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Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe vom
Kurzbogentyp, welche als Lichtquelle einer Projektionsvorrichtung
sowie einer Schweinwerfervorrichtung verwendet wird.
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Herkömmlicherweise ist als Lichtquelle
einer Projektionsvorrichtung wie eines Projektors oder dergleichen
eine in 5 gezeigte Entladungslampe vom
Kurzbogentyp bekannt. Bei dieser Entladungslampe vom Kurzbogentyp
sind an die beiden Enden einer aus Quarzglas bestehenden Leuchtröhre 1 angrenzend
hermetisch abschließende
Röhren 2 aus Quarzglas
gebildet. Innerhalb der Leuchtröhre 1 ist ein
Paar Elektroden aus Wolfram 3 angeordnet, welche von Anschlussstiften 4 aus
Wolfram abgestützt sind,
die zum Zuführen
eines großen
Stroms zu den Elektroden 3 dienen. Die Anschlussstifte 4 durchdringen
Haltezylinder 5 aus Quarzglas, welche auf der Innenseite
jeweils eine Durchgangsöffnung
aufweisen und welche zylindrisch sind. Diese Haltezylinder 5 sind
innerhalb der hermetisch abschließenden Röhren 2 befestigt.
Die Anschlussstifte 4 sind durch abgestuftes Glas 6 in
den hermetisch abschließenden Röhren 2 abgedichtet.
Durch diese hermetisch abschließende
Anordnung wird in ein Gefäß, welches gegen
das Äußere isoliert
ist, Gas mit einem Hochdruck als Emissionsstoff eingefüllt.
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Da bei einer derartigen Entladungslampe vom
Kurzbogentyp der Innendruck der Leuchtröhre 1 während des
Betriebs zur Vergrößerung der
Helligkeit sehr hoch wird, ist eine Konstruktion erforderlich, durch
welche auch bei einem hohen Innendruck verhindert wird, dass die
hermetisch abschließenden Röhren 2 beschädigt werden.
Ferner ist es erforderlich, dass die Anschlussstifte 4,
welche die Elektroden 3 abstützen, von den hermetisch abschließenden Röhren 2,
die an die Leuchtröhre 1 angrenzen, unmittelbar
nach außen überstehen,
da in der Lampe ein großer
Strom fließt.
Zum hermetischen Abschließen
der hermetisch abschließenden
Röhren
und der Anschlussstifte 4 gegeneinander wird deshalb eine hermetisch
abschließende
Anordnung unter Verwendung des abgestuften Glases 6 vorgenommen.
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Nachfolgend wird das Verfahren zum
Befestigen der Haltezylinders 5 durch die hermetisch abschließenden Röhren 2 beschrieben.
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Die Innenseite der Leuchtröhre und
der hieran angrenzenden hermetisch abschließenden Röhren 2 wird im voraus
einer Druckverminderung unterzogen und in einen Unterdruckzustand
versetzt. Durch eine Erwärmung
der Außenseite
der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre 2, in welcher sich
der jeweilige Haltezylinder 5 befindet, durch einen Brenner
wird der Durchmesser der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre 2 in
dem erwärmten
Bereich verkleinert, wodurch die hermetisch abschließende Röhre 2 und
der Haltezylinder 5 aneinander angeschweißt werden.
Somit wird der Haltezylinder 5 innerhalb der hermetisch
abschließenden Röhre 2 befestigt.
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung der hermetisch abschließenden Röhre in einer
die Lampenachse orthogonal schneidenden Richtung an einer Position,
an welcher der Haltezylinder vorhanden ist.
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Wie in 6 gezeigt
wird, gibt es zwar einen Fall, in welchem der aus Quarzglas bestehende
Haltezylinder 5 und der aus Wolfram bestehende Anschlussstift 4,
welcher die Innenseite des Haltezylinders 5 durchdringt,
durch die Erwärmung
bei dem Anschweißen
der hermetisch abschließenden
Röhre 2 an
dem Haltezylinder 5 aneinander temporär angeschweißt werden.
Zwischen der Innenseite des Haltezylinders 5 und der Außenseite
des Anschlussstiftes 4 ist ein äußerst kleiner Zwischenraum
S2 infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der
Materialien jedoch immer als Lücke
vorhanden. Man hat also einen Zustand, in welchem ein Innenraum
K1 der Leuchtröhre 1 und
Innenräume
K2 der hermetisch abschließenden
Röhren 2,
welche in 5 gezeigt
werden, miteinander durchgehend verbunden sind.
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Ferner gab es einen Fall, in welchem
man eine Anordnung vornahm, bei welcher man zwischen der Innenseite
des Haltezylinders 5 und der Außenseite des Anschlussstiftes 4 eine
Metallfolie einspannt und bei welcher man somit das jeweilige Bauteil
vollständig
isoliert.
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7 ist
eine Querschnittsdarstellung einer hermetisch abschließenden Röhre in einer
die Lampenachse orthogonal schneidenden Richtung an einer Position,
an welcher der Haltezylinder vorhanden ist. Zwischen der Innenseite
des Haltezylinders und der Außenseite
des Anschlussstiftes ist eine Metallfolie eingespannt.
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Wie in 7 gezeigt
wird, hat man auch im Fall der Einspannung einer Metallfolie 8 zwischen
der Innenseite des Haltezylinders 5 und der Außenseite des
Anschlussstiftes 4 einen Zustand, in welchem zwischen der
Innenseite des Haltezylinders 5 und der Außenseite
des Anschlussstiftes 4 ein äußerst kleiner Zwischenraum 53 als
Lücke vorhanden
ist. Wie in 5 gezeigt
wird, sind der Innenraum K1 der Leuchtröhre 1 und der Innenraum
K2 der hermetisch abschließenden
Röhre 2 durchgehend
miteinander verbunden.
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(Patentdruckschrift 1)
JP-A
HEI 11-135067
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Offenlegungsschrift der Japanischen
Gebrauchsmusteranmeldung HEI 04-009963
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Wenn auf diese Weise zwischen der
Innenseite des Haltezylinders 5 und dem Anschlussstift 4 Zwischenräume S2,
S3 vorhanden sind, gab es Fälle, in
welchen folgende Nachteile auftraten.
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Wie in 6 gezeigt
wird, ist der Zwischenraum S2, welcher zwischen der Innenseite des
Haltezylinders 5 und dem Anschlussstift 4 vorhanden
ist, nicht in einem gleichmäßigen Zustand
um den Anschlussstift 4 herum als Lücke vorhanden, sondern in einem
bezüglich
des Anschlussstiftes 4 exzentrischen Zustand als Lücke vorhanden.
In 6 ist der Zwischenraum
S2 auf der oberen Seite des Zeichnungsblattes größer als auf der unteren Seite.
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Wie in 7 gezeigt
wird, ist auch im Fall, dass zwischen der Innenseite des Haltezylinders 5 und
dem Anschlussstift 4 die Metallfolie 8 vorhanden ist,
der Zwischenraum S3 nicht in einem gleichmäßigen Zustand um den Anschlussstift
4 herum als Lücke
vorhanden, sondern in einem chaotischen Zustand als Lücke vorhanden,
weil die Metallfolie 8 durch Umwinden übereinander zu liegen kommt
oder durch den Einfluss einer Durchbiegung der Metallfolie 8 oder
dergleichen.
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Nachfolgend wird die Anordnung der 5 weiter beschrieben.
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Da während des Lampenbetriebs im
Innenraum K1 der Leuchtröhre 1 ein
Entladungsphänomen auftritt
oder wegen der Hochtemperatur der Elektroden 3 ein Hochtemperaturzustand
vorhanden ist und da andererseits die Innenräume K2 der hermetisch abschließenden Röhren 2 und
der Innenraum K1 der Leuchtröhre 1 nur
durch einen äußerst kleinen
Spalt zwischen dem Haltezylinder 5 und dem Anschlussstift 4 sich
in einem Zustand befinden, in welchem die Gasströmung sichergestellt ist, weist
das in den Innenräumen
K2 der hermetisch abschließenden
Röhren 2 vorhandene
Gas eine niedrigere Temperatur auf als das im Innenraum K1 der Leuchtröhre 1 vorhandene
Gas.
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Das heißt, das im Innenraum K1 der
Leuchtröhre 1 vorhandene
Gas und das in den Innenräumen
K2 der hermetisch abschließenden
Röhren 2 vorhandene
Gas weisen während
des Lampenbetriebs einen Temperaturunterschied auf. Das Gas innerhalb
der Innenräume
K2 der hermetisch abschließenden
Röhren 2 geht
durch die Zwischenräume
S2, S3 hindurch, wodurch eine Gasströmung entsteht, welche in den
Innenraum K1 der Leuchtröhre 1 fließt.
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Diese Gasströmung entsteht durch den Durchgang
durch die Zwischenräume
S2, S3 hindurch. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind die Zwischenräume S2,
S3 jedoch nicht um den Anschlussstift 4 herum auf gleichmäßige Weise
gebildet, sondern auf ungleichmäßige Weise
oder chaotisch. Die in die Leuchtröhre 1 hinausfließende Gasströmung erfolgt
deshalb nicht um den Anschlussstift 4 herum symmetrisch.
Als Folge davon hatte man die Nachteile, dass in der Gasströmung innerhalb
der Leuchtröhre 1 mit
dem Emissionsstoff eine ungleichmäßige Strömung entsteht und der Lichtbogen schwankt
und nicht stabilisiert wird.
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Wenn auf diese Weise der Lichtbogen schwankte,
hatte man im Fall einer Verwendung als Lichtquelle einer Projektionsvorrichtung
den Nachteil, dass das Flacker-Phänomen auftrat und das Bild hell
oder dunkel wurde.
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Die Erfindung wurde gemacht, um die
vorstehend beschriebenen Nachteile beim Stand der Technik zu beseitigen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Entladungslampe vom
Kurzbogentyp mit einer hohen Lichtbogenstabilität anzugeben, bei welcher verhindert
wird, dass der Lichtbogen während des
Betriebs schwankt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kurzbogen-Entladungslampe,
bei welcher hermetisch abschließende
Röhren,
welche an eine Leuchtröhre
angrenzen, und Anschlussstifte, die Elektroden abstützen, welche
innerhalb der Leuchtröhre
angeordnet sind, durch abgestuftes Glas gegeneinander abgedichtet
sind, bei welcher die Anschlussstifte Haltezylindern aus Glas durchdringen,
welche zylindrisch und innerhalb der hermetisch abschließenden Röhren befestigt
sind, dadurch gelöst,
dass zwischen den Haltezylindern und den Anschlussstiften jeweils eine
Metallfolie angeordnet ist und dass die Metallfolie in der Weise
gebildet ist, dass mehrere Wölbungen
sich entlang der Lampenachsrichtung erstrecken, bevorzugt unter
Wahrung eines im Wesentlichen gleichen Abstandes zueinander.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels konkret beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsdarstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Entladungslampe vom
Kurzbogentyp;
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2(a) und (b) jeweils eine schematische Darstellung
nur der Metallfolie der erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp;
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3(a) und (b) jeweils eine schematische Darstellung
eines Zustandes, in welchem die Metallfolie, der Anschlussstift
und der Haltezylinder der erfindungsgemäßen Entladungslampe vom Kurzbogentyp
miteinander kombiniert sind;
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4 eine
den Pfeilen A-A gemäß 1 entsprechende Querschnittsdarstellung
der hermetisch abschließenden
Röhre in
einer die Lampenachse orthogonal schneidenden Richtung an einer
Position, an welcher der Haltezylinder vorhanden ist;
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5 eine
Querschnittsdarstellung der Anordnung einer herkömmlichen Entladungslampe vom Kurzbogentyp;
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6 eine
Querschnittsdarstellung der hermetisch abschließenden Röhre in einer die Lampenachse
orthogonal schneidenden Richtung an einer Position, an welcher der
Haltezylinder der herkömmlichen
Entladungslampe vom Kurzbogentyp vorhanden ist; und
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7 eine
Querschnittsdarstellung der hermetisch abschließenden Röhre in einer die Lampenachse
orthogonal schneidenden Richtung an einer Position, an welcher der
Haltezylinder der herkömmlichen
Entladungslampe vom Kurzbogentyp vorhanden ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Entladungslampe
vom Kurzbogentyp sind an beiden Enden einer aus Quarzglas bestehenden
Leuchtröhre 1 hermetisch
abschließende
Röhren 2 aus
Quarzglas angrenzend gebildet. Innerhalb der Leuchtröhre 1 ist
ein Paar Elektroden 3 aus Wolfram angeordnet, welche von
aus Wolfram bestehenden Anschlussstiften 4 abgestützt sind,
die Haltezylinder 5 aus Quarzglas durchdringen, welche
jeweils auf der Innenseite eine Durchgangsöffnung aufweisen und die zylindrisch sind.
Diese Haltezylinder 5 sind innerhalb der hermetisch abschließenden Röhren befestigt.
Die Anschlussstifte 4 sind durch abgestuftes Glas 6 an
den hermetisch abschließenden
Röhren 2 abgedichtet. Zwischen
dem jeweiligen Haltezylinder 5 und dem jeweiligen Anschlussstift 4 ist
eine aus Molybdän
bestehende Metallfolie 7 angeordnet.
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Diese Entladungslampe vom Kurzbogentyp ist
zum Beispiel eine Xenon-Kurzbogenlampe mit einer Nennverbrauchsleistung
von 10 kW. Der Außendurchmesser
des Anschlussstiftes 4 liegt hier bei 6 mm, der Außendurchmesser
des Haltezylinders 5 bei 12 mm, der Innendurchmesser hiervon
bei 6.3 mm und die Länge
in der Lampenachsrichtung bei 30 mm.
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Bei dieser Entladungslampe vom Kurzbogentyp
wird die Innenseite der Leuchtröhre 1 und
der sich hieran anschließenden
hermetisch abschließenden
Röhren 2 im
voraus einer Druckverminderung unterzogen und in einen Unterdruckzustand
versetzt. Durch eine Erwärmung
der Außenseite
der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre 2, in welcher sich
der jeweilige Haltezylinder 5 befindet, durch einen Brenner
wird der Durchmesser der jeweiligen hermetisch abschließenden Röhre 2 in
dem erwärmten
Bereich verkleinert, wodurch die hermetisch abschließende Röhre 2 und
der Haltezylinder 5 aneinander angeschweißt werden.
Somit wird der Haltezylinder 5 innerhalb der hermetisch
abschließenden Röhre 2 befestigt.
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2(a) und (b) sind schematische Darstellungen,
in welchen nur die Metallfolie 7 dargestellt ist. 2(a) ist eine Draufsicht
der Metallfolie 7. 2(b) ist
eine vergrößerte Querschnittsdarstellung in
der Dickenrichtung.
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Die Metallfolie 7 besteht
aus Molybdän
und weist eine Dicke von 25 μm
und eine Länge
in X-Richtung (der
Lampenachs-Richtung) von 35 mm auf. Diese Metallfolie 7 ist
in der Weise gebildet, dass mehrere Wölbungen 71 sich entlang
der Lampenachs-X-Richtung erstrecken und ein gleicher Abstand L
von 1 mm zu benachbarten Wölbungen 71 gewahrt
wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Metallfolie 7 wellenartig ausgebildet. Unter dem
Begriff "Wölbung 71" soll eine konvexe
Aufwölbung
auf einer Seite in einer Richtung verstanden werden, in welcher
die Metallfolie 7 umgewölbt
ist. Die Wölbungen
können
dabei grundsätzlich
jede beliebige Form aufweisen, also neben der gerundeten Form gewinkelte
Wölbungen
mit zum Beispiel dreieckigem, rechteckigem, trapezartigem oder ähnlichem
Wölbungsquerschnitt,
wobei sich die Wölbungen
regelmäßig wiederholen.
Gerundete Wölbungsquerschnitte
sind bevorzugt. Besonders bevorzugt sind die Wölbungen zu beiden Seiten der
Metallfolienebene gleich, im Falle gerundeter Wölbungen verlaufen diese also
zum Beispiel sinusartig.
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3(a) und (b) sind schematische Darstellungen,
welche jeweils einen Zustand zeigen, in welchem die Metallfolie,
der Anschlussstift und der Haltezylinder miteinander kombiniert
sind. Wie in 3(a) gezeigt,
ist eine vorgegebene Stelle des Anschlussstiftes 4 mit
der Metallfolie 7 umwickelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ein Teil der Metallfolie 7 in der Weise umwunden, dass
Abschnitte aufeinander zu liegen kommen. In diesem überlappenden Bereich
kommen die Wölbungen 71 aufeinander
zu liegen. In diesem Zustand wird, wie in 3(b) gezeigt, der zylindrische Haltezylinder 5 von
der Spitze des Anschlussstiftes 4 her aufgesteckt, so dass
die Metallfolie 7 sich zwischen dem Anschlussstift 4 und dem
Haltezylinder 5 befindet.
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4 ist
eine den Pfeilen A-A gemäß 1 entsprechende Querschnittsdarstellung
der hermetisch abschließenden
Röhre in
einer die Lampenachse orthogonal schneidenden Richtung an einer
Position, an welcher der Haltezylinder vorhanden ist.
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Wie in 4 gezeigt
wird, ist zwischen der Innenseite 51 des Haltezylinders 5 und
der Außenseite 41 des
Anschlussstiftes 4 die Metallfolie 7 angeordnet.
Da diese Metallfolie 7, wie vorstehend beschrieben wurde,
in der Weise gebildet ist, dass mehrere Wölbungen 71 sich entlang
der Lampenachsrichtung unter Bewahrung eines gleichen Abstandes zueinander
erstrecken, ist beim Schweißbefestigen des
Haltezylinders 5 an der hermetisch abschließenden Röhre 2 durch
Einbrennen der hermetisch abschließenden Röhre 2 der Anschlussstift 4 mit
dieser Metallfolie 7 umwickelt. Die Wölbungen 71 stehen
radial mit gleichem Abstand zueinander um den Anschlussstift 4 herum über und
fungieren als Pufferbauteil. Auch wenn die Innenseite 51 des
Haltezylinders 5 schmilzt und sich in der Richtung des
Anschlussstiftes 4 verformt, kann dieser Zustand der Verformung
um den Anschlussstift 4 herum im Wesentlichen vergleichmäßigt werden.
Ferner kann der Anschlussstift 4 in der Mitte der Durchgangsöffnung 5a des
Haltezylinders 5 positioniert werden.
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Als Folge davon wird der Spalt zwischen
der Innenseite 51 des Haltezylinders 5 und der
Außenseite 41 des
Anschlussstiftes 4 durch die Metallfolie 7 in
mehrere Lücken
mit einer im Wesentlichen gleichen Größe geteilt. Die durch diese
Teilung entstandenen Zwischenräume
S1 sind um den Anschlussstift 4 herum in einem im Wesentlichen gleichmäßigen Zustand
als Lücken
vorhanden.
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Wie in 1 gezeigt,
sind deshalb der Innenraum K1 der Leuchtröhre 1 und der Innenraum K2
der hermetisch abschließenden
Röhre 2 durchgehend
miteinander verbunden. Auch wenn das Gas innerhalb des Innenraums
K2 der hermetisch abschließenden
Röhre 2 durch
die Zwischenräume
S1 hindurch strömt
und auch wenn eine Gasströmung
entsteht, welche in Richtung des Innenraums K1 der Leuchtröhre 1 fließt, erfolgt
diese Gasströmung
zum Anschlussstift 4 symmetrisch, wodurch man die Lichtbogenschwankung
mit Sicherheit verhindern kann.
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Ferner wird durch die Maßnahme,
dass der Spalt zwischen der Innenseite 51 des Haltezylinders 5 und
der Außenseite 41 des
Anschlussstiftes 4 in mehrere Teile geteilt wird und die
Größe des durch die
Teilung entstandenen jeweiligen Zwischenraums S1 verringert wird,
die Strömungsgeschwindigkeit der
Gasströmung,
welche in diesen Zwischenräumen S1
fließt,
durch den Kontakt mit der großflächigen Oberfläche der
Metallfolie 7, der Innenseite 51 des Haltezylinders 5 und
der Außenseite 41 des
Anschlussstiftes 4 verringert. Auch dadurch kann man die
Lichtbogenschwankung mit Sicherheit verhindern.
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Wie vorstehend beschrieben wurde,
sind gemäß der erfindungsgemäßen Entladungslampe
vom Kurzbogentyp zwischen den Haltezylindern, welche an den Innenseiten
der hermetisch abschließenden Röhren durch
Anschweißen
befestigt sind, und den Anschlussstiften, die die Innenseiten dieser
Haltezylinder durchdringen, Metallfolien angeordnet. Diese Metallfolien
sind in der Weise gebildet, dass mehrere Wölbungen sich in Lampenachsrichtung
unter Bewahrung eines im Wesentlichen gleichen Abstandes zueinander
erstrecken. Auch wenn eine Gasströmung entsteht, bei welcher
das Gas in den Innenräumen
der hermetisch abschließenden
Röhren
durch die Zwischenräume
hindurch fließt,
die zwischen den Haltezylindern und den Anschlussstiften gebildet sind,
und in Richtung des Innenraums der Leuchtröhre fließt, entsteht diese Gasströmung zu
den Anschlussstiften symmetrisch. Ferner wird durch die Zwischenräume die
Gasströmung
behindert und die Strömungsgeschwindigkeit
wird verringert. Man kann deshalb eine Lichtbogenschwankung mit
Sicherheit verhindern und eine Entladungslampe vom Kurzbogentyp
mit einer hohen Lichtbogenstabilität erhalten.