DE60320133T2

DE60320133T2 - Leuchteinheit

Info

Publication number: DE60320133T2
Application number: DE60320133T
Authority: DE
Inventors: Cornelis Versluijs; Mark J. Van Dommelen; Gert Jansen
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-11-05
Also published as: EP1565687A1; US7458702B2; JP2006507632A; CN1714254A; ATE391267T1; US20060072321A1; WO2004046609A1; JP4448032B2; CN100572903C; DE60320133D1; EP1565687B1; AU2003274624A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, versehen mit einem konkaven Reflektor, der eine Symmetrieachse hat, und einem Lichtaustrittsfenster, das von einem umlaufenden Rand des Reflektors begrenzt wird, der quer zu der Achse steht,

– einem langgestreckten Körper, der nahezu axial auf der Symmetrieachse angeordnet ist und in einer Halterung gegenüber dem Lichtaustrittsfenster untergebracht ist,
– einer axial positionierten Kappe, die als optisches Abschirmmittel dient, das die Lichtquelle teilweise umgibt, um unreflektierte Lichtstrahlen abzufangen.

Eine derartige Beleuchtungseinheit ist aus EP 0336478 bekannt. Die Lichtquelle ist mit einem Außenkolben versehen. Auf dem Außenkolben ist an der dem Lichtaustrittsfenster zugewandten Seite eine für Licht undurchlässige Kappe angebracht. Die lichtundurchlässige Kappe auf ihrem Platz zu halten, ist ein Problem, weil eine direkte Verbindung zwischen der Kappe und dem Außenkolben infolge der auftretenden großen Temperaturunterschieden starken Spannungen ausgesetzt ist. Dies führt in der Praxis häufig zu einem Versagen der Verbindung, so dass die Position der betreffenden Kappe nicht mehr gewährleistet ist. Das oben festgestellte Problem ist noch ernsthafter, wenn die Lichtquelle mit Hilfe einer Hochdruck-Entladung realisiert wird. Es zeigt sich, dass eine Kappe, die von einer dünnwandigen Metallbuchse gebildet wird, welche klemmend über den Außenkolben geschoben wird, ebenfalls wegen der thermischen Spannungen nicht zuverlässig positioniert ist. Befestigung der Kappe am Reflektor mit Hilfe radialer Befestigungsarme hat den Nachteil, dass die Befestigungsarme reflektiertes Licht abfangen und so das vom Reflektor gebildete Lichtbündel stören.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine solche Lösung für das obige Problem zu schaffen, dass die genannten Nachteile beseitigt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Beleuchtungseinheit erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle von einer Hülse umgeben ist, die ein dem Lichtaustrittsfenster zugewandtes Ende hat, und die Kappe nahe dem genannten Ende mit Hilfe eines an der Hülse angebrach ten Sicherungselementes über der Hülse positioniert ist. Eine Hülse ist an sich als Schutzmittel für den möglichen Fall einer Explosion des Lampengefäßes bekannt. Insbesondere im Fall einer Hochdruck-Entladung besteht ein Risiko, dass das Entladungsgefäß explodiert. Die Hülse ist vorzugsweise aus Glas gebildet, das gegen Temperaturen von zumindest 600°C beständig ist, wie z. B. Hartglas, Quarzglas und Quarz, und wird am Ort der Halterung an dem Reflektor befestigt. Am Ort eines Endes der Hülse ist diese mit der Kappe mit einem zusammenarbeitenden Sicherungselement versehen. Mit der Befestigung der Hülse am Reflektor am Ort der Halterung wird erreicht, dass kein vom Reflektor reflektiertes Licht abgefangen wird. Auch befindet sich der Reflektor in einem solchen Abstand zur Lichtquelle, dass thermische Spannungen beträchtlich reduziert werden. Dies wird in einer bevorzugten Ausführungsform, in der der Reflektor aus Metall hergestellt ist, beispielsweise Aluminium, noch verstärkt. Ein solcher Reflektor begünstigt den Wärmetransport und daher den Temperaturausgleich.
Das Sicherungselement ist vorzugsweise mittels Klemmung an der Hülse angebracht, vorzugsweise mittels Federklemmung. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn in einer Außenfläche der Hülse zumindest eine Aussparung vorgesehen ist, in die ein Abschnitt des Sicherungselementes greift.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Beleuchtungseinheit ist die Kappe an der dem Lichtaustrittsfenster zugewandten Seite mit einem Abschirmring versehen, der undurchlässig für Licht ist und der sich über einen Abstand d radial von der Lichtquelle weg erstreckt. Die Positionierung des Abschirmrings macht es möglich, eine Emission unreflektierten Lichtes wirksam zu verhindern, d. h. desjenigen Lichtes, das aus dem zwischen der Kappe und der Halterung liegenden Abschnitt der Lichtquelle stammt. Indem dem Sicherungselement eine geeignete Form gegeben wird, ist es möglich, die Kappe über dem Ende der Hülse mit Hilfe des Abschirmrings zu sichern.
Vorzugsweise ist der Abschirmring mit einem der Lichtquelle zugewandten Ringrand versehen und ist das Sicherungselement mit einem laschenförmigen Element versehen, das mit Federkraft radial von der Lichtquelle weg in den Ringrand greift. Die Kappe kann dann leicht montiert werden, indem die Kappe über das Ende der Hülse und über das darauf angebrachte Sicherungselement geschoben wird, bis der Ringrand des Abschirmrings über das laschenförmige Element greift. Die Kappe ist dann gegen eine in Bezug auf die Hülse entgegengesetzte Bewegung gesichert. Um dafür zu sorgen, dass die Kappe in einer definierten Position relativ zu der Lichtquelle fixiert wird, ist die Kappe vorzugsweise mit Mitteln versehen, die auf einem zu diesem Zweck entworfenen Abschnitt der Hülse lagern. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist, dass die Kappe auf dem Ende der Hülse lagert, beispielsweise indem die Kappe an der Seite des Lichtaustrittsfensters mit einer Bodenfläche versehen ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Kappe an der Seite des Lichtaustrittsfensters weitgehend offen und mit zumindest einem geformten Abschnitt versehen, der radial zur Lichtquelle hin gerichtet ist und der auf dem Ende der Hülse lagert. Wenn die Kappe mit einer Bodenfläche versehen ist, kann die Hülse an ihrem Ende offen sein, ohne dass dies im Fall einer Explosion der Lichtquelle zu erhöhten Risiken führt. Wenn die Kappe an der Seite des Lichtaustrittsfensters zum größten Teil offen ist, ist es jedoch vorzuziehen, dass die Hülse an ihrem Ende geschlossen ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform greift das Sicherungselement mit einem Abschnitt in eine passende Aussparung in der Hülse, während es gleichzeitig mit einem anderen Abschnitt in einer passenden Sicherungshalterung der Kappe eingeschlossen ist. Vorzugsweise ist das Sicherungselement so geformt, dass es einerseits mit Federkraft in die jeweilige Aussparung in der Hülse greift und andererseits mit Federkraft auf der Sicherungshalterung ruht.
Die Lichtquelle kann durch einen Glühkörper, beispielsweise eine Glühwendel, oder durch eine in einem Entladungsgefäß erzeugte Entladung gebildet sein. Geeignete bevorzugte Entladungen sind Hochdruck-Natriumentladungen und Halogenmetalldampf-Entladungen. In beiden Fällen ist das Entladungsgefäß vorzugsweise aus einem Keramikmaterial gebildet, wobei dieser Begriff in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen Saphir, dicht gesintertes polykristallines Metalloxid, beispielsweise Aluminiumoxid, und dicht gesintertes polykristallines Aluminiumnitrid bezeichnet. Wegen ihrer hohen Lichtausbeute können mit Hilfe solcher Entladungen sehr kompakte Lichtquellen hergestellt werden, welche Lichtquellen wiederum sehr geeignet sind, kompakte Abmessungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit in Kombination mit günstigen Strahlenbündeleigenschaften zu realisieren. Eine Halogenmetalldampf-Lichtquelle hat die günstigen Eigenschaften, dass mit ihr sehr gute Farbeigenschaften realisiert werden können und dass sie eine lange Lebensdauer hat.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Halterung mit einem elektrischen Anschlusskontakt zum Anschließen einer elektrischen Speisequelle versehen.
Der Reflektor und die Lichtquelle sind vorzugsweise unlösbar zu einer Lampe integriert, beispielsweise mittels Verbindungen mit der Halterung.
Vorzugsweise ist die Halterung nahe einer Verbindung mit der Lichtquelle und der Hülse mit einem Sicherungsmechanismus versehen. Dieser Mechanismus ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Kopplung zwischen Halterung und Reflektor einerseits und zwischen Lichtquelle und Hülse andererseits trotz der Unterschiede in der Ausdehnung während des Betriebs der Lichtquelle erhalten bleibt. Der Sicherungsmechanismus wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine Einkerbung nahe einem Ende der Halterung gebildet. Sehr geeignet ist eine Anordnung, bei der drei Einkerbungen in zueinander gleichem Abstand auf dem Umfang des betreffenden Endes der Halterung vorgesehen sind.
Die Beleuchtungseinheit ist vorteilhafterweise mit einem Keramik-Sockel versehen, der mittels Kitt mit der Lichtquelle verbunden ist, so dass der Kitt ein wechselseitig sicherndes Mittel bildet.
Obengenannte und weitere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit,
2A und B Ansichten der Kappe und des Sicherungselementes zur Verwendung in der Beleuchtungseinheit von 1,
3, 4, und 5 alternative Formen der Hülse, Kappe und des Sicherungselementes zur Verwendung in der Beleuchtungseinheit, und
6 eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit.
In 1 ist eine Beleuchtungseinheit 1 mit einem konkaven Reflektor 2 versehen, der eine Symmetrieachse 3 hat, und einem Lichtaustrittsfenster 21, das von einem umlaufenden Rand 20 des Reflektors begrenzt wird, der quer zu der Achse steht, mit einer langgestreckten Lichtquelle 30, die auf der Symmetrieachse nahezu symmetrisch axial angeordnet ist und in einer Halterung 4 gegenüber dem Lichtaustrittsfenster untergebracht ist, und mit einer als optisches Abschirmmittel dienenden, axial positionierten Kappe 5, die die Lichtquelle teilweise umgibt, um unreflektierte Lichtstrahlen abzufangen. Die Lichtquelle ist von einer Hülse 60 umgeben, die ein dem Lichtaustrittsfenster zugewandtes Ende 61 hat.
Die Kappe ist über der Hülse nahe deren Ende mit Hilfe eines an der Hülse angebrachten Sicherungselementes 70 positioniert. In der dargestellten Ausführungsform wird die Lichtquelle von einem Keramik-Entladungsgefäß 31 gebildet, das an jeweiligen axialen Endflächen 32, 33 mit äußeren Verschlussstopfen 320, 330 versehen ist, zum Positionieren von Durchführelementen zu in dem Entladungsgefäß angeordneten Elektroden, zwischen denen sich im Betriebszustand eine Entladung erstreckt. Dies ist bei dem beschriebenen Beispiel eine Halogenmetalldampf-Entladung. Das Entladungsgefäß ist in einem Außenkolben 34 untergebracht. Der Außenkolben 34, die Hülse 60 und der Reflektor 2 sind in dem beschriebenen Fall am Ort der Halterung 4 unlösbar miteinander verbunden. Der Reflektor und die Lichtquelle sind also zu einer Halogenmetalldampflampe integriert worden.
Die Hülse 60 ist ein röhrenförmiger Körper aus Hartglas, über den am Ort des Endes 61 die Kappe 5 geschoben worden ist. Die Kappe ist an der dem Lichtaustrittsfenster abgewandten Seite mit einem Abschirmring 51 versehen, der sich über einen Abstand d radial von der Lichtquelle weg erstreckt. Die Positionierung des Abschirmrings verhindert wirksam eine Emission unreflektierten Lichtes, d. h. desjenigen Lichtes, das aus dem zwischen der Kappe und der Halterung liegenden Abschnitt der Lichtquelle stammt. Der Abschirmring ist mit einem Ringrand 52 versehen, und das Sicherungselement 70 ist mit einem laschenförmigen Element 71 versehen, das unter Federkraft radial von der Lichtquelle weg in den Ringrand greift. In einer Außenfläche 6 der Hülse 60 ist zumindest eine Aussparung 62 vorgesehen, in die unter Federkraft ein Abschnitt des Sicherungselementes 70 greift.
2A und B sind gesonderte Ansichten der Kappe bzw. des Sicherungselementes gemäß der Erfindung. 2A zeigt die Kappe 5 mit dem Abschirmring 51 sowohl in Perspektiv- als auch in Querschnittsansicht. Der Ringrand 52 ist in der letztgenannten Ansicht in einem Einsatz im Detail dargestellt. Die Kappe ist mit einer Bodenfläche 53 versehen. 2B zeigt eine geeignete Ausführungsform des mit laschenförmigen Elementen 71 versehenen Sicherungselementes 70 in Perspektivansicht. Das Sicherungselement 70 ist ein umlaufender federnder Körper 700 mit einem Profil 701, mit dem drei Gruppen aus je vier laschenförmigen Elementen 71 in nahezu gleichem gegenseitigen Abstand miteinander verbunden sind. Im montierten Zustand wird das Profil 701 des federnden Körpers 700 in die passende Aussparung 62 in der Hülse 60 greifen.
3, 4, und 5 sind Explosionsansichten unterschiedlicher Ausführungsformen von Sicherungselementen für zugehörige unterschiedliche Ausführungsformen der Hülse, bei denen das Sicherungselement 70 mit seinen Segmenten K, L, M teilweise in passende Aussparungen 62 in der Hülse 60 greift und gleichzeitig mit anderen Segmenten KK, LL, MM in zugehörigen Sicherungshalterungen 510 der Kappe 5 eingeschlossen ist. Die Sicherungshalterung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einerseits mit Federdruck in die passende Aussparung in der Hülse greift und andererseits unter Federkraft in der Sicherungshalterung ruht. In der dargestellten Ausführungsform wird die Sicherungshalterung 510 als Teil des Abschirmrings 51 der Kappe 5 gebildet.
Obwohl die Segmente K, L, M, und KK, LL, MM in den dargestellten Ausführungsformen in einer Ebene liegen, braucht dies nicht notwendigerweise der Fall zu sein.
6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, bei der die Halterung 4 mit einem Sockel 8 mit elektrischen Anschlusskontakten zum Anschließen einer elektrischen Speisequelle versehen ist.
Der Reflektor und die Lichtquelle sind vorzugsweise unlösbar miteinander verbunden, um eine Lampe zu bilden, vorzugsweise am Ort der Halterung 4.
In 6 ist die Halterung 4 nahe einer Verbindung mit der Lichtquelle 34 und der Hülse 60 mit einem Sicherungsmechanismus 41 in Form einer Einkerbung nahe einem Ende der Halterung 4 versehen. Diese Einkerbung ist so geformt, dass die Kopplung zwischen dem Reflektor einerseits und der Lichtquelle und Hülse andererseits trotz Unterschieden in der Ausdehnung während des Betriebs der Lichtquelle erhalten bleibt. Sehr günstig ist eine Situation, bei der drei Einkerbungen 41 in zueinander gleichem Abstand auf dem Umfang des betreffenden Endes der Halterung vorgesehen sind.
Der Sockel 8, die Halterung 4 und die Hülse 60 sind mit Hilfe eines Kitts 80 mit einer Abdichtung 341 der Lichtquelle, beispielsweise in Form einer Quetschung, verbunden. Der Sockel 8 ist mit einem Füllloch 81 und einem Steigloch 811 versehen, um die noch flüssige Kittmasse bereitzustellen. In an sich bekannter Weise wird die Kittmasse durch Erhitzen zu Kitt 80 ausgehärtet, wodurch die oben genannte Verbindung hergestellt wird. Indem ein Füllumfang 82 für das Füllloch 81 gewählt wird, der größer ist als ein Austrittumfang 821, wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Kitt 80 im ausgehärteten Zustand eine wechselseitig sichernde Befestigung bildet. Dies wird bei der dargestellten Ausführungsform dadurch realisiert, dass das Füllloch 81 im Querschnitt einen konischen Verlauf hat. Die Sicherungswirkung wird dadurch erhöht, dass das Steigloch 811 auch einen koni schen Verlauf hat, mit einem größten Durchmesser an der der Halterung 4 abgewandten Seite.

Claims

Beleuchtungseinheit (1), versehen mit einem konkaven Reflektor (2), der eine Symmetrieachse (3) hat, und einem Lichtaustrittsfenster (21), das von einem umlaufenden Rand (20) des Reflektors begrenzt wird, der quer zu der Achse steht, einer langgestreckten Lichtquelle (30) mit einem in einem Außenkolben (34) untergebrachten Keramik-Entladungsgefäß (31), welcher Außenkolben nahezu axial auf der Symmetrieachse angeordnet ist und in einer Halterung (4) gegenüber dem Lichtaustrittsfenster untergebracht ist, einer als optisches Abschirmmittel dienenden, axial positionierten Kappe (5), die die Lichtquelle zumindest teilweise umgibt, um unreflektierte Lichtstrahlen abzufangen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle von einer Hülse (60) umgeben ist, die ein dem Lichtaustrittsfenster zugewandtes Ende (61) hat, und die Kappe nahe dem genannten Ende mit Hilfe eines an der Hülse angebrachten Sicherungselementes (70) über der Hülse positioniert ist.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (5) mit einem Abschirmring (51) versehen ist, der undurchlässig für Licht ist und der sich quer zur Symmetrieachse erstreckt.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmring (51) mit einem der Lichtquelle zugewandten Ringrand (52) versehen ist und das Sicherungselement (70) mit einem laschenförmigen Element (71) versehen ist, das mit Federkraft radial von der Lichtquelle weg in den Ringrand greift.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (60) mit einer Außenfläche (6) versehen ist, in der sich zumindest eine Aussparung (62) befindet, in die ein Abschnitt des Sicherungselementes greift.
Beleuchtungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (70) teilweise in eine passende Aussparung (62) in der Hülse greift und gleichzeitig mit einem anderen Abschnitt in einer passenden Sicherungshalterung (510) der Kappe eingeschlossen liegt.
Beleuchtungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Reflektor (2) und die Lichtquelle (30) unlösbar zu einer Lampe integriert sind.
Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) nahe einer Verbindung mit der Lichtquelle und der Hülse mit einem Sicherungsmechanismus (41) versehen ist.
Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Halogenmetalldampflampe mit einem Keramik-Entladungsgefäß (31) ist.
Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe mit einem Keramik-Sockel versehen ist, der mittels Kitt (80) mit der Baugruppe aus Reflektor und Lichtquelle verbunden ist, und dass der genannte Kitt eine wechselseitig sichernde Befestigung bildet.