbe für die Lampe. In einer Gleichstromlampe, in der die Anode eine höhere Betriebstemperatur als die Kathode besitzt, kann gemäß dem vorgenannten Patent der Anodenstab länger gemacht werden als der Kathodenstab und man kann dadurch einen weniger steil verlaufenden VJärmegradienten erhalten. Es ist jedoch kostspielig, diese Stäbe zu verlängern und es ist besonders bei Gasentladungslampen und besonders beim Anodenstab nicht möglich, den Stab übermäßig zu verlängern.

Die Erfindung umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform eine Lampe des Typs mit einemKolbenteil und mindestens einen von diesem Kolben ausgehenden ZuleitunpFschaft oder -stamm, wobei die Lampe in einem konkaven Reflektor mit einem hohlen Ansätztell 7

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angeordnet ist, der sich axial zum Reflektor an dessen-Rückseite erstreckt. Ein Zuleitungsstab der Lampe verläuft im Innern dieses bohlen Ansatzteils und es sind Fittel vorgesehen zur Befestigung der Lampe an dem Reflektor am Endbereich des Stabes im Innern des hohlen Ansatzteils, wodurch der hohle Ansatzteil einen die Wärme zurückhaltenden Raum um den Stab herum bildet. Der hohle Ansatzteil kann verjüngt ausgebildet sein, um eine weitere Beherrschung des Verlaufs des Temperaturgradienten zu erhalten. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Lampe mit einem zweiten Zuleitungsstab ausgestattet, der sich von dem Kolbenteil aus nach vorn erstreckt und ein Anschlußteil für den Zuleiter erstreckt sich in den. konkaven Reflektor von dem hohlen Ansatzteil aus. Er besitzt eine solche Form, daß er sich im Innern des Reflektors benachbart zu dessen innerer Oberfläche nach vorn erstreckt und von dort aus im wesentlichen seitlich zu der Zuleitung des zweiten Zuleitungsstabes hin verläuft. Weiterhin kann die Lampe gemäß der Erfindung eine Bogenentladungslampe zum Gleichstrombetrieb mit Anoden- und Kathodenelektrode sein, die jeweils in Zuleitungen an den Enden des Anoden- bzw. Kathodenstabes enden, welche sich in entgegengesetzten Richtungen von dem Kolbenteil aus erstrecken. In diesem Falle erstreckt sich dann der Anodenstab in den hohlen Ansatzteil hinein und ist ar diesem befestigt.

Fig. 1 zeigt als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Vorderansicht einer Anordnung von Lampe und Reflektor.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht der Anordnung nach Fig. 1 längs der Linie 2-2. Der Schnitt durch den Reflektor ist dadabei durch eine Achse des Reflektors gelegt und die Lampe und die Zuleitungen sind in Seitenansichten dargestellt .

Pie in der Abbildung dargestellte Lampe ist eine kompakte Hochleistunp.slampe 11 mit P.ogenentladungsrohr und umfaßt einen Quarz-

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kolben mit einem kolbenförmigen oder birnenförmigen Teil 12 und St.abteilen 13 und l*t, die sich längs einer gemeinsamen Achse auf entgegengesetzten Seiten von dem Kolben 12 aus erstrecken. Auf der Lampenachse sind ähnliche Anoden -und Kathodenelektroden 16 und 17 aus Wolfram so angeordnet, daß ihre inneren Enden im Innern des Kolbenteils 12 einen Abstand voneinander besitzen und sie sich in den Änodenstab 13 bzw. den Kathodenstab 14 hinein erstrecken. Die äußeren Enden der Anoden- bzw. Kathodenelektrode 16 bzw. 17 sind an Molybdänfolien 18 bzw. 19 angeschweißt. Diese Folien sind ihrerseits an Zuleitungen 21 bzw. 22 angeschweißt. Beim Herstellungsverfahren werden die Folien 18 und 19 durch das Quarzmaterial der Stäbe 13 und Ik benetzt, um hermetische Abdichtungen zu erhalten. Die Lampe enthält eine ionisierbare Füllung, welche ein Inertgas, beispielsweise Argon, und ein Halogen oder Metallhalogenid, beispielsweise Indiumjodid, enthält. Weitere Einzelheiten über eine Ausführungsform einer Hochleistungslampe und ihre Herstellung sind beschrieben im US-Patent 3 305 289. Die gezeigte Lampe 11 ist für den Betrieb mit Gleichstrom ausgelegt. Datier arbeitet die Anodenelektrode 16 bei einer beträchtlich höheren Temperatur als die Kathodenelektrode 17, und die Anodenelektrode 16 ist daher dicker und länger ausgeführt als die Kathodenelektrode 17. Ein konkaver Reflektor 26 ist vorzugsweise aus Glas hergestellt und besitzt eine ellipsoidale innere Oberfläche, welche mit einem reflektierenden überzug 27 bedeckt ist. Die innere Oberfläche des Reflektors kann mit radialen Furchen (gores) ausgestattet sein, um die relative Lichtintensität an dem äußeren Umfang des projizlerten Lichtstrahls zu steigern. Der innere oder rückwärtige Teil des Reflektors 26 endet φΐη einem hohlen Ansatzteil 28 hinter der konkaven Reflektoroberfläche 27, welcher sich koaxial zur optischen Abhse 29 der Reflektoroberfläche nach rückwärts erstreckt. Der Innendurchmesser des hohlen Ansatzteils 28 verjüngt sich zu einem verhältnismäßig kleineren Durchmesser an seinem rückwärtigen Ende.

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Die Lampe 11 mit Bogeneritladungsrohr wird längs der optischen Achse 29 so gehaltert, daß der,Anodenstab oder Anodenstamm 13 sich in den hohlen Ansatzteil 28 hinein erstreckt und der Bogenentladungsberelch der Lampe mit dem näheren Brennpunkt f^ der Reflektorob'erf lache 27 zusammenfällt. Vorzugsweise sind der Anodenstamm 13 und der hohle Ansatzteil 28 so bemessen, daß das Errd.e des Anodenstamms 13 wie gezeigt in einer gemeinsamen Ebene mit dem rückwärtigen Ende des hohlen Ansatzteils 28 liegt. Der Endteil des Anodenstabes 13 ist an dem Endb.ereich des hohlen Ansatzteils 28 befestigt mit Hilfe einer feuerfesten Kittmasse oder eines Zementes 31. Bei der Herstellung kann das Bogenentladungsrohr 11 so justiert werden, daß sich der hellste Teil seiner Bogenentladung genau an dem nächstgelegenen Brennpunkt fx des Reflektors befindet und kann in dieser Lage so lange gehalten werden, bis der Zement 31 erhärtet. Wie noch beschrieben, wird später weiteres Zementmaterial 31 zugefügt, um eine keramische Endkappe an der Anordnung zu.befestigen. Das Ende des Anodenstabes 13 kann gewünschtenfalls mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 32 ausgestattet sein, um das sichere Befestigen des Endbereichs des Anodenstabs 13 in dem Zement 31 zu fördern.

Ein Verbindungsleiter 36 für die Kathode ist so geformt; daß sich ein Endteil 37 desselben von dem hohlen Ansatzteil 28 düröh. eine Nut oder öffnung 38 in der Wand dieses Teils nach außen erstreckt. Der Verbindungsleiter 36 ist so geformt, daß er nach vorn aus dem hphlen Ansatzteil 28 herausragt, weiter nach vorn im Innern des Reflektors 26 benachbart zur inneren reflektierenden Oberfläche 27 desselben verläuft und dann im wesentlichen seitlich nach innen bei 39 verläuft und mit der Kathodenzuführungsleitung 22 des Bogenentladungsrohrs 11 verschweißt ist. Der Verbindungsleiter 36 kann mit Hilfe des Zementes 31 an dem Schlitz 38 des hohlen Ansatzteils 28 befestigt sein.

-Es sind flexible isolierte Verbindungszuleitungen 41 bzw. H2 für die Anode bzw. Kathode vorgesehen. Ein Ende der flexiblen Anodsn-

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zuleitung 41 1st dabei an die Anodenzuleitung 21 angeschweißt und ein Ende des flexiblen Drahtleiters 42 ist an dem sich nach außen erstreckenden Ende des Kathodenverbindungsteils 36 angeschweißt. Bei der Herstellung wird nach diesem beschriebenen Anschließen der flexiblen Leiter -41 und 42 zusätzliche Zementmasse an der Rückseite, des Anodenstabs 13 und des hohlen Ansatzteils aufgebracht, um wie gezeigt eine tassenförmige keramische Endkappe 43 über und um den hohlen Ansatzteil 28 zu befestigen. Dieser zusätzliche Zement füllt auch einen Teil des Schlitzes 38 in dem Ansatzteil 28 aus. Er verbindet daher die Masse des Zementes 31 mit einemArisatzteil 28 und verhindert eine Drehung bezüglich des Ansatzteils. In der Wand der Abdeckung 43 ist ein Schlitz oder eine andere geeignete öffnung 44 vorgesehen, durch welche die isolierten Anschlußteile 4l bzw. 42 für die Anode bzw. Kathode sich von der Anordnung '.aus nach außen erstrecken. Das äußere Ende der flexiblea Leiter 41 bzw. 42 kann mit dem Stecker oder einer anderen Einrichtung ausgestattet-sein, um die Leitungen mit einer Quelle für elektrische Leistung zum Betrieb der Lampe 11 zu verbinden.

Vorzugsweise werden die Kathodenzuleitungen 22 und der freiliegende Teil der Kathodenverbindung 36 mit einer keramischen Glasur oder einer anderen geeigneten elektrischen Isolierung überzogen, um die Gefahr eines elektrischen Schocks zu vermindern.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist der Innendurchmesser des hohlen Ansatzteils 28 größer als der Außendurchmessei/ des Anodenstabs 13 und das Ansatzteil 28 definiert dadurch einen die Wärme zurückhaltenden Raum um den Anodenstab 13 und längs eines wesentlichen Teils der Länge dieses Stabes. Dadurch wird ein gleichmäßigerer und weniger stell verlaufender Temperaturgradient längs des Anodenstabs 13 und Insbesondere im Bereich der hermetischen Abdichtung mit der Folie 18 bewirkt und damit eine Verminderung der Wahrscheinlichkeit für eine Rißbildung des Anodenstabs, besonders im Bereich der hermetischen Abdichtung. Der Innendurchmesser des hohlen Ansatzteils kann verjüngt ausge-

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führt Bein gemäß der Darstellung, um eine weitere Beherrschung des Temperaturgradienten zu erhalten. Ebenso ist gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung der Kathodenanschlußteil 36 wie gezeigt ausgebildet. Das heißt, soweit es praktisch möglich ist, ist er benachbart zur inneren reflektierenden Oberfläche 27. Es wurde gefunden, daß diese Anordnung die Abschattungs- und Lichtbehinderungswirkung des Kathodenverbindungsteils 36 auf ein Mindestmaß bringt ■ "

Die vorbeschriebene erfindungsgemäße Anordnung erhöht den Wirkungsgrad und die Lichtausgangsleistung der Anordnung gegenüber einer Anordnung mit quergehalt.ertem Bogenentladungsrohr gemäß dem vorgenannten US-Patent. Infolge der axialen Halterung des Bogenentladungsrohrs bezüglich des Reflektors beleuchtet ein voller Strahlungskreis von dem Bogenentladungsrohr einen VoIlkreis der reflektierenden Oberfläche des Reflektors und die Auswirkung dieses Zusammenwirkens besteht in einer Verbesserung des Sammlerwirkungsgrades des Systems. Diese Faktoren tragen weiterhin zu einer größeren Steigerung der Gesamtlichtleistung bei, im Vergleich zu der geringfügigen Verminderung der Lichtausgangsleistung, welche dadurch bewirkt wird, daß der Kathodenstab jU sich vor dem Bogenentladungsrohr 12 befindet.

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Claims (11)

- 8 Patentansprüche

1.jAnordnung mit Lampe und Reflektor, wobei die Lampe einen Kolben mit birnenförmigem Teil und einem von dem birnenförmigen Teil aus verlaufenden länglichen Zuleitungsstab enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen konkaven Reflektor 26 besitzt mit einem hohlen Ansatzteil (28), welcher koaxial zur optischen Achse (29) des Reflektors (26) an dessen Rückseite angeordnet ist, und eine Befestigungseinrichtung zur'Anordnung der Lampe (11) bezüglich des Reflektors (26) besitzt, wobei der Zuleitungsstab (13) in den hohlen Ansatzteil (28) hineinragt, dieser hohle Ansatzteil einen Innendurchmesser besitzt., der größer ist als der Außendurchmesser des Zuleitungsstabes (13) und einen Wärme einschließenden Raum um diesen Zuleitungsstab (13) mindestens über einen Teil der Länge desselben aufweist zur Steuerung der Temperatur längs des Zuleitungsstabes beim Betrieb der Lampe.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung einen Zement (3D umfaßt mit einer Form zur Halterung des äußeren Endbereiches des Zuleitungsstabes (13) bezüglich des äußeren Endbereiches des. hohlen Ansatzteiles (28).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Endbereich des Zuleitungsstabes (13) einen nach außen verlaufenden vorstehenden Teil (32) besitzt, der in dem Zement (31) eingebettet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des hohlen Ansatzteils (28) in axialer Richtung verjüngt ist.

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5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innendurchmesser des hohlen Ansatzteils (28) sich zu seinem rückwärtigen Ende hin auf einen relativ kleineren. Durchmesser verjüngt.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ,g e k e η η 'zeichnet, daß der Lampenkolben (11) einen zweiten länglichen Zuleltungsstab (14) besitzt, welcher sich von dem birnenförmigen Teil (12) aus in der entgegengesetzten Richtung von dem ersten Zuleitungsstab (13) erstreckt und ein Zuleitungsverbindungsteil (36) so angeordnet ist, däß es sich von dem hohlen Ansatzteil (28) aus in den konkaven Reflektor (26) und im Innern des Reflektors nach vorn benachbart zu dessen innerer Oberfläche (27) erstreckt und von dort aus im wesentlichen seitwärts zum Kontakt mit der Zuleitung (22) des zweiten Zuleitungsstabes

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Lampe eine Gleichstrombogenentladungslampe mit Anoden- und Kathodenelektrode (16,- 17) ist, wobei der erste Zuleitungsstab (13) die elektrische Verbindung zu der Anodenelektrode (16) und der zweite Zuleitungsstab (14) die elektrische Verbindung zur Kathodenelektrode (17) bildet.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der hohle Ansatzteil (28) mit einer Öffnung (38) durch seine Wand versehen 1st und ein Endbereich des Zuleitungsteils (36) so ausgestaltet 1st, daß er seitlich nach außen durch die. Öffnung verläuft.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (38) in der Wand des Ansät zteils (28) sich am äußeren Ende des Ansat.zteils befindet, die Befestigungseinrichtung eine Zementmasse (31) mit einer Form zur Halterung des äußeren Endbereiches des ersten Zu-

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leitungsstabes (13) bezüglich des äußeren Endes des hohlen Ansatzteils besitzt, wobei der Zement sich in die Öffnung in der Wand_des Ansatzteils zur Verhinderung einer relativen Drehung gegenüber diesem Teil erstreckt.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß-sie ein Paar flexibler Zuleiter (41, 42) enthält, die elektrisch mit dem nach außen sich erstreckenden Endbereich (■ 37 bzw. 21) des ersten Zuleiterverbindungsteils-(36-) bzw. der Zuleitung des ersten Zuleitungsstabes

(13) verbunden sind.

11. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennz e ic h η e t , .daß er ein Kappenteil (43) besitzt, welches an der Rückseite des Reflektors (26) über dem hohlen Ansatzteil (28) befestigt ist μηα dieses Kappenteil mit einer Öffnung (44) in seiner Wand ausgestattet ist, durch die sich das Paar flexibler Zuleiter (41, 42) nach außen erstreckt.

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