-
Technisches
Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft eine Reflektorlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Stand der
Technik
-
Die
erfindungsgemäße Reflektorlampe
kann prinzipiell bei einer Vielzahl unterschiedlicher optischer
Anwendungen als Lichtquelle Verwendung finden. Das Hauptanwendungsgebiet
der Reflektorlampe dürfte
jedoch in der Medizin- und Projektionstechnik, beispielsweise in
Endoskopen oder Projektoren liegen.
-
Derartige
Reflektorlampen werden beispielsweise auf der Internetdomain www.osram.de
unter der Produktbezeichnung "XBO®R" beschrieben. Diese
herkömmlichen
Reflektorlampen bestehen im Wesentlichen aus einer XBO®-Hochdruckentladungslampe,
die als Einbaulampe in einen Reflektor aus Pressglas eingesetzt
und abschnittsweise von dem Reflektor umgeben ist. Derartige Hochdruckentladungslampen
emittieren neben dem sichtbaren Teil des Lichtspektrums auch ungewünschte UV-
und IR-Strahlung, die insbesondere für optische Anwendungen bei
denen nur das sichtbare Licht genutzt wird, beispielsweise in der
Endoskopie- oder Projektionstechnik störend sind, da es aufgrund der IR-Strahlungsanteile
zu einer Überhitzung
oder aber durch die UV-Strahlung zur vorzeitigen Alterung von optischen
Bauteilen des Anwendungsgerätes
kommen kann. Des Weiteren ist nachteilig, dass derartige Reflektorlampen
mit einem unter hohem Innendruck (ca. 5 bis 15 bar) stehenden Lampengefäß im Falle eines Berstens
des Lampengefäßes eine
Gefährdung
von Personen und Geräten
durch austretende Splitter und Partikel darstellen.
-
Zur
Verringerung der IR-Strahlungsanteile ist es aus dem allgemeinen
Stand der Technik bekannt, die Reflektoren derartiger Reflektorlampen
mit einer Kaltlichtverspiegelung zu versehen, die einen Teil der von
der Hochdruckentladungslampe emittierten IR-Strahlung transmittiert,
so dass diese unerwünschten
Lichtspektren nicht die optischen Bauteile des Anwendungsgerätes erreichen.
Weiterhin ist es bekannt, das Entladungsgefäß derartiger Hochdruckentladungslampen
aus dotiertem Quarzglas auszubilden, um die UV-Strahlungsanteile
im kurzwelligen UV-Bereich
(UVC-Bereich) von ca. 250 bis 100 nm und darunter zu absorbieren.
Es hat sich aber gezeigt, dass die von der Reflektorlampe emittierten
IR- und UV-Strahlungsanteile, insbesondere für hochwertige optische Anwendungen
weiterhin zu hoch sind, so dass es notwendig ist durch Einbau von
zusätzlichen
optischen Filterscheiben im Anwendungsgerät die UV-/IR-Strahlung weiter
zu reduzieren, um dahinter liegende optische Bauteile, beispielsweise Lichtleiter
oder optische Integratoren lediglich mit den gewünschten Lichtspektren im sichtbaren
Wellenlängenbereich
zu versorgen. Diese Lösungen
ermöglichen
zwar eine effiziente Auskopplung des IR-Strahlungsspektrums und
eine Herausfilterung des UV-Anteils, sind aber aufgrund der zusätzlich im Anwendungsgerät erforderlichen
Filterscheiben aufwändig
und kostenintensiv.
-
Darstellung
der Erfindung
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reflektorlampe zu schaffen,
bei der gegenüber herkömmlichen
Lösungen
eine Auskopplung bzw. Herausfilterung der ungewünschten IR- und UV-Spektren
bei minimalem vorrichtungstechnischem Aufwand ermöglicht ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Reflektorlampe mit der Merkmalskombination
des Anspruchs 1 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
-
Die
erfindungsgemäße Reflektorlampe
hat eine Einbaulampe, insbesondere eine Hochdruckentladungslampe,
die zumindest abschnittsweise von einem Reflektor umgeben ist, wobei
der Reflektor über einen
Reflektorhals mit einem Sockel verbunden ist und eine Lichtaustrittsöffnung aufweist.
Erfindungsgemäß ist die
Lichtaustrittsöffnung
des Reflektors mittelbar oder unmittelbar von einer in die Reflektorlampe
integrierten Abdeckscheibenanordnung zumindest teilweise abgedeckt,
die einen optischen Spektralfilter aufweist, der ungewünschte Lichtspektren
absorbiert oder reflektiert. Diese Lösung ermöglicht aufgrund der Abdeckscheibenanordnung
mit optischem Spektralfilter eine Auskopplung bzw. Herausfilterung
der ungewünschten
Lichtspektren bei hohem Transmissionsgrad für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich.
Durch geeignete Wahl der Abdeckscheibenanordnung ist es möglich, den IR-Strahlungsanteil
und/oder den UV-Anteil auszukoppeln bzw. herauszufiltern. Dadurch
kann gegenüber
dem allgemeinen Stand der Technik auf zusätzliche Filterscheiben im Strahlengang
des Anwendungsgerätes
verzichtet werden. Des Weiteren werden durch die Abdeckscheibenanordnung
im Falle eines Berstens des Lampengefäßes Personen und Geräte vor Splittern
und Partikeln geschützt.
-
Gemäß einem
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat die Abdeckscheibenanordnung eine geringe Transmission
für Licht
im ultravioletten Wellenlängenbereich
und/oder im infraroten Wellenlängenbereich.
Dadurch werden die für optische
Anwendungen bei denen das sichtbare Licht genutzt wird ungewünschten
UV- und/oder IR-Strahlungsanteile
durch die Abdeckscheibenanordnung im Wesentlichen herausgefiltert
und eine Überhitzung
der optischen Bauteile des Anwendungsgerätes durch IR-Strahlungsanteile
und eine vorzeitige Alterung durch UV-Strahlung verhindert.
-
Die
Abdeckscheibenanordnung besteht vorzugsweise aus zumindest einer
Filterscheibe aus beschichtetem oder dotiertem Glas. Durch die Verwendung
einer Filterscheibe aus beschichtetem oder dotiertem Glas kann eine
hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich bei guter Hitze-Licht-Separation und UV-Filterung
erreicht werden. Filterscheiben aus dotiertem Glas zeichnen sich
durch eine selektive Absorption in einem definierten optischen Wellenlängenbereich,
beispielsweise im IR-Bereich (Wärmeschutzgläser) aus.
-
Vorzugsweise
weist die Abdeckscheibenanordnung einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
auf.
-
Bei
einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
hat die Abdeckscheibenanordnung zumindest eine Glasscheibe ohne
Filterwirkung. Durch die zusätzliche
Glasscheibe kann die Splitterschutzwirkung der Abdeckscheibenanordnung
weiter verbessert und die Filterscheibe vor Beschädigungen
von außen
geschützt
werden.
-
Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Abdeckscheibenanordnung
eine Interferenzfilterbeschichtung mit mehreren optisch niedrigbrechenden
und optisch hochbrechenden Schichten aufweist. Aufgrund des Schichtdesigns
der Interferenzfilterbeschichtung wird durch Interferenzeffekte
eine hohe Transmission im sichtbaren Lichtbereich, bei gleichzeitiger
Reflektion ungewünschter Lichtspektren
erreicht.
-
Die
Abdeckscheibenanordnung ist vorzugsweise derart optimiert, dass
eine Filterkante im ultravioletten Spektralbereich, insbesondere
in einem Wellenlängenbereich
von 360 bis 400 nm und/oder eine Filterkante im Übergangsbereich vom sichtbaren
Spektralbereich in den infraroten Spektralbereich, insbesondere
in einem Wellenlängenbereich von
700 bis 800 nm liegt. Aufgrund der steilen Filterkanten werden die
ungewünschten
UV-/IR-Lichtspektren bei verbesserter Transmission von Licht im sichtbaren
Wellenlängenbereich
ausgelöscht.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Abdeckscheibenanordnung zumindest abschnittsweise
in eine Aufnahme des Reflektors eingesetzt. Dadurch wird eine kompakte
Bauweise der Reflektorlampe ermöglicht.
-
Gemäß einem
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Abdeckscheibenanordnung über einen Filterhalter mit
dem Reflektor verbunden.
-
Vorzugsweise
ist der Filterhalter eine Frontkappe, die umfangsseitig im Wesentlichen
an die Kontur des Reflektors angepasst ist.
-
Die
Abdeckscheibenanordnung ist bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
auf einer Stirnfläche
des Filterhalters angeordnet oder zumindest teilweise in einen Befestigungsabschnitt
der Frontkappe eingesetzt.
-
Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn ein zylindermantelförmiger Befestigungsabschnitt
des Filterhalters lichtaustrittsseitig zu einem Aufnahmeabschnitt
für die
Abdeckscheibenanordnung verkleinert ist. Aufgrund der verkleinerten Stirnfläche des
Aufnahmeabschnittes kann die Abdeckscheibenanordnung bei kompakter
Bauweise der Reflektorlampe verkleinert und dadurch die Splitterschutzwirkung
weiter verbessert werden.
-
Vorzugsweise
ist der Filterhalter über
einen im Wesentlichen ringförmigen
Flansch stirnseitig an den Reflektor in Anlage bringbar. Zum Positionieren und
Zentrieren des Filterhalters auf dem Reflektor hat der Filterhalter
vorzugsweise einen ringförmigen Zentriervorsprung,
der in die Lichtaustrittsöffnung des
Reflektors eingreift.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist die Abdeckscheibenanordnung mit dem Filterhalter
oder dem Reflektor und/oder der Filterhalter mit dem Reflektor über Halteelemente,
insbesondere Haltelaschen verbunden.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsvariante ist
die Abdeckscheibenanordnung mit dem Filterhalter oder dem Reflektor
und/oder der Filterhalter mit dem Reflektor über eine Verbindungsmasse,
insbesondere einen Klebstoff verbunden.
-
Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Filterhalter aus einem hochtemperaturfesten
Material, vorzugsweise einem Kunststoff auszubilden.
-
Vorzugsweise
ist die Einbaulampe eine Xenon-Hochdruckentladungslampe. Eine derartige Kurzbogen-Entladungslampe
ermöglicht
eine hohe Leuchtdichte und ein kontinuierliches Spektrum im sichtbaren
Bereich bei hohem Farbwiedergabeindex (Ra > 95).
-
Die
erfindungsgemäße Reflektorlampe kommt
vorzugsweise in technisch-wissenschaftlichen
Apparaten, insbesondere in Endoskopen zum Einsatz.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reflektorlampe mit Abdeckscheibenanordnung
und
-
2 eine
Transmissionskurven der erfindungsgemäßen Reflektorlampe aus 1 und
eine Transmissionskurve einer herkömmlichen Reflektorlampe.
-
Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer Reflektorlampe mit einer
XBO®-Hochdruckentladungslampe
als Einbaulampe erläutert,
die beispielsweise in der Medizintechnik als Lichtquelle von Endoskopie-Apparaten Verwendung
findet. Wie bereits eingangs erwähnt,
ist die erfindungsgemäße Reflektorlampe
jedoch keinesfalls auf derartige Lampentypen und Anwendungen beschränkt.
-
1 zeigt
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Reflektorlampe 1 mit
einer Einbaulampe 2, die abschnittsweise von einem im Wesentlichen
ellipsoidförmigen
Reflektor 4 aus Pressglas umgeben ist. Der Reflektor 4 ist
an einer Innenfläche 6 mit
einer reflektierenden Beschichtung versehen und über einen zylinderförmigen Reflektorhals 8 in
einen Aufnahmeabschnitt 10 eines Sockels 12 eingesetzt.
Der Sockel 12 hat einen im Wesentlichen zylinderförmigen Grundkörper 14,
der lampenseitig mit zwei diametral angeordneten, etwa U-förmigen Ausnehmung 16 versehen
ist. Die Einbaulampe 2 ist gegenüber der Einbauposition des
Reflektors 4 axial versetzt in dem Sockel 12 befestigt,
so dass eine Lüftungsöffnung 18 zwischen
Einbaulampe 2 und Sockel 12 bzw. Sockel 12 und
Reflektorhals 8 entsteht, durch die mittels eines nicht
dargestellten Ventilators ein Kühlluftstrom
in den Sockelbereich der Reflektorlampe 1 geführt ist.
-
Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
findet als Einbaulampe 2 eine XBO®-Hochdruckentladungslampe
in Kurzbogentechnik Verwendung. Diese besitzt ein Entladungsgefäß 20 aus
Quarzglas mit einem Innenraum 22 und zwei diametral angeordneten,
abgedichteten Kolbenschäften 24, 26,
die jeweils eine Stromdurchführung
(nicht dargestellt) aufweisen. In den Innenraum 22 ragen
zwei diametral angeordnete, nicht dargestellte Elektroden, die über eine Molybdänfolieneinschmelzung
jeweils mit einer der Stromdurchführungen verbunden sind und
zwischen denen sich während
des Lampenbetriebs eine Gasentladung ausbildet. In dem Innenraum 22 des
Entladungsgefäßes 20 ist
eine ionisierbare Füllung
eingeschlossen, die im Wesentlichen aus hochreinem Xenongas besteht.
Eine derartige XBO®-Hochdruckentladungslampe 2 ermöglicht eine
hohe Leuchtdichte der Reflektorlampe 1 und ein kontinuierliches
Spektrum im sichtbaren Spektralbereich bei hohem Farbwiedergabeindex
(Ra > 95). Der elektrische
Anschluss der XBO®-Hochdruckentladungslampe 2 an die
Versorgungsspannung erfolgt an der sockelfernen Stromdurchführung über eine
durch eine Kabeldurchführung
im Reflektor 4 geführte
Hochspannungsleitung (nicht dargestellt). Die Stromdurchführung des
sockelnahen Kolbenschaftes 26 des Entladungsgefäßes 20 wird über eine
Hochspannungsleitung (nicht dargestellt) kontaktiert und am Sockel 12 nach
außen
geführt.
Die beiden Hochspannungsleitungen sind außerhalb der Reflektorlampe 1 in
einem Kontaktstecker zusammengefasst und können über diesen mit einem elektronischen
Zünd- und
Betriebssystem verbunden werden (nicht dargestellt).
-
Erfindungsgemäß ist eine
Lichtaustrittsöffnung 28 des
Reflektors 4 von einer Abdeckscheibenanordnung 30 abgedeckt,
die einen optischen Spektralfilter aufweist, der ungewünschte Lichtspektren absorbiert
oder reflektiert. Diese Lösung
ermöglicht aufgrund
der Abdeckscheibenanordnung 30 mit optischem Spektralfilter
eine nahezu vollständige
Reflektion bzw. Absorption der ungewünschten Lichtspektren, wobei
der sichtbare Lichtanteil durch die Abdeckscheibenanordnung 30 im
Wesentlichen keine Abschwächung
erfährt.
Durch geeignete Wahl der Abdeckscheibenanordnung 30 ist
es je nach gewünschtem
Anwendungsgebiet der Reflektorlampe 1 möglich, den IR-Strahlungsanteil
und/oder den UV-Strahlungsanteil des emittierten Lichtspektrums der
Hochdruckentladungslampe 2 herauszufiltern. Dadurch kann
gegenüber
dem allgemeinen Stand der Technik auf zusätzliche Filterscheiben im optischen
Anwendungsgerät
(nicht dargestellt), beispielsweise einem Endoskop, verzichtet werden.
Gemäß 1 ist
die Abdeckscheibenanordnung 30 über einen im Wesentlichen zylindermantelförmigen Filterhalter 32 aus
hochtemperaturbeständigem Kunststoff
mit dem Reflektor 4 verbunden, wobei der Filterhalter 32 als
umfangsseitig an die Kontur des Reflektors 4 angepasste
Frontkappe 34 ausgebildet ist. Die Frontkappe 34 ist über einen
ringförmigen Flansch 36 mit
dem Reflektor 4 in Anlage gebracht und über einen ringförmigen Zentriervorsprung 38 mit
Bezug zur Lichtaustrittsöffnung 28 positioniert. Über den
Flansch 36 kann die Reflektorlampe 1 in Anlage
an ein nicht dargestelltes optisches Anwendungsgerät gebracht
werden. Die Frontkappe 34 ist bei der gezeigten Reflektorlampe 1 über Halteelemente,
beispielsweise Haltelaschen (nicht dargestellt) mit dem Reflektor 4 verbunden.
Zur Aufnahme der Abdeckscheibenanordnung 30 ist eine Stirnfläche 40 der
Frontkappe 34 lichtaustrittsseitig zu einem kegelmantelförmigen Aufnahmeabschnitt 42 verkleinert,
der sockelseitig in einen zylindermantelförmigen Befestigungsabschnitt 44 übergeht.
Aufgrund der verkleinerten Stirnfläche 40 des Aufnahmeabschnittes 42 kann
die Abdeckscheibenanordnung 30 bei kompakter Bauweise der
Reflektorlampe 1 verkleinert und dadurch die Splitterschutzwirkung
verbessert werden.
-
Die
Abdeckscheibenanordnung 30 ist auf der Stirnfläche 40 der
Frontkappe 34 angeordnet und über Halteelemente, beispielsweise
Haltelaschen auf der Frontkappe befestigt (nicht dargestellt).
-
Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform
der Reflektorlampe 1 ist die Abdeckscheibenanordnung 30 zumindest
abschnittsweise in eine Aufnahme der Frontkappe eingesetzt. Bei
einer weiteren Variante der Reflektorlampe 1 ist die Abdeckscheibenanordnung 30 mit
der Frontkappe 34 und/oder die Frontkappe 34 mit
dem Reflektor 4 über
einen Klebstoff verbunden.
-
Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
der Reflektorlampe 1 besteht die Abdeckscheibenanordnung 30 aus
einer einzigen, mit einer nicht dargestellten Interferenzfilterbeschichtung
versehenen kreisförmigen
Filterscheibe 48 aus Glas. Der Schichtaufbau des Interferenzfilters
besteht aus mehreren optisch niedrigbrechenden und optisch hochbrechenden
Schichten, die beispielsweise in Sputtertechnik alternierend auf
der Filterscheibe 48 aufgebracht sind. Aufgrund des Schichtdesigns
der Interferenzfilterbeschichtung wird ein hoher Transmissionsgrad für Licht
im sichtbaren Wellenlängenbereich
bei guter IR- und UV-Filterung erreicht.
-
Bei
einer alternativen Ausführung
ist die Filterscheibe 48 lichtaustrittsseitig zusätzlich von
einer Glasscheibe ohne Filterwirkung abgedeckt. Dadurch kann die
Splitterschutzwirkung der Filterscheibe 48 weiter verbessert
und diese vor Beschädigungen
von außen
geschützt
werden.
-
In 2 ist
das Transmissionsverhalten der erfindungsgemäßen Reflektorlampe 1 mit
Abdeckscheibenanordnung 30 (siehe 1) durch
eine Kurve 52 und das Transmissionsverhalten einer herkömmlichen
Reflektorlampe vom Typ "XBO®-R 300W/60
C OFR" durch eine
strichpunktiert angedeutete Kurve 52 dargestellt. Gemäß der Kurve 52 ist die
Abdeckscheibenanordnung 30 der erfindungsgemäßen Reflektorlampe 1 derart
ausgebildet, dass ungewünschte
ultraviolette und infrarote Wellenlängenbereiche gegenüber der
Kurve 52 der herkömmlichen
Reflektorlampe in einem Wellenlängenbereich unterhalb
380 nm und oberhalb 780 nm größtenteils herausgefiltert
sind und ein hoher Transmissionsgrad für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich
von 380 bis 780 nm erreicht wird. Dadurch werden die für optische
Anwendungen bei denen das sichtbare Licht genutzt wird ungewünschten
UV- und IR-Strahlungsanteile
im Wesentlichen herausgefiltert und eine Überhitzung der optischen Bauteile
im Strahlengang durch IR-Strahlungsanteile und deren vorzeitige
Alterung durch UV-Strahlung verhindert. Gemäß 2 ist die
Abdeckscheibenanordnung 30 derart optimiert, dass eine
Filterkante 54 im ultravioletten Spektralbereich bei einer
Wellenlänge
von etwa 390 nm und eine Filterkante 56 im Übergangsbereich
vom sichtbaren in den infraroten Spektralbereich bei einer Wellenlänge von
etwa 750 nm liegt. Aufgrund des steilen Verlaufs der Kurve 52 im
Bereich der Filterkanten 54, 56 werden die ungewünschten UV-/IR-Lichtspektren
bei guter Transmission von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich
herausgefiltert bzw. ausgekoppelt.
-
Die
erfindungsgemäße Reflektorlampe 1 ist nicht
auf die beschriebene Ausführung
mit Filterhalter 32 beschränkt, vielmehr kann die Abdeckscheibenanordnung 30 bei
Reflektorlampen 1 mit vollständig in den Reflektor 4 eingesetzten
Einbaulampen 2 direkt in eine Aufnahme des Reflektors 4 eingesetzt werden.
Erfindungswesentlich ist, dass die Lichtaustrittsöffnung 28 des
Reflektors 4 der Reflektorlampe 1 mittelbar oder
unmittelbar von der Abdeckscheibenanordnung 30 zumindest
abschnittsweise abgedeckt ist, und diese einen optischen Spektralfilter
aufweist, der ungewünschte
Lichtspektren absorbiert oder reflektiert.
-
Offenbart
ist eine Reflektorlampe 1, mit einer Einbaulampe 2,
insbesondere einer Hochdruckentladungslampe, die zumindest abschnittsweise
von einem Reflektor 4 umgeben ist, wobei der Reflektor 4 über einen
Reflektorhals 8 mit einem Sockel 12 verbunden
ist und eine Lichtaustrittsöffnung 28 aufweist. Erfindungsgemäß ist die
Lichtaustrittsöffnung 28 des Reflektors 4 mittelbar
oder unmittelbar von einer Abdeckscheibenanordnung 30 zumindest
abschnittsweise abgedeckt, die einen optischen Spektralfilter aufweist,
der ungewünschte
Lichtspektren absorbiert oder reflektiert.