CN1345461A - 冷却弧光灯的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于移动图像投影仪的氙弧光灯,通过提供具有护罩的灯的阳极端部分进行冷却,护罩形成该灯端的支撑件的一部分。冷却空气沿支撑臂流入护罩并通过它的侧壁进入护罩。护罩具有围绕灯的阳极的环形空气空间,并具有一个环形出口,冷却空气通过该出口离开护罩,象一“块”层状空气流那样,倾向于附着到灯泡表面上,从而提供有效的冷却,这样减小或避免了电弧的不稳定性,同时延长了灯的寿命。

Description

冷却弧光灯的方法

发明领域

本发明通常关于弧光灯，但也不排除用作移动图像投影仪的投影灯。

发明背景

氙弧光灯在工作时产生大量的热量，为了使该灯得到可接受的寿命必须进行冷却。在空气冷却的投影仪中，灯位于灯罩中，必须给灯罩提供足够的气流以除去弧光灯产生的热量。在美国专利No.5587750(Gibbon等)中公开一个具有气冷氙弧光灯的投影仪的例子。该专利并未专门公开灯是如何冷却的，但在附图1中(在46处)确实示出一根软管，灯罩(42)的冷却气体通过该软管从投影仪排出。这里公开Gibbon等的专利以供参考。

一个氙弧光灯通常具有封住在其之间放电的阴、阳极的玻璃罩。在罩中具有加压的隋性氙气。位于玻璃罩的灯泡中的阴、阳极处于相应电极组件的相对端上。电极组件罩在该罩的同轴的圆柱部分内，该圆柱部分从灯泡的相对方向延伸出来。因此，该灯具有由阴、阳极组件确定的轴。在一些应用中，灯以其垂直轴(如±15°)定向，阳极通常在最上部，然而氙弧光灯也可安置成水平方向。

先有技术的描述

本文包含几个关于冷却灯的建议的例子。在美国专利No.5721465(Roberts)中公开了具有改进冷却的投影仪的氙弧光灯。在美国专利No.5369557(Ronney)中公开了装有氙弧光灯的探照灯。

美国专利No.4630182(Moroi等)提供一种冷却短弧光水银灯的建议，短弧光水银灯与氙弧光灯不同，它没有阴极和阳极，工作时灯的方向要求也不严格。

其它的一些公开灯的冷却的专利的例子是美国专利Nos.5091835(Malek等)和5458505(Prager)。

发明概述

本发明人已经认识到，在气冷弧光灯中，必须提供足够的气流来除去由灯产生的热量，气流在灯泡上方的特性也是很重要的，它可影响灯的性能。如果气流太大，在灯泡本身内会产生气体(氙气)涡流，使电弧不稳定。在投影灯的情况下，该不稳定在投影屏上可以看到令人讨厌的闪烁。已经发现气流如果不均匀地分布在灯泡表面上方，也可使电弧不稳定和闪烁。

如果灯垂直定向(通常阳极在上)，已经发现电弧具有高频漂移的倾向，这会在投影屏上产生很大的闪烁。为此有人提出严格地精确控制灯上的气流。

因此，本发明的目的在于解决与移动图像的投影仪孤光灯和总的弧光灯有关的上述问题。

在本发明的一个方面中，提供了一种冷却弧光灯的方法，该弧光灯具有同轴的阳极端部分和阴极端部分，还具有在上述端部分之间包括一灯泡的玻璃罩。该方法包括用包括灯的端部分的一个护罩的支撑装置来支撑灯罩中灯的端部分中的一个。该护罩提供了围绕灯的端部分的环形空气空间，并具有冷却空气的入口和导向罩子的灯泡的环形空气出口。使冷却空气从护罩入口通过护罩流到护罩出口，离开出口的空气像环状气流那样流过灯泡，从而冷却该灯。

本发明还提供了一种弧光灯组件，它包括上述形式的灯和灯罩，灯罩包括聚光器和一个开口，由聚光器反射的灯光通过该开口离开灯罩。灯罩具有冷却空气的入口和出口，一个电风扇使入口和出口之间的空气流动。该组件包括灯支撑件，灯支撑件用来支撑灯的相应的端部分，使灯相对于聚光器恰当定位。一个灯支撑件包括用于灯的相关端部分的护罩，该护罩提供围绕灯的端部分的环形空气空间。护罩具有冷却空气的入口和导向灯罩的灯泡的环形空气出口。通向灯罩的冷却空气入口与通向护罩的空气入口联通，灯罩的冷却空气出口位于远离护罩的位置，从而在使用时冷却空气流过护罩，并像在灯泡上流过的环状气流那样离开护罩出口，从而冷却该灯。

正如前面指出的，本发明基于这样的认识：精确控制流过灯泡的表面的冷却空气对电弧的稳定性来说是很关键的。护罩和灯的端部分(通常是阳极端)之间的环形空气间隙产生倾向于“附着”到灯泡表面的一“块”层状空气流，由此提供了有效的冷却。在实践中已经发现，对投影灯罩来说，仅用一个冷却风扇是必需的，这样做气流可被精确控制从而提供合适的冷却，同时能避免过量的气流(它会导致不希望出现的电弧移动)。

护罩最好由从灯罩壁朝内延伸的一根支撑臂支撑。该臂是中空的、并在其一端与护罩的空气入口联通，通到灯罩的空气入口在其相对的一端。于是冷却空气沿臂流入护罩。该护罩最好定位成与灯的端部偏置，从而使护罩和灯之间的间隙从邻近空气入口的最大改变到灯端的相对侧上的最小。这种偏置消除了靠近入口处空气移动较快的倾向，较宽的间隙减小空气的速度，相对侧上较窄的间隙增大了空气的速度。结果使围绕灯的整个外围的气流较为均匀。

附图概述

为了更好地理解本发明，下面将参照说明作为示例性的本发明的特殊的优选实施例的附图，其中：

图1是移动图像投影仪的概略透视图，该投影仪具有由本发明形式的弧光灯组件；

图2是图1所示投影仪的灯罩的垂直剖视图；

图3是图2所示的灯的阳极端、支撑臂和护罩的分解透视图；

图4是从图3右方看的放大透视图。

优选实施例的描述

图1表示前面提到的美国专利′750(Gibbon)公开的整个的移动图像投影仪。对于该专利公开的投影仪机构的细节可以作为参考，为此完全可以看出这种投影仪是所谓的“滚动环”型的。参照数字20表示位于投影仪转子22下方的灯罩。通过投影仪传送的胶片示为24，它绕着定子26内部的转子22表面的一部分通过。投影镜头组件示为28。来自灯罩20的光向上引导并由镜子30向前反射、通过胶片24，然后再穿过投影镜头。参照数字32表示一个“支架”，它可转动地从上部支撑转子22。

灯罩20基本为一长方形的盒或罩，投影灯34和聚光器36支撑在罩内。正如图2所示，灯34具阳极端部分38和阴极端部分40，该两部分相互同轴。一个石英玻璃罩42包住相应的阳极和阴极组件44和46，该罩42包括两端之间的灯泡48。该灯泡罩住实际的阳极和阴极50、52，在该两极之间灯产生电孤放电。在玻璃罩内保持有高压惰性气体(通常是氙气)，阳极和阴极组件44、46分别具有压力密封件(未示出)。供到阳极的电缆用54表示。

该灯具有一般的结构。

灯34相对于聚光器36由阳极支撑件56和阴极支撑件58固定和定位。

图1概略示出阴极支撑件58，它基本是一个普通件，它为灯的阴极端在相互垂直的所谓的“X”、“Y”和“Z”方向上提供可调节的支撑。换言之，灯的位置可通过使阴极端向上、向下或在相互成直角的两个横向方向上的移动来进行调节。正如图中看到的，事实上灯34穿过聚光器底上的开口36a，从而使灯泡的阴极端位于聚光器外侧。阴极支撑件58可以调节成使阳极和阴极50、52之间的电弧相对于聚光器的焦点精确定位，从而在屏幕上提供适当的照度。

灯泡的阳极端基本是不可调的，正如图3和4所示，灯的阳极支撑件56包括一根中空的臂60，它从灯罩20的壁向内延伸；一个圆柱形的护罩62，它如图2所示配合在灯的阳极端的上方。臂60是一个中空的盒式截面的金属件，在它的外端具有法兰60a，臂通过该法兰并穿过绝缘块63螺接到灯罩的壁上。臂60的相对端的端部是一个长方形的端边缘60b，如图2所示，该端边缘贴靠组装后的灯罩的护罩62的外表面。护罩62的侧壁上的轴向槽64与臂60的开口端对准。槽64的顶部的凹口64a接纳阳极电缆56。

护罩62和臂60由一对线式“法兰”68相互定位，该通常为V形(见图3)的“法兰”68安置成环绕该护罩。事实上该两个法兰形成部分相应的线型结构，该结构由支撑臂60上的支架70支撑。包括法兰68的结构在图4中表示为72，它包括向后的法兰74，该法兰形成拉伸弹簧76的附着点。弹簧76环绕护罩62(见图3)并钩在臂60对侧的法兰74的成对件的一个上，从而将灯的阳极端牢固地固定到臂上。支架70由螺钉78固定到臂60上，螺钉78穿过支架上的槽，从而使支架(因此该臂的两个线型结构)可作相对于护罩的调整，以确保护罩(因此使灯的阳极端)相对于臂60精确定位。

护罩62上的槽64包括进入护罩的冷却空气的入口。在图3中，箭头80指出通过入口82(图2)进入灯罩的冷却空气，该冷却空气沿臂60的中空的内部进入护罩62。图2还示出灯罩底部(即远离护罩62)的冷却空气的出口84。出口84与抽吸通过灯罩的冷却空气的电风扇(示为F)的吸入侧相联。这电风扇还从另一开口(未示出)引入空气，从而以公知的方式为包括聚光器36和镜片(未示出)的灯罩的其它区域提供冷却。

参见图3和4，可以看出一根销子86从灯的阳极端向上伸出，在护罩62的顶壁上具有相应的开口88，该开口用以接纳销子86并使护罩相对于灯泡定位。一组以89表示的螺钉用来将销子86固定在开口88中。

可以看出，开口88在离开空气进口槽64的方向偏离护罩的纵轴，正如图2所示，当护罩装到灯上时，在灯的阳极端和护罩之间存在环形空气空间90，在护罩的底端，提供了一个护罩的环形空气出口92(槽64是空气入口)。

由于护罩62上的开口88的偏置，如图2所示，空气空间的宽度在最大的邻近空气入口64到最小的护罩的相对侧之间变化，该偏置消除了靠近空气入口槽移动较快的倾向。靠近槽64的较宽的空间减小了进入护罩的空气速度，而护罩相对侧的较窄的空间增大空气速度。结果使流过阳极周围的气流更均匀，因此离开环形空气出口92的气流更均匀。

正如图2所示，环形空气出口92导向灯泡48。已经发现离开出口92的空气在灯泡48上形成环状的层状气流，该气流如图2中的箭头所示，结果是一“块”层状气流具有“附着”到灯炮表面的倾向，由此提供了均匀和稳定的冷却效果。

由于灯罩20的出口84位于灯罩的底部并远离护罩62，这就能确保离开护罩出口92的空气围绕着灯向下抽吸，从而在灯的基本整个长度上(当然阳极端最重要)保持冷却。

冷却空气不仅用于确保电弧的移定性，而且冷却了阳极和阴极组件的密封件，从而延长了灯的寿命。

应该看到，在提供了上述优点的同时，阳极护罩62的尺寸做成避免构成阴影或有损于由聚光器36反射的光线。因此，护套位于电孤放电时由阴极52已产生的阴影内。在图2中，94代表的线表示在聚光器开口36a边缘上反射的电弧光线时由阴极产生的正常阴影，这些线沿96所示的线反射并在灯罩20外汇聚。可以看出，护罩62落入该阴影内，不会影响光线96的汇聚。

应该看到，前面描述的是关于本发明的一个特殊的实施例，很多修改是可能的。例如，本发明是在垂直指向的弧光灯的情况下描述的，本发明还可用于弧光灯水平指向的情况。同样，护罩可用于灯的一端，也可用于灯的两端，不过通常阳极端是最热的，因此最需要冷却。

护罩相对于灯偏置从而得到改变宽度的环形气隙，而这不是在所有的应用场合均是基本的，可提供其它的可能性来实现偏置的可调节性。例如销子86(图3和4)可接纳在一个代替开口88的槽中，可提供一对相对作用的螺钉来调节销子沿槽移动的位置。

在图示的实施例中，空气通过支撑灯的阳极端的臂60引导，在替换实施例中，空气可不通过该臂、而通过单独的管道送到护罩。

应该看到，本发明所描述的是移动图像的投影仪的氙弧光灯，本发明还可用于其它目的的弧光灯，或许还可用于不用氙气作惰性气体的弧光灯。

Claims (10)

1.一种冷却弧光灯的方法，该弧光灯具有一个阳极端部分、一个与阳极端部分同轴的阴极端部分和一个玻璃罩，该玻璃罩包括上述阴、阳极端部分之间的灯泡；

该方法包括的步骤有：

用一个支撑装置支撑灯罩内的灯，该支撑装置包括用于上述灯的端部分中的一个的护罩，该护罩提供了围绕灯的端部分的环状空气空间，并具有一个冷却空气的入口和导向罩的灯泡的环形空气出口；和

使上述冷却空气从上述入口到上述出口流过护罩，离开出口的空气作为冷却灯的环状气流流过灯泡。

2.如权利要求1的方法，其中使上述冷却空气流过护罩的步骤是这样进行的：通过使来自灯罩外部的冷却空气从入口到出口流过灯罩、将从入口进来的冷却空气引导到护罩的出口、将灯罩的空气出口安置在远离护罩的位置，从而使离开护罩出口的冷却空气倾向于在灯的灯泡上流向与护罩相对的灯的端部。

3.如权利要求1的方法，其中护罩的空气入口包括位于护罩侧壁上的槽，其中该方法包括进一步的步骤：使护罩相对于灯偏置，使环状空气空间从邻近空气入口槽的最大宽度改变到远离空气入口槽的护罩一侧的最小宽度，从而使流过灯周围的气流相等。

4.一种弧光灯组件包括：

一个灯，该灯具有一个阳极端部分、一个与阳极端部分同轴的阴极端部分，和包括上述端部分之间的灯泡的玻璃罩；

一个灯罩，该灯罩包括一个聚光器，并具有一个由聚光器反射的灯光离开灯罩的出口，一个冷却空气的入口和一个出口；

使上述冷却空气在灯罩的上述入口和上述冷却空气出口之间流动的装置；

灯的支撑件，用来支撑灯的相应的上述端部分，从而使灯相对于聚光器定位；

其中上述支撑件中的一个包括一个支撑的上述灯端部分的护罩，该护罩提供了围绕上述端部分的环状空气空间，并具有一个冷却空气的入口和导向上述罩的灯泡的环状空气出口；

其中，灯罩的冷却空气入口与上述护罩的上述空气入口联通，灯罩的冷却空气出口位于远离护罩的位置，这样在使用中冷却空气流过护罩和上述环状护罩出口，使离开上述护罩出口的空气像流过灯泡上的环状气流那样流动，从而来冷却该灯。

5.如权利要求4的弧光灯组件，其中上述包括护罩的灯支撑件包括一根从灯罩的侧壁延伸到护罩的臂和可释放地将护罩连到臂上的装置，其中该护罩相对于灯的相关的上述端部分固定。

6.如权利要求4的弧光灯组件，其中上述进入护罩的空气入口包括一个在护罩侧壁上的槽，其中护罩相对于灯偏置，使围绕该灯的端部分的环形空间从上述空气入口附近的最大宽度变成护罩相对侧上的最小宽度，从而使围绕灯炮的空气流相等。

7.如权利要求4的弧光灯组件，其中上述臂和护罩是独立的构件，附着装置使护罩保持与臂贴靠。

8.如权利要求7的弧光灯组件，其中上述附着装置包括围绕护罩并连在上述臂的相对端的拉紧弹簧。

9.如权利要求4的弧光灯组件，包括垂直放置在上述灯罩内的氙弧光灯，该灯的上述阳极端部分位于顶部，该灯穿过聚光器中的开口，从而使聚光器的上述开口的边缘反射的光投射出包括灯的灯泡的阴影，其中护罩的尺寸做成宜装在上述阴影内。

10.一种移动图像投影仪，它包括如权利要求4所述的弧光灯组件。

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