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Die
Erfindung betrifft allgemein eine Lampenanordnung, umfassend ein
Lampengehäuse
und wenigstens eine im Lampengehäuse
angeordnete Lampe. Bei der Lampe kann es sich beispielsweise um
eine Bogenlampe oder Entladungslampe handeln. Mit dem Begriff "Lampe" wird hier das eigentliche "Leuchtmittel" bezeichnet, das
in der Regel in der Form eines Glaskolbens vorliegt, in dem im Fall
einer Glühlampe
ein Metallfaden auf elektrischem Wege soweit erhitzt wird, dass
er weißglühend wird.
Im Falle der hier mehr interessierenden Bogenlampen oder Entladungslampen
enthält
der Glaskolben Elektroden und ein gasförmiges Medium, das zur Entladung gebracht
wird. Es wird beispielsweise an Metalldampflampen (Niederdrucklampen
oder Hochdrucklampen) und Edelgas-Hochdrucklampen gedacht. Im Rahmen
der Erfindung sind von besonderem Interesse solche Lampen, wie sie
herkömmlich
schon bei lichtmikroskopischen oder fluoreszenz-mikroskopischen
Anwendungen eingesetzt werden. Die betreffende Lampe (das Leuchtmittel)
ist vorzugsweise auswechselbar. Ferner ist es zweckmäßig, wenn
die Lampe (das Leuchtmittel) relativ zu einem Lichtaustritt des
Lampengehäuses
verstellbar ist.
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Viele
Lampentypen, so auch Lichtbogenlampen, arbeiten nur unter definierten
Bedingungen optimal. Eine Bedingung ist, dass die Glaskolbentemperatur
relativ hoch sein sollte (beispielsweise etwa 600 bis 800°C), und dass
die ggf. zur Kühlung
vorgesehene, den Glaskolben umströmende Luft keiner turbulenten
Strömung
unterliegt. Damit entsteht z. B. bei der Nutzung von Bogenlampen
in Laborumgebung das Problem, dass die Lampe selbst auf hohem Temperaturniveau
gehalten werden muss, die Außentemperatur
des Gerätes
jedoch den üblichen
arbeitstechnischen Vorschriften zu genügen hat (Oberflächentemperatur deutlich über 100°C) bzw. sich
möglicherweise
in unmittelbarer Nähe
befindliche Optik, Mechanik und Elektronik vergleichsweise niedriger
Temperatur gehalten werden soll oder muss. Etwa für stabile
Messbedingungen oder Untersuchungsbedingungen sollte überdies
sich das gesamte Gerät
bzw. ein gesamter Messaufbau in einem thermischen Gleichgewicht
befinden, und dieses thermische Gleichgewicht sollte sich schnell
einstellen. Gerade bei optischen Anwendungen, wie mikroskopischen Anwendungen
oder fluoreszenzmikroskopischen Anwendungen, befindet sich häufig in
enger Nähe
zur Lampe bzw. Lampenanordnung eine Optik oder Optiken, die einer
exakten Justage bedürfen
bzw. bei denen eine einmal erfolgte Justage so weit wie möglich beibehalten
werden soll.
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Um
diesbezüglich
gegenüber
dem Stand der Technik eine Verbesserung zu erreichen, wird nach einem
ersten Aspekt der Erfindung für
die eingangs angesprochene Lampenanordnung vorgeschlagen, dass das
Lampengehäuse
mit mehreren ineinander geschachtelten Gehäuseschalen ausgeführt ist,
um eine mehrstufige Wärmeisolation
einer Umgebung oder Gehäuseoberfläche des
Lampengehäuses
gegenüber
einem die Lampe enthaltenden, von den Gehäuseschalen zumindest bereichsweise
umgebenen Gehäuseinneren
vorzusehen.
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Durch
die eine Art "mehrstufiges
Schalensystem" bildenden
Gehäuseschalen
kann eine sehr gute, in mehreren Schritten erfolgende thermische Isolierung
des Gehäuseinneren
gegenüber
der Umgebung erreicht werden, wobei die thermische Isolierung einerseits
durch thermisch isolierendes Material im Sinne einer "Barriere" und andererseits
durch gezielte Abfuhr von Wärme
aus wenigstens einem zwischen zwei Gehäuseschalen ausgebildeten Gehäusezwischenraum,
beispielsweise vermittels einer Kühlfluidströmung, erreicht werden kann.
Diese beiden Ansätze
können
vorteilhaft kombiniert werden. Man kann auch vorsehen, dass es mehrere
gewissermaßen
ineinander geschachtelte Kühlfluidströme gibt,
beispielsweise einen geringen, vorzugsweise laminaren Kühlfluidstrom
durch das Gehäuseinnere, der
Soll-Betriebsbedingungen für
die Lampe gewährleistet,
und einen stärkeren
und damit stärker
kühlenden
Kühlfluidstrom
durch einen zwischen zwei Gehäuseschalen
ausgebildeten Gehäusezwischenraum.
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Allgemein
wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein zwischen zwei Gehäuseschalen
ausgebildeter Gehäusezwischenraum
vorgesehen ist, der das Gehäuseinnere
zumindest bereichsweise umgibt. Weiterbildend wird allgemein vorgeschlagen,
dass der Gehäusezwischenraum
eine Isolationsschicht enthält.
Dabei kann man vorsehen, dass die Isolationsschicht von einem wärmeisolierenden
Material oder von einem Unterdruck- oder Vakuumbereich gebildet
ist.
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Besonders
bevorzugt ist aber die schon angesprochene Möglichkeit, dass durch das Gehäuseinnere
oder/und durch den Gehäusezwischenraum ein
Kühlfluidstrom,
insbesondere Kühlluftstrom,
führbar
ist. Hierzu wird weiterbildend vorgeschlagen, dass ein durch das
Gehäuseinnere
führbarer
erster Kühlfluidstrom
gegenüber
einem durch den Gehäusezwischenraum
führbaren
zweiten oder weiteren Kühlfluidstrom
derart eingestellt oder einstellbar ist, dass im Hinblick auf Soll-Betriebsbedingungen
für die
Lampe der erste Kühlfluidstrom
einen geringeren Temperaturgradient zwischen der Lampe und der das
Gehäuseinnere
begrenzenden Gehäuseschale vorsieht
als ein von dem zweiten Kühlfluidstrom
vorgesehener Temperaturgradient zwischen den beiden den Gehäusezwischenraum
begrenzenden Gehäuseschalen.
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Man
kann zweckmäßig vorsehen,
dass ein Zuführ-Kühlfluidstrom
auf den ersten und den zweiten Kühlfluidstrom
aufteilbar oder/und dass der erste und der zweite Kühlfluidstrom
zu einem Abführ-Kühlfluidstrom
zusammenführbar
sind. Vorzugsweise wird im Wesentlichen staubfreie Luft als Kühlfluidstrom
(insbesondere erster bzw. zweiter Kühlfluidstrom bzw. Zuführ-Kühlfluidstrom)
verwendet. Hierfür kann
eine entsprechende Zuführeinrichtung
vorgesehen sein, beispielsweise in Form eines Ventillators, ggf.
mit zugehöriger
Filteranordnung.
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Es
wird beispielsweise daran gedacht, dass das Lampengehäuse in einem
im wesentlichen staubfreien Innenraum einer Gehäuseanordnung eines optischen
Geräts
angeordnet ist, in den die Lampenanordnung im Betrieb ihr Beleuchtungslicht
durch den Lichtaustritt abgibt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass eine durch den Lichtaustritt gehende
und einen Soll-Leuchtbereich der Lampe schneidende optische Achse
definiert oder definierbar ist, und dass die Gehäuseschalen jeweils in oder in
enger Nachbarschaft zu einer die optische Achse enthaltenden Ebene
relativ zu einer Basis des Lampengehäuses abgestützt oder gehalten sind.
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In
die Gehäuseschalen
bzw. das Schalensystem kann vorteilhaft ganz oder teilweise die
benötigte
Optik integriert sein, die dafür
sorgt, dass der Lichtstrom der Lampe, insbesondere Bogenlampe, außerhalb
des Wärmegehäuses auf
die geweünschte
Weise genutzt werden kann.
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Unabhängig von
der Art der Lampenkühlung bzw.
thermischen Isolierung des Lampeninneren nach außen hin können Probleme aus einer thermischen
Expansion von konstruktiven Elementen bzw. Halteelementen der Lampenanordnung
resultieren, die nach dem Einschalten der Lampe oder bei Änderungen
der Leuchtleistung beispielsweise mittels einer Dimmeranordnung
auftritt. So könnte
es passieren, dass eine oder mehrere optische Komponenten, die im
Betrieb den Beleuchtungslichtfluss durch den Lichtaustritt des Lampengehäuses beeinflussen,
infolge einer thermischen Expansion oder thermisch bedingten Positionsänderung
des Halteelements aus einer relativen oder absoluten Sollposition
wegwandern.
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Beispielsweise
könnte
die Ausrichtung mehrerer optischer Elemente zueinander (insbesondere Koaxialität) beeinträchtigt werden.
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Um
diesbezüglich
gegenüber
dem Stand der Technik eine Verbesserung zu erreichen, wird für eine Lampenanordnung,
umfassend ein Lampengehäuse
und wenigstens eine im Lampengehäuse
angeordnete, vorzugsweise auswechselbare oder/und relativ zu einem
Lichtaustritt des Lampengehäuses verstellbare
Lampe, insbesondere Bogenlampe oder Entladungslampe, umfassend ferner
wenigstens eine im oder am Lampengehäuse vermittels wenigstens eines
Halteelements gehaltene, im Betrieb den Beleuchtungslichtfluss durch
den Lichtaustritt beeinflussende optische Komponente, wobei eine
durch den Lichtaustritt gehende und einen Soll-Leuchtbereich der
Lampe schneidende optische Achse definiert oder definierbar ist,
nach einem zweiten Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, dass wenigstens
ein Halteelement, welches wenigstens eine den Beleuchtungslichtfluss
durch den Lichtaustritt beeinflussende optische Komponente hält, in oder
in enger Nachbarschaft zu einer die optische Achse enthaltenden
Ebene relativ zu einer Basis des Lampengehäuses abgestützt oder gehalten ist, derart,
dass eine Änderung der
Positionierung der optischen Komponente relativ zur optischen Achse
in Folge einer thermischen Expansion oder Kontraktion des Halteelements
vermieden oder minimiert wird. Es wird beispielsweise daran gedacht,
dass eine Art Aufhängung
vorgesehen ist, welche das Halteelement auf der Höhe der optischen
Achse abstützt
oder hält,
so dass sich die Position der optischen Komponente (Optik) bei einer thermischen
Expansion des Halteelements wenig ändert und vorzugsweise bei
Erreichen der im Dauerbetrieb herrschenden Betriebstemperatur gerade
optimal ist. Das Halteelement kann im Falle einer Lampenanordnung
nach dem ersten Aspekt der Erfindung von einer der erfindungsgemäßen Gehäuseschalen
gebildet sein. Es wird diesbezüglich
vor allem an die innerste, das Gehäuseinnere unmittelbar umgebende
Gehäuseschale
gedacht. Man kann aber auch für
mehrere ineinander geschachtelte Gehäuseschalen eine entsprechende "Aufhängung" vorsehen.
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Allgemein
wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Halteelement, welches wenigstens
eine den Lichtaustritt bildende optische Komponente hält, in oder
in enger Nachbarschaft zur die optische Achse enthaltenden Ebene
abgestützt
oder gehalten ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein
Halteelement, welches wenigstens eine zwischen dem Lichtaustritt
und der Lampe angeordnete optische Komponente, durch die das Beleuchtungslicht
fällt,
in oder in enger Nachbarschaft zur die optische Achse enthaltenden
Ebene abgestützt
oder gehalten ist.
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Besonders
zweckmäßig ist,
wenn sich das betreffende Halteelement von der die optischen Achse
enthaltenden Ebene ausgehend in zur Ebene zueinander orthogonale,
zueinander entgegengesetzte Richtung erstreckt. Weiterbildend wird
vorgeschlagen, dass das Halteelement an auf Höhe der Ebene liegenden ersten
Abschnitten oder/und an in zur Ebene orthogonalen Richtung voneinander
beabstandeten, auf verschiedenen Seiten der Ebene liegenden zweiten
Abschnitten direkt oder indirekt an der optischen Komponente angreift.
Die ersten Abschnitte können
auf verschiedenen Seiten einer zur Ebene orthogonalen, ebenfalls
die optische Achse enthaltenden weiteren Ebene liegen. Ferner wird
daran gedacht, dass die zweiten Abschnitte jeweils etwa gleichen
Abstand von der Ebene aufweisen oder/und dass die ersten Abschnitte
jeweils etwa gleichen Abstand von der weiteren Ebene aufweisen.
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Wie
in Bezug auf die Lampenanordnung nach dem ersten Aspekt der Erfindung
schon angedeutet, kann das Halteelement oder wenigstens ein Halteelement
von einer Gehäuseschale
des Lampengehäuses
gebildet sein. Vorzugsweise weist das Lampengehäuse mehrere Gehäuseschalen
auf. Wenigstens eine dieser Gehäuseschalen
oder mehrere oder alle dieser Gehäuseschalen können (jeweils)
in oder in enger Nachbarschaft zu einer die optische Achse enthaltenden
Ebene relativ zu einer Basis des Lampengehäuses abgestützt oder gehalten sein, um einen
Temperaturgang einer direkt oder indirekt durch die betreffende
Gehäuseschale
gehaltenen optischen Komponente zumindest zu minimieren.
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Übliche Lampen,
beispielsweise Lichtbogenlampen, senden auch in Raumrichtungen aus,
in denen eigentlich kein Licht benötigt wird. So sendet beispielsweise
eine Lichtbogenlampe in alle Raumrichtungen senkrecht zum Bogen
gleichmäßig Photonen aus.
Um den insoweit bereitgestellten Photonenfluss in einer technischen
Anordnung möglichst
effizient nutzen zu können,
bietet es sich an, einen Teil des Photonenflusses direkt mittels
geeigneter optischer Elemente, etwa Linsen, zu sammeln und an eine
gewünschte
Stelle zuzuführen
und zusätzlich
einen in andere Richtung abgestrahlten Teil des Gesamtphotonenflusses
mittels einer geeigneten Spiegelanordnung, insbesondere Retroreflektoranordnung,
in Richtung zum Lichtaustritt oder zur Lampe, im Falle einer Bogenlampe
vorzugsweise in Richtung des Lichtbogens, zurück zu reflektieren und über die
angesprochenen optischen Elemente, die die Photonen sammeln, zur
Nutzung zur Verfügung
zu stellen.
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Bezug
nehmend auf eine derartige Ausgestaltung einer Lampenanordnung wird
bezogen auf eine Lampenanordnung, umfassend ein Lampengehäuse und
wenigstens eine im Lampengehäuse
angeordnete, vorzugsweise auswechselbare oder/und relativ zu einem
Lichtaustritt des Lampengehäuses verstellbare
Lampe, insbesondere Bogenlampe oder Entladungslampe, wobei eine
durch den Lichtaustritt gehende und einen Soll-Leuchtbereich der
Lampe schneidende optische Achse definiert oder definierbar ist,
nach einem dritten Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, dass die
Lampe zwischen dem Lichtaustritt und einer in Richtung zum Lichtaustritt reflektierenden
Reflektoranordnung angeordnet ist, und dass die Reflektoranordnung
von außerhalb
dem Lampengehäuse
oder wenigstens einer Gehäuseschale
des Lampengehäuses
auf mechanischem Wege zumindest näherungsweise in Richtung der optischen
Achse verstellbar oder/und bezogen auf einen in einem Inneren des
Lampengehäuses
bzw. der Gehäuseschale
liegenden Schwenkpunkt verschwenkbar oder/und in Seitenrichtung
zur optischen Achse verschiebbar ist.
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Nach
dem dritten Aspekt der Erfindung wird eine spezielle Justagemöglichkeit
für die
Reflektoranordnung, beispielsweise ein Retroreflektor, von außen her
bereitgestellt, die es ermöglicht,
den rückreflektierten
Photonenstrom geeignet einzujustieren. Ein wichtiger Gesichtspunkt
in diese Zusammehang ist, dass die Justagemechanik idealerweise
möglichst
geringe Auswirkungen auf die in der Lampenanordnung herrschenden
Temperaturverhältnisse,
insbesondereden sich einstellenden Temperaturgradienten, haben sollte.
Dies ist insbesondere bei Bogenlampen von Wichtigkeit, da – wie oben
erwähnt – möglichst
konstante Temperaturbedingungen in einem gewissen Temperaturintervall
am Glaskolben herrschen sollten.
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In
diesem Zusammenhang wird als besonders bevorzugt vorgeschlagen,
dass ein außen
auf der Gehäuseschale
angeordnetes, mit der Reflektoranordnung zumindest hinsichtlich
einer Schwenkbewegung um den Schwenkpunkt bewegungsverkoppeltes
Betätigungsglied
wenigstens eine Eingriffskante oder Eingriffsfläche aufweist, die im Falle
einer Eingriffskante mit einer Gegen-Eingriffsfläche bzw. im Falle einer Eingriffsfläche mit
einer Gegen-Eingriffsfläche
oder Gegen-Eingriffskante an der Gehäuseschale in formschlüssigem Eingriff
steht oder bringbar ist, wobei die Eingriffsfläche oder/und die Gegeneingriffsfläche derart
angeordnet und gekrümmt
ist, dass eine Verschiebebewegung des Betätigungsglieds relativ zur Gehäuseschale
bei bestehendem formschlüssigen
Eingriff zumindest in eine Schwenkbewegung der Reflektoranordnung
um den Schwenkpunkt umgesetzt wird. Die Eingriffsfläche oder/und
die Gegen-Eingriffsfläche
können
als Ringfläche oder
Ringflächensegment
ausgeführt
sein. Ferner kann die Eingriffskante oder die Gegen-Eingriffskante
als Ringkante oder Ringkantensegment ausgeführt sein.
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Als
besonders bevorzugt wird vorgeschlagen, dass die Eingriffskante
und die Gegen-Eingriffsfläche
oder die Eingriffsfläche
und die Gegen-Eingriffskante
oder Gegen-Eingriffskante eine Kontaktdichtung bilden oder mit wenigstens
einem gesonderten, den Eingriff gewünschtenfalls vermittelten Dichtungselement
ausgeführt
sind, um einen Innenraum der Gehäuseschale
gegen eine Außenumgebung
der Gehäuseschale
abzudichten oder zumindest abzuschirmen. Durch die Abdichtung bzw.
Abschirmung wird dazu beigetragen, dass konstante und von der momentanen
Justage unabhängige Temperaturverhältnisse
herrschen. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Temperaturgradient durch
die Justage und die Justagemechanik nicht in ungewünschter
Weise beeinflusst wird.
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Für manche
Zwecke ist es ausreichend und sogar vorteilhaft, wenn die Eingriffsfläche oder/und die
Gegen-Eingriffsfläche
von einer Zylinderfläche oder
einem Zylinderflächensegment
des Lampengehäuses
bzw. der Gehäuseschale
oder eines daran angebrachten Zwischenglieds gebildet ist, deren/dessen
Zylinderachse im Wesentlichen durch den Schwenkpunkt geht, so dass
die Reflektoranordnung durch Verschieben des Betätigungsglieds relativ zur Gehäsueschale
in einem Winkelfreiheitsgrad verschwenbar sein. In der Regel wird
man aber doch eine Verschwenkbarkeit in zwei vorzugsweise voneinander
unabhängigen
Winkelfreiheitsgraden vorziehen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass
die Eingriffsfläche
oder/und die Gegen-Eingriffsfläche
von einer Kugelfläche
oder einem Kugelflächensegment des
Lampengehäuses
bzw. der Gehäuseschale
oder eines daran angebrachten Zwischenglieds gebildet ist, deren/dessen
Kugelmittelpunkt mit dem Schwenkpunkt im Wesentlichen zusammenfällt, so dass
die Reflektoranordnung durch Verschieben des Betätigungsglieds relativ zur Gehäuseschale
in zwei Winkelfreiheitsgraden verschwenkbar ist.
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Man
kann einen bezogen auf das Lampengehäuse bzw. die Gehäuseschale
ortsfesten Schwenkpunkt vorsehen. Für manche Anwendungen ist es
aber durchaus vorteilhaft, wenn der Schwenkpunkt im Inneren des
Lampengehäuses
bzw. der Gehäuseschale
räumlich
verstellbar ist oder sich beim Verschieben des Betätigungsglieds
zwangsläufig verstellt.
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Das
Lampengehäuse
kann mit mehreren ineinander geschachtelten Gehäuseschalen ausgeführt sein.
Hierzu wird vorgeschlagen, dass das Betätigungsglied wenigstens einen
einer der Gehäuseschalen
zugeordnete Eingriffsfläche
oder Eingriffskante aufweist, die mit einer Gegen-Eingriffsfläche bzw.
Gegen-Eingriffskante an dieser Gehäuseschale in Eingriff steht
oder bringbar ist. Insbesondere wird daran gedacht, dass das Betätigungsglied
wenigstens eine einer äußeren Gehäuseschale
zugeordnete Eingriffsfläche
oder Eingriffskante aufweist, die mit einer Gegen-Eingriffsfläche bzw.
Gegen-Eingriffskante an der äußeren Gehäuseschale
in Eingriff steht oder bringbar ist.
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Vorteilhaft
kann man aber auch zusätzlich oder
alternativ vorsehen, dass das Betätigungsglied wenigstens eine
einer inneren Gehäuseschale
zugeordnete Eingriffsfläche
oder Eingriffskante aufweist, die mit einer Gegen-Eingriffsfläche bzw.
Gegen-Eingriffskante an der inneren Gehäuseschale in Eingriff steht
oder bringbar ist.
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Eine
andere Möglichkeit
ist, dass zwischen dem Betätigungsglied
oder der Reflektoranordnung einerseits und der inneren Gehäuseschale
wenigstens ein Dichtungselement wirksam ist, um einen Innenraum
der Gehäuseschale
gegen eine Außenumgebung
der Gehäuseschale
abzudichten oder zumindest abzuschirmen.
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Als
besonders vorteilhaft wird hinsichtlich der Bereitstellung umfassender
Justagemöglichkeiten ferner
vorgeschlagen, dass das Lampengehäuse oder/und das Betätigungsglied
eine Durchführung
für ein
Schiebeglied aufweist, welches hinsichtlich einer Verstellung in
Richtung einer durch die Durchführung definierten,
vorzugsweise mit der optischen Achse im Wesentlichen zusammenfallenden
oder in Übereinstimmung
bringbaren Bewegungsachse mit der Reflektoranordnung bewegungsverkoppelt
ist. Es wird insbesondere daran gedacht, dass das Betätigungsglied
eine Durchführung
für das
Schiebeglied aufweist, wobei vorzugsweise in einer Stellung des
Betätigungsglieds
an der Gehäuseschale
die Bewegungsachse mit der optischen Achse im Wesentlichen zusammenfällt oder
in Übereinstimmung
bringbar ist.
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Die
Erfindungs- und Weiterbildungsvorschläge nach dem ersten Aspekt können mit
den Erfindungs- und Weiterbildungsvorschlägen nach dem zweiten Aspekt
kombiniert werden. Ferner können die
Erfindungs- und Weiterbildungsvorschläge nach dem ersten Aspekt auch
mit den Erfindungs- und Weiterbildungsvorschlägen nach dem dritten Aspekt kombiniert
werden. Ferner können
die Erfindungs- und Weiterbildungsvorschläge nach dem zweiten Aspekt
mit den Erfindungs- und
Weiterbildungsvorschlägen
nach dem dritten Aspekt kombiniert werden. Schließlich können die
Erfindungs- und Weiterbildungsvorschläge nach allen drei Aspekten
miteinander kombiniert werden.
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Allgemein
wird daran gedacht, dass das Lampengehäuse wenigstens eine darin integrierte Optik,
beispielsweise eine Linse oder Linsenanordnung, aufweist. Die Optik
kann insbesondere in eine Gehäuseschale
des Lampengehäuses
integriert sein.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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1 zeigt
ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Lampe, speziell einer Lichtbogenlampe,
mit mehreren Gehäuseschalen.
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2 zeigt
eine Möglichkeit
auf, wie der von einer Lampe (beispielsweise Lichtbogenlampe) ausgehende
Photonenfluss unter Verwendung einer Sammeloptik und eines Retroreflektros
besonders effizient einer Nutzung zugeführt werden kann.
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3 zeigt
ein Beispiel der Integration einer Anordnung gemäß 2 in ein
mehrschaliges Lampengehäuse
entsprechend 1.
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4 zeigt
eine Ausführungsvariante
der mehrschaligen Lampenanordnung, bei der der innerhalb der innersten
Gehäuseschale
angeordnete Retroreflektor von außen justierbar ist.
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5 zeigt
eine Ausführungsvariante
der Lampenanordnung gemäß 4.
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6 zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsvariante
der Lampenanordnung gemäß 4.
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7 zeigt
eine weitere Ausführungsvariante
der Lampenanordnung gemäß 4.
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8 zeigt
in den Teilfiguren 8a) und 8b) eine mehrschalige Lampenanordnung mit
einer vorteilhaften Aufhängung
der Gehäuseschalen
der Lampenanordnung.
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9 zeigt
schematisch, wie bei einer Lampenanordnung in der Art der 8 eine
Kühlung durch
Kühlluftströme vorgesehen
sein kann.
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10 zeigt
ein konkreter ausgeführtes
Beispiel einer erfindungsgemäßen Lampenanordnung, bei
der die verschiedenen Aspekte der Erfindung, wie sie anhand der 1 bis 9 erläutert werden,
zur Anwendung kommen.
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11 zeigt
in den Teilfiguren 11a) bis 11d) Einzelkomponenten der Lampenanordnung
der 10.
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1 zeigt
schematisch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Lampenanordnung 10 in
einer geschnittenen Darstellung. Die Lampenanordnung 10,
die man durchaus insgesamt auch als "Lampe" ansprechen kann, weist eine innere
Gehäuseschale oder
einen inneren Gehäusemantel 12 und
eine äußere Gehäuseschale
oder einen äußeren Gehäusemantel 14 auf.
Die innere Gehäuseschale 12 umgibt ein
Gehäuseinneres 16,
in der die eigentliche Lampe, also das Leuchtmittel, der Lampenanordnung
angeordnet ist. Es handelt sich vorliegend um eine geschnitten dargestellte
Bogenlampe 18, die einen Glaskolben und darin enthaltende
Elektroden und ein auf elektrischem Wege zum Leuchten zu bringendes Medium
enthält.
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Die
innere Gehäuseschale 12 begrenzt
eine innere Isolationsschicht 20, die vorzugsweise den gesamten
Gehäuseinnenraum 16 ausfüllt. Zwischen den
beiden Gehäuseschalen 12 und 14 ist
ein Gehäusezwischenraum 22 ausgebildet,
der vorzugsweise vollständig
mit einer weiteren Isolationsschicht 24 ausgefüllt ist.
Die Gehäuseschalen 12 und 14 halten jeweils
eine Optik 26 bzw. 28, die einen Lichtaustritt bilden.
Bei den Optiken 26 und 28 handelt es sich vorzugsweise
um Sammeloptiken. Es kommt aber durchaus auch in Betracht, anstelle
der Optiken 26 und 28 einfache "Fenster" vorzusehen. Durch
die Optiken 26 und 28 bzw. das bzw. die Fenster
wird ein Nutzphotonenstrom, der vom heißen Plasma der Lichtbogenlame
ausgeht, nach außen
zur Nutzung geführt.
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Aufgabe
der Gehäuseschalen 12 und 14 und der
Isolationsschichten 20 und 24 ist, einen möglichst großen Temperaturabfall
zwischen der innersten Zone, speziell der Lichtbogenlampe 18,
einerseits und dem Außenbereich 30 bzw.
der Außenoberfläche 32 der äußeren Gehäuseschale 14 andererseits
zu erreichen. Hierzu kann die Isolationsschicht von einem isolierenden
Medium gebildet sein oder auch von einem Unterdruckbereich oder
Vakuumbereich. Bevorzugt ist die jeweilige Isolationsschicht aber
von einem Kühlfluidstrom,
insbesondere Kühlluftstrom,
gebildet, der vorzugsweise aktiv durch den Gehäuseinnenraum 16 bzw.
dem Gehäusezwischenraum 22 geführt wird.
Die Zweischaligkeit oder allgemein Mehrschaligkeit der Lampenanordnung
bietet dabei den Vorteil, dass man durch den Gehäuseinnenraum 16, der
die Bogenlampe 18 enthält,
einen vergleichsweise kleinen, nicht-turbulenten Kühlluftstrom
führen kann,
so dass Soll-Betriebsbedingungen für die Lampe, insbesondere ein
Soll-Temperaturbereich,
etwa 600 bis 800°C,
eingehalten werden kann, vorzugsweise unter Vermeidung jeglicher
stärkerer
Temperaturschwankungen. Durch den Gehäusezwischenraum 22 oder
ggf. durch mehrere, ineinander geschachtelte Gehäusezwischenräume kann
demgegenüber
eine wesentlich stärkere
Kühlfluidströmung, insbesondere
eine Kühlluftströmung, geführt werden, um
eine starke Kühlung
und damit einen starken Temperaturabfall von der inneren Gehäuseschale
zur äußeren Gehäuseschale
zu erreichen. Reicht der durch einen Gehäusezwischenraum geführte Kühlfluidstrom
nicht aus, so kann man wenigstens eine weitere Gehäuseschale
und demgemäß wenigstens einen
weiteren Gehäusezwischenraum
in analoger Weise vorsehen und dementsprechend einen noch größeren Temperaturgradienten
von innen nach außen
erreichen.
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Die
Ausführung
des Lampengehäuses
mit mehreren Gehäuseschalen
ermöglicht
also, einerseits optimale Betriebsbedingungen für die Lampe, insbesondere Bogenlampe,
zu gewährleisten
und andererseits die anfallende Verlustwärme optimal nach außen zu isolieren
bzw. gezielt und mit hohem Wirkungsgrad abzuführen, ohne dass hierdurch die Betriebsbedingungen
für die
Lampe beeinflusst werden.
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Es
sollte noch erwähnt
werden, dass es sich bei den Gehäuseschalen
um Kugelschalen oder um Zylinderschalen (beispielsweise Kreizylinderschalen) handeln
kann, oder – in
Abweichung von der Darstellung in 1 – auch um
völlig
anders geformte Schalen.
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Übliche Lampen,
so auch Bogenlampen, senden in mehrere Raumrichtungen mehr oder
weniger gleichmäßig Photonen
aus. So sendet eine Lichtbogenlampe in alle Raumrichtungen senkrecht
zum Lichtbogen gleichmäßig Photonen
aus. Um den Photonenfluss für
eine technische Anwendung in einer entsprechenden Anordnung, beispielsweise
Messanordnung, Mikroskopanordnung (beispielsweise Fluoreszenzmikroskopanordnung)
oder dergleichen möglichst
effizient nutzen zu können,
ist es zweckmäßig, neben
einem mittels einer geeigneten Sammeloptik 26 direkt aufgesammelten
Teil des Photonenflusses einen in entgegen gesetzter Richtung propagierenden
Teil des Photonenflusses mittels einer geeigneten Spiegelanordnung,
beispielsweise mittels eines Retroreflektors 40 in Richtung
der Lampe 18, speziell des Lichtbogens 19 zurück zu reflektieren
und damit ebenfalls durch die Sammeloptik 26 der Nutzung
zuzuführen.
Bezug nehmend auf 2 steht damit neben dem direkt
durch die Sammeloptiken 26 der Nutzung zugeführten Photonenfluss
A zumindest auch ein Teil des ursprünglich in entgegengesetzter
Richtung propagierenden Photonenflusses B für die Nutzung zur Verfügung.
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3 zeigt
die Anordnung der 2 integriert in eine Lampenanordnung 10 entsprechend 1.
In der innersten Zone, dem Gehäuseinnenraum 16,
sind die Bogenlampe 18 und der Retroreflektor 40 angeordnet
und werden von der ersten bzw. inneren Gehäuseschale (auch als Mantel
bezeichenbar) umgeben. Innerhalb dieser Gehäuseschalen werden für die Lampe 18 optimale
Bedingungen eingestellt, insbesondere durch Einstellen, vorzugsweise
Einregeln, einer Soll-Temperatur mittels eines durch den Innenraum 16 geführten Luftstromes.
Damit befindet sich bereits die erste Gehäuseschale 12 auf einem
kühleren
Temperaturniveau als der Glaskolben bzw. das Brennerglas der Bogenlampe.
In der ersten Gehäuseschale 12 kann,
wie schon angesprochen, eine Sammeloptik bzw. ein Teil der Sammeloptik
oder auch nur einfach ein "Fenster" eingebaut sein,
um den gewünschten
Photonenstrom entsprechend der optischen Erfordernisse nach außen zu führen.
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Zwischen
der ersten Gehäuseschale 12 und der
zweiten, äußeren Gehäuseschale 14 (ebenfalls als
Mantel bezeichenbar) befindet sich die zweite Isolationsschicht 24 innerhalb
des Gehäusezwischenraums 22.
Aufgabe dieser Schicht ist es, einen möglichst großen Temperaturabfall zwischen
der innersten Zone und dem Außenbereich 30 zu
erreichen, was vorzugsweise durch einen vergleichsweise kräftigen Kühlluftstrom
bewerkstelligt wird. Es ist aber durchaus auf die Möglichkeit
der Verwendung eines anderen Mediums oder auch eines Vakuums hinzuweisen.
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Auch
in der zweiten Gehäuseschale 14 ist ein
geeignetes optisches Element 28, ggf. ein Teil der Sammeloptik,
eingefügt,
um den Photonenstrom nach außen
zu führen.
Sollte die Isolationsschicht 24 keinen hinreichenden Temperaturabfall
(keinen genügenden
Temperaturgradienten) erzeugen können, kann
man weitere Gehäuseschalen
vorsehen, die sich analog um die Gehäuseschale 14 herum
erstrecken.
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Die
Anordnung gemäß 1 und
entsprechend gemäß 3 sorgt
dafür,
dass sich nach Einschalten der Lampe sehr schnell ein thermisches Gleichgewicht
einstellt und dass dieses thermische Gleichgewicht ohne störende oder
schädliche Schwankungen
beibehalten wird, jedenfalls bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb
der Lampenanordnung. Im Rahmen einer jeweiligen Anwendung weiter
benötigte
Komponenten, etwa Optik oder Optiken, Stellglieder und Elektronik,
sind vorzugsweise außerhalb
der äußeren bzw. äußersten
Gehäuseschale
angeordnet bzw. eingebaut. Man kann durch die mehrschalige Ausführung des
Lampengehäuses und
die definierte mehrstufige, und in einem äußeren Bereich kräftige Kühlung erreichen,
dass auf der Außenoberfläche 32 bzw.
im Außenraum 30 eine
gegenüber
der Umgebungstemperatur im weiteren Umfeld nur leicht erhöhte Temperatur
herrscht, beispielsweise nur eine Temperaturerhöhung von etwa 10°C über dieser
Umgebungstemperatur. Dies sichert einen reibungslosen Betrieb der
verschiedenen Komponenten (Optik bzw. Optiken, Stellglieder, Elektronik). Überdies
ist es nicht erforderlich, für
eine Kühlung
durch diesen Außenbereich
noch einen Kühlluftstrom
hindurchzuführen.
Der Außenraur
kann damit ohne Aufwand für
eine Luftfilterung staubfrei gehalten werden und die verwendeten
Komponenten und Elemente verstauben dementsprechend nicht.
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Der
Anordnung eines die Lichtausbeute erhöhenden Retroreflektors, allgemein
einer Reflektionsanordnung, in Nachbarschaft zur Lampe, insbesondere
Lichtbogenlampe, entsprechend dem Beispiel der 3 im
Innenraum 16 könnte
entgegen stehen, dass in der Regel eine Justagemöglichkeit von außen her
erforderlich wäre.
Eine solche Justagemöglichkeit
auf mechanischem Wege erscheint problematisch im Hinblick auf die
Gewährleistung
einer hinreichenden Kühlung
bzw. Isolation, speziell im Falle der mehrstufigen oder mehrschaligen
Ausführung
des Lampengehäuses.
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Eine
definierte Justage des Retroreflektors hinsichtlich eines Abstands
von der Lampe 18 (Z-Verstellung) und im Sinne einer Verschwenkung
in zwei Winkelfreiheitsgraden ermöglicht die in 4 in
Bezug auf eine Lampenanordnung 10 entsprechend 3 gezeigte
Verstellmechanik 40. Unabhängig davon, welche Gestalt
die Gehäuseschalen 12 und 14 tatsächlich haben,
ist auf der Außenseite
der äußeren Gehäuseschale 14 ein
Kugelsegment 42 angeordnet, das einen Radius R bezogen
auf einem zumindest in einer Z-Position auf der optischen Oberfläche des
Retroreflektors 40 liegenden Mittelpunkt aufweist. Das
Kugelsegment 42 weist eine ringförmige Kugelsegmentfläche 44 auf,
auf der ein schlittenartiges Betätigungsglied 46 mit
einer Ringkante 48 aufliegt. Ein durch eine Durchführung des
Betätigungsglieds
oder Schlittens 46 geführter
stabförmiger Schieber 50 trägt an einem
inneren Ende den Retroreflektor 40. Durch Verschieben des
Schiebers 50 in der von einer Durchführung des Schlittens 46 definierten
Z-Richtung (Doppelpfeil Z in 4) kann
der Abstand des Retroreflektors 40 von der Bogenlampe 18 eingestellt
werden. Durch Verschieben des Schlittens 46 über die
Kugelsegmentoberfläche 44 kann der
Retroreflektor 40 überdies
in zwei voneinander unabhängigen
Winkelfreiheitsgraden verschwenkt werden, um den den Radius R definierenden
Mittelpunkt, der auch als Schwenkpunkt bezeichenbar ist. Vorzugsweise
in genau einer Z-Stellung des Schiebers 50 liegt dieser
Schwenkpunkt auf der optischen Oberfläche des Retroreflektors 40.
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Die
Verstellmechanik 40 ermöglicht
eine Verschwenkung des Retroreflektors 40 (allgemein der Reflektoranordnung 40)
in alle Winkelrichtung. Man kann deswegend treffend von einer "kardanischen Halterung" des Retroreflektors 40 (allgemein
der Reflektoranordnung 40) im Inneren des Lampengehäuses sprechen,
wobei eine Verschwenkung und auch die Z-Verstellung von außen her
erfolgen kann.
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Eine
entsprechende Verstellmechanik 40 bzw. kardanische Halterung
bzw. Aufhängung
des Retroreflektors 40 (allgemein der Reflektoranordnung 40)
kann auch dann Verwendung finden, falls der Innenraum 16 gegenüber dem
Zwischenraum 22 und der Zwischenraum 22 gegenüber dem
Außenraum 30 stark
abgeschirmt oder sogar abgedichtet sein soll. Im Falle des Ausführungsbeispiels
der 4 sind die Schalen 14 und 12 und
das Kugelsegment 42 mit Durchführungen für das Schiebeglied 40 ausgeführt, die
eine gewisse Flussverbindung zwischen dem Innenraum 16 und
dem Zwischenraum 22 und zwischen dem Zwischenraum 22 und
einem von dem Kugelsegment 42 und dem Schieber 46 begrenzten
Raum 52 zulassen. Der Zwischenraum 52 ist vom
Außenraum 30 nur
durch den Eingriff der Ringkante 48 und der Kugelsegmentoberfläche 44 abgeschirmt.
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Demgegenüber sind
bei der Ausführungsvariante
der 5 mehrere Dichtungen vorgesehen. Eine erste Dichtung 60 ist
zwischen dem Schiebeglied 50 und dem Schlitten 46 wirksam.
Eine zweite Dichtung 62 ist zwischen dem Schlitten 46 und
der Kugelsegmentoberfläche 44 wirksam.
Ferner ist die innere Gehäuseschale 12 mit
einem weiteren Kugelsegment 64 ausgeführt, das eine Kugelsegment-Innenoberfläche 66 aufweist.
Zwischen einem Ringrand des Retroreflektors 40 und der
Kugelsegment-Innenoberfläche 66 ist
eine dritte Dichtung 68 wirksam. Die in der Praxis in der
Regel nur sehr kleine Verstellung des Retroreflektors 40 in
der Z-Richtung mittels des Schiebers 50 wird durch die
Flexibilität
der Dichtung 68 ausgeglichen, ohne dass eine Undichtigkeit
entsteht. Abweichungen von einer exakten Zentrizität der verschiedenen
Kugelflächen können also
auf einfache Weise durch elastischen Komponenten, hier die Dichtungen,
ausgeglichen werden. Man kann gemäß 5 also den
Retroreflektor 40 in zwei Winkelrichtungen um zwei zueinander
orthogonale Schwenkachsen verkippen und überdies den Retroreflektor 40 in
der Z-Richtung verstellen, ohne dass Undichtigkeiten entstehen.
Die Ausgestaltung nach 5 kommt insbesondere dann in Betracht,
wenn man als Isolationsschicht bzw. Isolationsschichten andere Medien
als Luft, beispielsweise Vakuum, vorsehen möchte.
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Allgemein
sollte zu den Verstellmechaniken 40 noch erwähnt werden,
dass eine Verstellung in Z-Richtung nicht unbedingt erforderlich
ist. Gegebenenfalls kann auch die Lampe 18 entsprechend
verstellbar sein. Ferner könnte
es durchaus auch in Betracht kommen, nur eine Verstellbarkeit in
Z-Richtung vorzusehen, aber keine Verschwenkbarkeit. Auf die anhand
der 4 und 5 erläuterte Weise kann man auch
andersartige Verstellmöglichkeiten
des Retroreflektors, beispielsweise in einer seitlichen Richtung,
vorsehen. Je nach gewünschter
Verstellbarkeit kann man eine entsprechende Oberfläche bereitstellen,
auf der ein Betätigungsglied
verschiebbar ist, wobei die bei der Verschiebung des Betätigungsglieds
resultierenden Positionen und Orientierungen des Betätigungsglieds
durch eine Verbindungskomponente, bei den Beispielen der 5 den
Schieber 50, auf die Reflektoranordnung, vorliegend den
Retroreflektor 40, übertragen
werden. Es kommt für
gewisse Anwendungen unter Umständen
in Betracht, eine Verschwenkbarkeit des Reflektors nur in einem Winkelfreiheitsgrad
vorzusehen. In diesem Falle könnte
die Oberfläche 44 von
der Oberfläche
eines Kreiszylindersegments gebildet sein.
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In
der Regel wird man aber eine Verschwenkbarkeit in zwei Winkelfreiheitsgraden,
vorzugsweise kombiniert mit der erläuterten Verstellbarkeit in
Z-Richtung, vorsehen wollen.
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6 zeigt
schematische eine weitere Ausführungsvariante
einer Lampenanordnung 10 mit einer äußeren Gehäuseschale 14 und einer
inneren Gehäuseschale 12.
Gemäß 6 ist
das im Zusammenhang mit 4 und 5 als Schlitten
bezeichnete Betätigungsglied 46 mit
zwei Ringkanten 48a und 48b ausgeführt, die
auf der Außenoberfläche 32 der äußeren Gehäuseschale 14 bzw.
auf der Außenoberfläche 70 der
inneren Gehäuseschale 12 aufliegen
und bei winkelmäßiger Verschiebung
des Betätigungsglieds 46 entsprechend
dem Doppelpfeil W auf der betreffenden Außenoberfläche gleiten. Im Falle von kreiszylindrischen
Gehäuseschalen 12 und 14 kann
hierdurch eine winkelmäßige Verstellung
eines am inneren Ende des Schiebers 50 gehaltenen Reflektors
(nicht dargestellt) in einem Schwenkwinkelfreiheitsgrad erreicht
werden. Im Falle von kugelförmigen
Gehäuseschalen 12 und 32 kann
auf diese Weise eine Verschwenkung des Reflektors in zwei voneinander
unabhängigen
Winkelfreiheitsgraden erreicht werden. Eine entsprechende Verschiebung des
Betätigungsglieds 46 wäre zusätzlich durch
einen senkrecht zur Zeichenebene stehenden Doppelpfeil zu symbolisieren.
Man kann in Abweichung von 6 auch die
beispielsweise zylindrischen, etwa speziell beispielsweise kugelzylindrischen
Gehäuseschalen 12 und 14 jeweils
mit einem Kugelsegmentabschnitt entsprechend dem Kugelsegmentabschnitt 42 bzw. ähnlich dem
Kugelsegmentabschnitt 64 ausführen, auf dessen Außen-Kugelsegmentoberfläche dann
die Eingriffskanten 48a und 48b aufliegen und bei
Verstellung des Betätigungsglieds 46 gleiten.
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Es
ist übrigens
nicht erforderlich, dass die die Verschwenkbarkeit erlaubende Oberfläche, speziell Zylinder-
oder Kugelsegmentoberfläche,
gehäuseseitig
und die damit in Eingriff stehende Kante betätigungsgliedseitig vorgesehen
ist. 7 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels
der 4, bei der die beispielsweise zylindrische Gehäuseschale 14 einen
Kreiszylinderansatz 80 aufweist, der mit einer Ringkante 82 an
einer Kugelsegment-Innenoberfläche 84 des
Schiebers 46 angreift. Wie beim Ausführungsbeispiel der 4 kann
der Retroreflektor 40 in zwei Winkelfreiheitsgraden um
den Mittelpunkt der Kugelsegmentoberfläche entsprechend dem Radius
R verschwenkt und überdies
in Z-Richtung linear verstellt werden.
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Erwähnt werden
sollte, dass nicht zwingend ein Eingriff zwischen einer Kante einerseits
und einer Fläche
andererseits erforderlich ist. Man könnte auch einen Eingriff zwischen
einer Fläche
des Schiebers oder Betätigungsglieds
einerseits und einer gehäuseschalenseitigen
Fläche
andererseits vorsehen. Diese Flächen
können
jeweils insbesondere als Kugelsegment-Innenoberfläche bzw.
Kugelsegment-Außenoberfläche ausgeführt sein,
insbesondere wenn eine Verstellbarkeit in zwei Winkelfreiheitsgraden
gewünscht
ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lampenanordnung,
speziell bei Lampenanordnungen entsprechend den vorangehend erläuterten
Ausführungsbeispielen,
kann vorteilhaft eine spezielle Halterung, spezielle Aufhängung, von
optische Elemente, etwa die Sammellinsen haltenden Komponenten,
vorgesehen sein. Bezogen auf die Ausführungsbeispiele der 1 bis 7 kann
speziell eine spezielle Halterung bzw. Aufhängung der Gehäuseschalen
vorgesehen sein, wie im Folgenden anhand von 8 erläutert. Die
konstruktiven Komponenten der Lampenanordnung und speziell die Gehäuseschalen
dehnen sich nach dem Einschalten der Lampe aufgrund einer thermischen
Expansion aus. Die relative Positionierung und Ausrichtung (Koaxialität) der von
den Gehäuseschalen
bzw. allgemein Halteelementen gehaltenen optischen Elemente, etwa
Sammellinsen wie die Linsen 26 und 28, und damit
die optischen Eigenschaften sollen sich so wenig wie möglich ändern. Hierzu
ist eine Aufhängung
der gemäß 8 kreiszylindrisch
ausgeführten
Gehäuseschalen 12 und 14 auf
der Höhe
der durch die Linsen 26 und 28 definierten optischen
Achse C vorgesehen, und zwar zum einen eine Halterung bzw. eine
Aufhängug
der äußeren Gehäuseschale 14 durch
ein Haltegestell 80, das mit mehreren Halteschenkeln 82 an
der Gehäuseschale 14 außen angreift,
und eine Halterung im Sinne einer Aufhängung der inneren Gehäuseschale 12 durch mehrere
innen an der äußeren Schale 14 und
außen an
der inneren Gehäuseschale 12 festgelegten
Halteschenkeln 84. Die Lichtbogenlampe 18 ist
mittels einer Justagemechanik 86 derart in einer Höhenrichtung
relativ zu einer Basis der Lampenanordnung verstellbar, dass der
sich zwischen den beiden Elektroden des Glaskolbens im Betrieb ausbildende Lichtbogen
gerade von der optischen Achse C geschnitten wird. Eine thermische
Expansion der Gehäuseschalen
nach dem Einschalten der Lichtbogenlampe ändert die Position der Optiken 26 und 28 relativ
zum Lichtbogen aufgrund der Aufhängung
der Gehäuseschalen
nur noch geringfügig,
und die Positionierung ist vorzugsweise gerade dann optimal, wenn
die Betriebstemperatur erreicht ist. In 8 bezeichnet 90 den
zwischen Elektroden 92 und 94 im Betrieb auftretenden
Lichtbogen.
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Vorzugsweise
sind die Halteschenkel 82, an denen die äußere Gehäuseschale 14 aufgehängt ist, und
die Halteschenkel 84, an deren die innere Gehäuseschale 12 aufgehängt ist,
symmetrisch in Bezug auf die optische Achse C angeordnet, so dass eine
thermische Expansion der Halteschenkel und der Gehäuseschalen
auch in Bezug auf eine Positionierung der Linsen 26 und 28 innerhalb
der die optische Achse C enthaltenen Ebene möglichst wenig ändert. Es
treten dann nämlich
in Bezug auf die optischen Linsen 26 und 28 gegenläufige thermisch
bedingte Verschiebungen auf, von denen die Linsen 26 und 28 vergleichsweise
wenig betroffen sind. Bewährt
hat sich beispielsweise die Anordnung der Halteschenkel 84 wie
aus 8b) ersichtlich. In entsprechender
Weise führt
die in 8a) veranschaulichte Aufhängung der
Gehäuseschalen
in Bezug auf eine thermische Expansion in der Hochachsenrichtung
H dazu, dass die thermisch bedingten Bewegungen bezogen auf die
optischen Elemente 26 und 28 gegenläufig sind
und diese hiervon vergleichsweise wenig betroffen sind.
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8b) dient auch zur Veranschaulichung, dass
die Lampenanordnung 10 in einem Gehäuse eines übergeordneten optischen Geräts angeordnet sein
kann, das weitere optische Komponenten, Elektronik und dergleichen
enthalten kann. Das Gehäuse des übergeordneten
Geräts
ist in 8b) durch den gestrichelten
Kasten 100 repräsentiert,
der beispielsweise staubdicht ausgeführt ist, so dass der Gehäuseinnenraum 30,
der bezogen auf die Lampenanordnung 10 als deren Umgebung
anzusehen ist, als staubfreier Nutzraum dienen kann. Insbesondere kann
vorgesehen sein, dass die Kühlung
des Innenraums 16 und des Zwischenraums 22 der
Lampenanordnung 10 durch eine Luftströmung oder Luftströmungen erfolgt,
die nicht durch den Innenraum 30 gehen.
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Es
kann beispielsweise eine Luftführung
realisiert sein, wie sie schematisch in 9 realisiert
ist. Der Außenraum
der Lampenanordnung 10 bzw. der die Lampenanordnung umgebende
Innenraum 30 des übergeordneten
Geräts
ist durch die Gehäuseschale 14 vom
Gehäusezwischenraum 22 abgetrennt.
Ein Ventillator 102 sorgt für ein Durchströmen des
Gehäusezwischenraums 22 und,
mit kleinerer Strömungsstärke, des
Gehäuseinnenraums 16.
Wie in 9 durch die gestrichelten Pfeile symbolisiert, kann
man vorsehen, dass von einem durch den Gehäusezwischenraum 22 geführten Kühlluftstrom
Teilströme
in den Gehäuseinnenraum 16 abzweigen
und dort für
eine definierte, vorzugsweise laminate Kühlströmung sogen, die die gewünschten
Soll-Betriebsbedingungen
für die
Bogenlampe 18 aufrecht erhalten.
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Zur
Ausführungsform
der 8 ist noch zu ergänzen, dass insbesondere die
Aufhängung
der inneren Gehäuseschale 12 innerhalb
der die optischen Achse enthaltenen Ebene C von Bedeutung ist. Auf eine
entsprechende Aufhängung
der äußeren Gehäuseschale 14 kann
unter Umständen
auch verzichtet werden.
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Betreffend
die Lampenanordnung nach der Erfindung in ihren verschiedenen Aspekten
sind verschiedenste Ausgestaltungen und Anwendungssituationen denkbar.
So kann, wie im Zusammenhang mit 8b)
schon erwähnt,
die Lampenanordnung in ein übergeordnetes
Gerät integriert
sein. Es kann die Lampenanordnung mit ihren Gehäuseschalen auch an ein optisches
Gerät,
beispielsweise ein Mikroskop, angeflanscht sein. In der Regel wird
man eine Justierbarkeit der Lampe 18 relativ zu den Gehäuseschalen
und damit zu den von diesen gehaltenen optischen Komponenten vorsehen.
Hierdurch kann erreicht werden, dass im thermischen Gleichgewicht die
optische Achse C den Lichtbogenort schneidet. Idealerweise ist die
Justierung derart, dass die auftretenden thermischen Expansionen
bzw. Kontraktionen gerade dazu führen,
dass nach Herstellung des thermischen Gleichgewichts und der Betriebstemperatur
gerade eine Soll-Positionierung der Lampe 18 in Bezug auf
die optischen Komponenten erreicht ist, so dass die optische Achse
C den Lichtbogenort schneidet.
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Zur
bevorzugten Zwangskühlung
mittels wenigstens eines Ventillators ist noch zu erwähnen, dass
man eine Steuerung oder Regelung des Kühlluftstromes vorsehen kann.
Beispielsweise kann man nach einem Einschalten der Lampe zuerst
weniger kühlen,
um schneller das thermische Gleichgewicht zu erreichen.
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Hinsichtlich
der Art und Weise der Nutzbarmachung des Lichtstroms der Lampenanordnung 10 sind
verschiedene Möglichkeiten
denkbar. So kann man den aus den Optiken 26 und 28,
allgemein aus einem Lichtaustritt der Lampenanordnung austretenden
Lichtstrom als nicht an ein Medium gebundenen Freistrahlungs-Lichtstrom
der Nutzung zuführen,
beispielsweise in einem Beleuchtungsstrahlengang eines Mikroskops
einkoppeln. Eine andere Möglichkeit ist,
das austretende Licht in einen Lichtleiter einzukoppeln, um auf
diese Weise ein beispielsweise entfernter angeordnetes optisches
Gerät,
beispielsweise ein Mikroskop, mit Beleuchtungslicht zu versorgen.
Je nach Anwendungssituation kann man das aus der Lampenanordnung
heraustretende Licht auch noch durch optische Filter oder beispielsweise ein
Filterrad führen,
um eine Wellenlängenselektion vorzunehmen.
Dies ist beispielsweise für
fluoreszenzmikroskopische Anwendungen von Interesse.
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Ein
konkretes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Lampenanordnung
ist in den 10 und 11 gezeigt.
Die Lampenanordnung weist eine äußere Gehäuseschale 14 und
eine innere Gehäuseschale 12 auf,
wobei die innere Gehäuseschale
durch vier einteilig mit der inneren Gehäuseschale 12 ausgeführte Halteschenkel 84 an
der äußeren Gehäuseschale 14 vermittels
von die äußere Gehäuseschale 14 mit
den Halteschenkeln 84 verbindenden Schrauben aufgehängt ist.
Die beiden Gehäuseschalen
weisen jeweils eine Fassung 110 bzw. 112 für wenigstens
ein optisches Element, beispielsweise Sammellinse, auf, die eine
optische Achse C definieren. Die Aufhängung vermittels der Halteschenkel 84 und
der Verbindungsschrauben liegt gerade in der die optische Achse
C enthaltenden Ebene, wie anhand von 8 erläutert.
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Bei
der Ausführungsform
kann eine Kühlung durch
Kühlfluidströme durch
den Innenraum 16, der die nicht dargestellte Lampe, insbesondere
Lichtbogenlampe enthält,
und durch den Zwischenraum 22 erfolgen.
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In
einer Öffnung 114 der äußeren Gehäuseschale 14 ist
ein als Betätigungsglied
dienender Schwenkkörper 46 eingesetzt,
der dem Schlitten 46 der Beispiele der 4 bis 7 entspricht.
Der Schwenkkörper 46 entspricht
insbesondere dem Schlitten 46 gemäß 7, da er
eine Kugelsegment-Ringfläche 84 aufweist,
die mit einer Ringkante 82 an einem Kreiszylinderansatz 80 der äußeren Gehäuseschale 14 in
Eingriff steht. Der Eingriff zwischen dem Ringzylinderansatz 80 und
dem Schwenkkörper 46 kann
beispielsweise durch diese gegeneinander vorspannende Federelemente
aufrechterhalten werden, wie in 10 gestrichelt
angedeutet. 120 bezeichnet einen hierfür dienenden Befestigungsflansch
des Schwenkkörpers 46 und 122 bezeichnet
eine den Eingriff herstellende bzw. aufrechterhaltende Federanordnung.
Ein Verschwenken des Schwenkkörpers 46 um
einen Schwenkpunkt, der durch den Mittelpunkt bzw. Radius der Kugelsegmentringfläche 84 gegeben
ist, ist in zwei Winkelfreiheitsgraden möglich und kann beispielsweise
vermittels zwei orthogonal auf den Schwenkkörper 46 wirkenden
Stellgliedern, beispielsweise Einstellschrauben, erfolgen. Eine
entsprechende Einstellschraube ist in 10 gestrichelt
angedeutet und mit 124 bezeichnet.
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In
den Schwenkkörper 46 ist
ein als Schiebeglied ausgeführter
Spiegelhalter 50 eingesetzt, der mittels einer Stellschraube
in der Z-Richtung
relativ zum Schwenkkörper 46 verstellbar
ist. Diese Z-Richtung entspricht exakt oder näherungsweise der Richtung der
optischen Achse C.
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Um
alle Justageelemente von einer Seite her bedienen zu können, kann
man außen
an die äußere Gehäuseschale 14 ein
Bediengehäuse 128 aufsetzen
(vgl. 11d), das den Schwenkkörper 46 umschießt und zwei
Stellschrauben 130 und 132 aufweist, die über eine
Umlenkkugel 134 bzw. 136 auf den Schwenkkörper 46 in
zueinander orthogonalen Richtungen wirken und damit die Verschwenkungen in
den beiden Winkelfreiheitsgraden dem Schwenkkörper 46 und damit
dem vom Spiegelhalter 50 gehaltenen Retroreflektor erteilen.
Ist die Lampenanordnung 10 in einem Gehäuse eines übergeordneten Geräts angeordnet,
so kann man die Stellschrauben 126, 130 und 132 auch
mittels eines flexiblen Betätigungsglieds
mit einem jeweiligen, von außen
her zugänglichen
Bediendrehknopf oder dergleichen verbinden.