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Reflektorlampe Die Erfindung betrifft eine Reflektorlampe mit einem
gläsernen Außenkolben, der aus einem konkaven Reflektorteil und einer transparenten
Frontscheibe besteht, die an ihrem Umfang dicht miteinander verbunden sind, und
der ein Entladungsrohr enthält, dessen Längsachse in der optischen Achse des Reflektors
angeordnet ist und dessen Anschlüsse im Bereich der opfischen Achse durch den Reflektor
bzw. die Frontscheibe über dichte Durchführungen nach außen geführt sind.
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Aus der USA.-Patentschrift 3 138 731 ist bereits eine Reflektorlampe
bekannt, die ein in der optischen Achse des Reflektors angeordnetes Entladungsrohr
enthält, dessen Stromzuleitungen durch den Reflektorteil bzw. den Vorderteil des
Außenkolbens hindurchgeführt sind. Bei dieser bekannten Lampe ist im Bereich des
Reflektorscheitels und in der Frontscheibe je eine halsartige Ausformung
vorgesehen, in welchen die Enden des Entladungsrohres durch Idammerartige Bauteile
gehaltert sind. Die Stromzuführungen der Lampe sind in die Ausformungen eingeschmolzen.
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Ferner ist die Verwendung von Metallhülsen bei der Durchführung von
Stromzuführungen durch den Glaskolben von Reflektorlampen bekannt (USA.-Patentschrift
2 392 828).
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Bei den bekannten Reflektorlampen mit Gasentladungsröhren ist eine
genaue Justierung des Entladungsrohres in den Brennpunkt des Reflektors nur schwer
möglich. In besonderen Fällen, beispielsweise bei Fernseh-Projektionsanlagen, müssen
jedoch strenge Anforderungen an eine genaue Fokussierung erfüllt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Reflektorlampe
beschränkter Größe eine exakte Einjustierung der Entladungsstrecke des Entladungsrohres
bezüglich des Brennpunktes des Reflektors zu ermöglichen. Dabei muß die Gefahr von
überschlägen zwischen den Halterungs- und Einführungsdrähten des Entladungsrohres
vermieden werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Reflektorlampe der. eingangs
genannten Art die Durchführungen in an sich bekannter Weise hülsenförmige Metallteile
enthalten, die mit dem Reflektorteil bzw. der Frontplatte verbunden sind, und daß
das Entladungsrohr ausschließlich über axiale, mit den Metallhülsen verbundene Stromzuführungen
gehaltert und so justiert ist, daß sich der Brennfleck der Entladung im Brennpunkt
des Reflektors befindet.
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Vorzugsweise enthält der im Inneren des Außenkolbens verlaufende Teil
nur in einer der Sromzuführungen einen an sich bekannten bogenförinigen Teil. In
Weiterbildung der Erfindung weist die mit dem Reflektorteil verbundene Metallhülse
eine bezüglich des durchgeführten Teiles der Stromzuführung überdimensionierte öffnung
auf. Dadurch wird eine Justierung des Entladüngsrohres senkrecht zur Reflektorachse
ermöglicht.
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Ferner kann die Justierung dadurch erleichtert werden, daß der durch
die Metallhülse verlaufende Teil der Stromzuführung aus einem als Pump- und Füllstutzen
dienenden Metallröhrchen besteht.
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Die Erfindung ist bei einer Lampe, deren Reflektor einen elliptischen
Querschnitt aufweist, besonders vorteilhaft anwendbar. -
Die Erfindung wird
im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine
Reffektorlampe gemäß der Erfindung und F i g. 2 eine von hinten auf den Rellektor
gesehene Ansicht der in F i g. 1 im Schnitt dargestellten Lampe. Das in der
Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein inneres, im
wesentlichen rohrförmiges Entladungsrohr 1 aus Quarz, dessen Enden 2,
3 zusammengedrückt sind und übliche Einführungen 4, 5 enthalten. An
einen nach außen reichenden Teil der Einführungen schließt sich jeweils eine dünne
Zwischenfolie 4a bzw. 5a an, auf die dann ein innerer, elektrodentragender Teil
4 b
bzw. 5b folgt. Die Folien 4a, 5a bestehen vorzugsweise
aus Molybdän und verjüngen sich an den Rändern, so daß eine vakuumdichte Verbindung
mit dem Quarzkolben gewährleistet ist. Die äußeren, aus Molybdän bestehenden Teile
und die inneren, aus Wolfram bestehenden Teile der Einführungen sind
mit
den Folien verschweißt, und der Quarz der Quetschfüße ist über den Schweißstellen
verdickt bzw. ausgebuchtet, wie bei 6, 7 angedeutet ist, um eine größere
mechanische Festigkeit zu gewährleisten.
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Als Kathode 8 dient ein aus thoriertem Wolfram bestehender
zylindrischer Körper, der in eine konische Spitze ausläuft und auf dem inneren Einführungsteil
4 b befestigt ist. Das Entladungsrohr wird vorzugsweise so geformt, daß die
Einjustierung der Elektroden während der Herstellung der Einschmelzungen gewährleistet
bleibt, wobei die Kathodeneinführung zuerst verschmolzen wird und die Ausrichtung
der Kathode durch eine innere Stütze gesichert wird, die an der Kathode angreift
und an der Wand des Entladungsrohres anliegt. Diese Stütze wird dann entfernt, und
beim Einschmelzen der Anodeneinführung wird die Ausrichtung durch eine Federdrahtspule
11 aufrechterhalten, die ein paar kleinere Windungen aufweist, die dicht
um einen Anodenkörper gewickelt sind, während eine einzige ausladende Windung lla
an der Kolbenwand anliegt. Diese Halterungsspirale verbleibt im abgeschmolzenen
Entladungsrohr und ist, wie dargestellt, vorzugsweise in der Nähe des hinteren Endes
des Anodenkörpers angeordnet, so daß sie vollständig im Schatten des zwischen den
Elektrodenspitzen brennenden Lichtbogens liegt. Das Entladungsrohr wird dann durch
einen Pumpstutzen evakuiert und mit einem ionisierbaren Medium gefüllt, z. B. Xenon,
unter einem Druck zwischen einem Bruchteil einer Atmosphäre und mehreren Atmosphären,
anschließend wird der Pumpstutzen abgeschmolzen, so daß nur ein kleiner
Stummel 12 am Kolben verbleibt.
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Das Entladungsrohr wird koaxial zur optischen Achse eines konkaven,
aus Glas oder einem ähnlichen Werkstoff bestehenden Reflektors 14 montiert, der
zusammen mit einer Frontplatte 15, die gegebenenfalls als Linse ausgebildet
sein kann, einen geschlossenen Behälter oder eine Fassung für die Entladungsröhre
bildet. Die Frontplatte 15 wird gewöhnlich als »Linse« bezeichnet, im dargestellten
Fall hat sie jedoch keine optische Funktion und besteht aus einer im wesentlichen
ebenen Glasscheibe. Der Reflektor hat mindestens in dem Bereich, der bei Drehung
des Winkels AOB um die Z-Achse bestrichen wird, die Form eines Ellipsoids, dessen
einer Brennpunkt mit dem Punkt 0 zusammenfällt. Die Oberfläche des Ringbereiches
AB-AB' ist mit einer lichtreflektierenden Schicht 16 überzogen, die aus einem
metallischen, spiegelnden Belag oder einer aus mehreren Schichten aufgebauten reflektierenden
Struktur bestehen kann, durch die das Licht im zweiten Brennpunkt des Ellipsoids
gesammelt wird. Dieser zweite Brennpunkt kann beispielsweise etwa 25 cm vor
der Frontplatte 15
lieuen. Als mehrschichtige, reflektierende Struktur kann
beispielsweise eine Anzahl von Interferenzschichten verwendet werden, die
- aus Materialen hohen bzw. niedrigen Brechungsindex bestehen und in Verbindung
mit der Schichtdicke so gewählt sind, daß das sichtbare Licht reflektiert wird,
während Wärme- oder Infrarotstrahlung durchgelassen wird. Solche Interferenzfilter
bzw. -reflektoren sind bekannt, sie zeichnen sich durch eine spiegelnde, metallartige
Reflexion im sichtbaren Spektralbereich aus, während sie im infraroten Spektralbereich
weitgehend durchlässig sind. Bei Verwendung solcher optischer Beläge wird nur wenig
Wärmestrahlung in den zweiten Brennpunkt des ellipsoidförmigen Reflektors fokussiert,
ohne daß die nutzbare Strahlung nennenswert geschwächt wird.
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Die Größe des Lichtstromes, der durch einen Reflektor gesammelt und
zurückgeworfen wird, hängt von dem Raumwinkel ab, mit dem die reflektierende Fläche
den Brennpunkt umfaßt, also im vorliegenden Fall von dem integrierten Raumwinkel,
der bei Drehung des Winkels AOB um die Z-Achse entsteht. Bei einem großen Umfassungswinkel
ist es erforderlich, den Abstand zwischen dem Scheitel des Ellipsoids und dem Brennpunkt
so klein wie möglich zu machen. Der Scheitel ist dabei der Punkt, in dem die durchgehende
Ellipsoidfläche BAA*B' die Z-Achse schneiden würde. Das Entladungsrohr kann jedoch
nicht beliebig verkürzt werden, und es muß so längs der Achse des Reflektors angeordnet
sein, daß sein hellster Punkt im Brennpunkt 0 liegt. Der hellste Punkt liegt
etwa beim ersten Drittel der Verbindungslinie von der Kathodenspitze zur Anodenspitze.
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Da der Reflektor im Bereich des Scheitels des Ellipsoids mit einem
nach hinten vorspringenden Hals 17 versehen ist, der den kathodenseitigen
Quetschfuß des Entladungsrohres aufnimmt, kann ein verhältnismäßig großes Entladungsrohr
in einem verhältnismäßig kleinen Reflektor angeordnet werden. In der Mitte der Endwand
des Halses ist eine Hülse 18 eingeschmolzen, deren schneidenartig zulaufender
Rand in das Glas eingebettet ist. Die Hülse 18 umfaßt eine öffnung
19 in der Endwand des Halses und liegt wenigstens annähernd koaxial zur Z-Achse;
eine ähnliche eingeschmolzene Hülse 21 ist in der Mitte der Frontscheibe
15 vorgesehen und umfaßt eine axiale öffnung 22. Das Entladungsrohr ist im
Reflektor so angeordnet, daß sich der Kathodenanschluß in die eingeschmolzene Hülse
18 des Reflektors und der Anodenanschluß in die in die Frontplatte
15 eingeschmolzene Hülse 21 erstrecken. Die Kathodeneinführung 4 ist mit
der Mitte einer bogenförmigen Verbindungsleitung 23 vi#rschweißt, deren Enden
zusammen in ein Kupferröhrchen 24 hart eingelötet sind, das durch die öffnung
19 und die Hülse 18
reicht und mit letzterer hart verlötet ist. Die
Verbindungsleitung 23 läßt wegen ihrer Formgebung und ihres kleinen Querschnittes
Wärmeausdehnungen und Kontraktionen des Entladungsrohres beim Betrieb der Lampe
zu. Das Kupferröhrchen 24 ist mit einer seitlichen öffnung 25 versehen, durch
die während des Anschmelzens der Frontplatte 15 an den Reflektor 14 Stickstoff
in den Reflektor eingeleitet werderkann. Reflektor und Frontplatte greifen bei
26 mit Nut und Feder ineinander, so daß die Festlegung dieser Teile vor dem
Verschmelzen erleichtert wird. Das Röhrchen 24 dient außerdem dazu, den abgeschmolzenen
Außenkolben zu evakuieren und dann mit Stickstoff unter einem Druck von etwa
0,5 Atmosphären zu füllen. Anschließend wird das Röhrchen bei 27 abgequetscht
und damit durch eine kalte Verschweißung dicht verschlossen, es dient im Betrieb
als Kathodenanschluß der Anordnung.-Mit der Anodeneinführung 5 ist ein kurzes
Stück Legierungsdraht 28 verschweißt, dessen anderes Ende mit der Hülse 21 hartverlötet
ist. Außerdem ist mit der Hülse 21 eine Außenleitung 29 hartverlötet, die
in radialer Richtung über die Frontplatte 15 geführt ist. Durch die außerhalb
des Reflektors verlaufende Anodenzuführungsleitung kann ein innerhalb des Reflektors
längs des Entladungsrohres verlaufender Zuführungs- oder Halterungsdraht entfallen,
der
einen Schattenwurf zur Folge haben würde. Die außen verlaufende
Leitung 29 wirft in der Praxis keinen Schatten, sondern verringert lediglich
den Lichtstrom, der den zweiten Brennpunkt erreicht. Da die von der Außenleitung
29 abgedeckte Fläche im Verhältnis zur Gesamtfläche der Frontplatte
15 sehr klein ist, kann auch der Lichtverlust vernachlässigt werden.
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Die erfindungsgemäße Halterung hat unter anderem den großen Vorzug,
daß das Entladungsrohr wesentlich sicherer gehaltert ist als bei den bekannten Anordnungen,
in denen zwei Stützdrähte durch den Hals oder Fuß des Reflektors herausgeführt sind.
Auch bei hohen Zündimpulsen besteht keine Gefahr, daß ein überschlag zwischen den
Zuführungsleitungen auftritt. Der Bogen wird außerdem nicht nach einer Seite durch
ein Magnetfeld ausgelenkt, das durch den Strom in einem Zuführungsdraht entsteht,
der in nahem Abstand längs des Entladungsrohres verläuft. Solche magnetische Ablenkungen
sind besonders bei höheren Strömen und bei einer waagerechten Betriebslage des Entladungsrohres
sehr störend.
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Das bevorzugte Verfahren zum Montieren des Entladungsrohres im Reflektor
und zur Montage der Stirnplatte am Reflektor verläuft wie folgt: Die bogenförmige
Verbindungsleitung 23 wird am doppelten Ende mittels eines Silberlotes mit
dem Kupferröhrchen 24 hartverlötet und in der Mitte des Bogens mit dem Kathodeneinführungsdraht
4 verschweißt. An dem Anodeneinführungsdraht 5 wird ein kurzes Stück legierten
Drahtes 28 angeschweißt. Die Verschweißungen werden so durchgeführt, daß
die äußeren Leitungen des Entladungsrohres längs der durch die Kathodenspitze gehenden
Längsachse verlaufen. Auf diese Weise kommt die Kathodenspitze wenigstens annähernd
in die optische Achse des Reflektors zu liegen, wenn das Entladungsrohr montiert
ist. Um den heißesten Punkt. bei der Kathode in den Brennpunkt in der XY-Ebene des
Reflektors zu bringen, sind dann nur noch minimale Einjustierungen erforderlich.
Ein überdimensioniertes Loch in der Reflektorhülse 18 ermöglicht, das Entladungsrohr
in der XY-Ebene zu bewegen. Die endgültige Fokussierung der Lampe erfolgt durch
Verschieben des Entladungsrohres längs der Z-Achse, d. h. längs der Reflektorachse.
Für diese Fokussierung wird die Reflektorlampe in einer Justiervorrichtung betrieben,
und das Entladungsrohr wird so einjustiert, daß sich im zweiten Brennpunkt des ellipsoidförmigen
Reflektors maximale Helligkeit ergibt, was mittels einer im zweiten Brennpunkt angeordneten
Photozelle gemessen wird.
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Wenn die Anordnung fokussiert ist, wird das Kupferröhrchen 24 mit
der Hülse 18 des Reflektors hartverlötet, wobei eine Kupferbeilagscheibe
verwendet werden kann, um die öffnung zwischen dem Röhrchen und dem Loch durch die
Hülse während des Hartlötens zu verkleinern. Das Entladungsrohr ist nun fest mit
dem Reflektor verbunden, und es muß daher darauf geachtet werden, daß die Anordnung
nicht verbogen und dadurch dejustiert wird. Als nächstes wird die Frontplatte
15 mit dem Reflektor verschmolzen, dabei wird in den Reflektor Stickstoff
eingeleitet, um eine Oxydation der Lampenanschlüsse und ein Einsinken der erweichten
Deckplatte beim Anschmelzen zu verhindern. Anschließend wird der mit der Anodeneinführung
5 verschweißte Legierungsdraht 28 mit der Außenleitung 29 und hierauf
mit der Durchführungshülse 21 verschweißt, wobei ein Silberlot verwendet wird. Der
Außenkolben wird schließlich ausgepumpt, mit Stickstoff unter einem Druck von einer
halben Atmosphäre gefüllt, und das Kupferröhrchen 24 wird bei 27 abgequetscht.