DE2202681A1

DE2202681A1 - Hochintensitaets-Bogenlampe

Info

Publication number: DE2202681A1
Application number: DE19722202681
Authority: DE
Inventors: Mcrae Russel Cennedy; Stuart William Robert
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Excelitas Technologies Illumination Inc
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1972-01-20
Publication date: 1972-08-24
Also published as: NL7201031A; FR2305851A1; DE2202681C2; NL171308B; DE2265542C2; GB1376842A; FR2305851B1; NL171308C; FR2123388A1; FR2123388B1

Description

PATENTANWÄLTE O fi DR. CLAUS REINLSNDER ^{ä U>} DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT

D-SMONCHENaO ¹WEODOtSTORM-STRASSi 18β V1 P313 D

VARIAN Associates
Palo Alto, Calif. 9^303, USA

Hochintensitäts-Bogenlampe

Priorität: 25. Januar 1971 - USA - Serial No. 109 537

Es wird eine Verbesserung einer Kurzbogen-Gasentladuntslsmpe beschrieben. Die Anode wird im Sockel der Lampe untergebracht und der Reflektor wird mit Bezug auf die Kathode abgestützt» die in der Nähe des Fensters liegt. Dadurch kann eine massivere und einfachere Konstruktion zur Wärmeabfuhr verwendet werden. Die Fensterkante wird unter Kompression abgestutzt. Die verbesserte Konstruktion v/eist eine kapazitive Reaktanz auf, die einen Funkenüberschlag zwischen dem Reflektor und der Anode während des ZUndens verhindert.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft Gasentlcdungsgerate und insbesondere eine neuartige Verbesserung einer Hochlntensitäts-Kurzbogenlampen-Kona trukt ion.

In optischen Projektionssystemen, bei denen die Erzeugung und präzis kontrollierte Strahlung langer Impulse aus nicht

209836/0698 >··Α

kohärentem Licht auftritt, wie in der Spektroskopie, Mikroskopie und Sonnensimulation, wird noch mehr als in den üblicheren Projektionsaystemen eine Lichtquelle benötigt, mit der die höchst mögliche Lichtstromdichte erzeugt werden kann, d.h. die größte Gesamt-Lichtmenge vom kleinetmöglichen Volumen. Das Ideal wäre eine Punktlichtquelle mit unbegrenztem Lichtstrom.

Von den elektrischen Geräten zur Erzeugung von nicht kohärentem Licht in Impulsen merklicher Länge haben Gasentladungsgeräte die Möglichkeit, die größte Geöamt-Lichtmenge vom kleinetmögllchen Volumen (d.h. Lichtstromdichte) zu liefern. Die Lichtstromdichte, die mit glühenden oder lumlneszierenden Körpern erzeugt werden kann, 1st durch die Energie begrenzt, die in den Festkörpern konzentriert werden kann, die als Lichtemitter dienen, ehe in dem Material eine Zustandsänderung auftritt, während in einem Gasentladungsgerät eine solche Zustandsänderung im lichtemittierenden Medium nicht eintreten kann, gleichgültig, wie stark die Energie konzentriert wird.

Die Energie, die In einer Gasentladung konzentriert werden kann, kann dadurch maximiert werden, daß der Abstand zwischen den Elektroden des Gerätes verringert und der Druck des gasförmigen Mediums, die Spannung, bei der die Entladung arbeitet, und der von Bogen geführte Strom erhöht werden. Es wurde festgestellt, daß für Irgendwelche gegebenen Y'erte von Strom und Spannung die größte Lichtstromdichte erhalten wird, wenn der Elektrodenabstand und der Gasdruck so eingestellt werden, daß sich eine Bogenentladung ergibt, die etwa sphärisch ist (d.h. die Länge des Bogens ist etwa gleich seinen Querabmessungen). In diesem Betriebemodue 1st der Elektrodenabstand kleiner als 2 cm, und giwöhnlioh kltiaer »la 1 ob. Bogtnentitdungrgerttte, die zum Betrieb in diesem Modus ausgelegt sind, werden als "Kurzbogengeräte" bezeichnet, um sie von anderen Formen von Dogenent-

.../3 209835/0698

ladungen, zu unterscheiden» wie "tfittelbogen*- und "Langbogen¹¹-Geräten, die größere Gesamt-Lichtmengen, aber mit erheblich niedrigerer Lichtstromdichte liefern können.

Die Erfindung stellt eine Verbesserung einer bekannten Kurz· bogenlampe dar (US-Patentschrift 3 502 929). Diese bekannte Lampe besteht aus einem geschlossenen Kolben, von dem ein Teil keramisch 1st. Der Kolben enthält eine Kathode und eine Anode, die einen Abstand voneinander haben, der kleiner als 2 cm ist, um eine kurze Bogenstrecke zu definieren. Der Kolben enthält ferner ein ionisierbares Gas, das typischerweise unter etwa 25 NormalatmoSphären Druck steht. Bin Saphirfenster bildet ein Ende des Kolbens, und am anderen Ende des Kolbens ist ein Reflektor befestigt, entweder eis Teil des Kolbens oder getrennt von diesem.

Bei der üblichen AusfUhrungsform dieser bekannten Lampe wird die /.node auf der Achse der Lampe in der Nähe des Fensters gehaltert· Der beachtliche /nteil von 70 % der Energie der Entladung wird an der Anode in Wärme umgewandelt· Diese Wärme muß durch die Stützkonstruktion der Anode und dann durch thermisch mit dieser verbundene Flansche abgeführt werden. Die Stützkonstruktion ist dünn, weil Licht an ihr vorbeitreten muß. Die Flansche sind dünn, um eine schnelle Abfuhr der Wärme Im kritischen Bereich an der Abdichtung des Fensters zu erlauben. Die Konstruktion ist bei Leistungen bis zu etwa 150 V sehr wirksam, bei höheren Leistungen kann jedoch die Wärme nicht ausreichend abgeführt werden, und die Abdichtung bricht zusammen. Die Abdichtungen selbst müssen dünn sein, um eine ausreichende Dehnung zu ermöglichen, wenn die Wärme absorbiert wird.

Wenn die Position der Kathode und Anode umgekehrt wird, so daß sich die Kathode in der Nähe des Fensters befindet,

.../4 209838/0698

kommt die Anode In den Sockel der Lampe, wo massivere Konstruktionen verwendet werden können, mit denen V^rärme abgeführt werden kann. Dadurch wird eine bessere Abfuhr der erzeugten Wärme möglich, dieser Effekt wird Jedoch durch die Forderung begrenzt, daß der in den Sockel montierte Reflektor thermisch gegen die Anode isoliert werden mu3. Venn die Kathode In der Nähe des Fensters angeordnetwerden soll, während sich die Anode in der Nähe des Sockels befindet, ergibt sich Jedoch ein neues Problem, das die Vorteile der stärkeren Wärmeabfuhr zunichte macht. Der Punkt höchster Intensität der Bogenentladung hängt von der Position der Kathode, nicht von der Position der Anode ab. Dieser Punkt mu3 sich im Brennpunkt des Reflektors befinden^ damit die größte Lichtstromdichtr erhalten wird. Kleine Positionsfehler setzen die Lichtstromdichte erheblich herab. Wenn die Kathode sich im Sockel befindet, ist die Positionierung der Kathode und damit die Positionierung des Punktes höchster Intensität relativ zum Brennpunkt des Reflektors relativ einfach, weil der Reflektor und die Kathode sich in der gleichen Baueinheit befinden. Wenn sich die Kathode in der Nähe des Fensters befindet, ist irgendein Fehler in der Positionierung des Punktes höchster Intensität schwierig festzustellen. Aus diesem Grunde befindet sich bei der gewöhnlichen Ausführungsform der bekannten Lampe die Anode in der Nähe des Fensters, um auf diese Veise die höchste Lichtstromdichte zu gewährleisten.

Zusammenfassung der Erfindung

Kurz gesagt, betrifft die Erfindung eine Verbesserung für Hochintensitäts-Kurzbogenlampen. Die Lampe v/eist einen dichten Kolben auf, der aus einem Sockel und einer thermisch mit dem Sockel verbundenen Anode besteht, ein dem Sockel gegenüber befindliches Fenster, eine Kathode, die Isoliert in der Nähe des Fensters abgestutzt ist, und einen Reflektor, der in der Nähe des Fensters so abgestutzt 1st, daß er auf die Kathode

.../5 209835/0698

bezogen ist. Das Fenster wird so abgestützt, daß es sich an der Kante unter Kompression befindet.

Durch die Erfindung soll dementsprechend eine verbesserte Hochintensitäts-Bogenlampe verfügbar gemacht v/erden, die bei höherer Leistung als Lampen bekannter Art betrieben werden kann.

Ferner soll durch die Erfindung eine Lampe rait höherer akustischer Resonanzfrequenz verfügbar gemacht werden, so daß die Lampe mit höheren Frequenzen moduliert werden kann.

Ferner soll durch die Erfindung eine Lampe verfügbar gemacht werden, bei der einfachere Dichtungen verwendet werden können, indem diese Dichtungen in schwächer belastete Bereiche gebracht werden.

Ferner soll durch die Erfindung eine Lampe verfügbar gemacht werden, die eine festere und bequemere Frontmontage der Lampe ermöglicht.

Ferner soll durch die Erfindung eine Lampe verfügbar gemacht werden, die eine längere externe Isolierung zwischen der Kathode und der Anode aufweist.

Dio Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden; es zeigern

Fig. 1 einen Schnitt.durch eine AusfUhrungsform einer bekannten Lampe gemäß US-Patentschrift 3 502 929;

Flg.iA eine Stirnensicht der Lampe nach Fig· 1 entsprechend

209835/0838

- 6 -der Linie 1A-1A;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Hochintensitäts-Kurzbogenlampe nach der Erfindung;

Fig.2A eine Stirnansicht der Lampe nach Fig. 2 entsprechend der Linie 2Λ-2Α;

Fig.2B eine Rückansicht der Lampe nach Fig. 2 entsprechend der Linie 2B-2B;

Fig. 3 eine Ansicht einer Ausführungsform eines Strahlers, der am Lampensockel befestigt werden kann; und

Fig.3A eine Seitenansicht dieses Strahlers entsprechend der Linie 3A-3A.

Fig. 1 und 1A zeigen eine Ausführungsform einer bekannten Lampe« Ein Ende des keramischen Zylinders 40, der aus polykristalliner Tonerde besteht, ist an einen Ring 42 aus einem duktilen Metall (beispielsveise Kupfer) gelötet, der seinerseits an ein metallisches Element 44 (beispielsweise Kovar oder rostfreier Stahl) des Lampenkolbens gelötet ist. Das metallische Element 44 kann sphärisch, ellipsoidisch oder parabolisch geformt sein. Der duktile Metallring dient als Spannungsausgleichselement des Kolbens. Die Innenfläche des Elements 44 dient als integraler Reflektor 46. Das andere Ende des keramischen Elementes 40 ist an einen duktilen Metallring 46 gelötet, der seinerseits an eine Seite eines festen metallischen Abschlußrings 50 gelötet ist. Der Abschlußring ist dann an einen anderen duktilen Metallring 52 gelötet, der seinerseits an den Flansch einer rohrförmigen, steifen, metallischen FeneterabetUtzung 54 gelotet ist. ^v.^rie im Falle des

.../7 209835/0698

Ringes 42 dienen die Metallringe 48 und 52 zur Auflösung von Spannungen. Der Umfang eines scheibenförmigen Fensters 56, beispielsweise aus Saphir, 1st leicht in die Fensterabstützung eingelassen und an diese angelötet.

Eine stabförmige metallische Anode 58 (beispielsweise Wolfram) ist längs der Achse des rohrförraigen keramischen Elementes und des Fensters 56 mit drei dreieckigen Metallstltzen 60 abgestutzt, die beispielsweise aus Molybdän bestehen» Jede Abstützung weist eine Kerbe auf, in die der /nschlu-ßring 50 gelötet ist. Die Stützen 60 bilden elektrisch leitende Wege zwischen der Anode 58 und dem Anschlußring 50. Jede dor metallischen Stützen 60 ist spiralenförmig gebsgen, damit bei höheren Temperaturen keine starken Spannungen auftreten.

Eine stabförmige Kathode 62 (beispielsweise thorisrtes Wolfram) ist in der Nähe der Anode 58 in deren Achse mit einer metallischen Schüssel 64 abgestützt. Diese Schüssel, die beispielsweise aus Kovar bestehen kann, und die einen Teil des dicht abgeschlossenen Kolbens bildet, ist am Umfang an eine Öffnung im Element 44 angelötet. Ein kupfernes Absaugrohr 66 steht durch die Schüssel hindurch mit dem inneren des Kolbens in Verbindung« Wenn der Kolben beispielsweise mit Xenon gefüllt und unter Druck gesetzt worden ist, wird das Kupferrohr abgequetscht, so daß das unter Druck stehende Gas innerhalb des dichten Kolbens gehalten wird.

In Fig. 2, 2A und 2B ist eine Hochintensitäts-Kurzbogenlampe mit einem Sockel 10 und einem Keramikzylinder 11, beispielsweise aus polykristalliner Tonerde, dargestellt. Me später näher in Verbindung iPit der Wärmeabfuhr beschrieben wird, kann der Sockel auch aus Stahl hergestellt werden statt aus teurerem Werkstoff mit hoher thermischer Leitfähigkeit« Der Keramikzylinder ist an einen Ring 12 angelötet, dessen thermischer Dehnungskoeffizient

.../8 209835/0698

etwa gleich dem der Keramik ist. Ein solcher Werkstoff ist eine Legierung von Eisen, Nickel und Kobalt, die unter der Bezeichnung Kovar vertrüoen wird. Der Sockel ist bei 15 ausgespart, so daß eine vorstehende Kante 16 gebildet wird. Eine Wolfram-Inertgas-Schweißung wird zwischen dieser vorstehenden Kante und dem Ring 12 bei 17 hergestellt. Die Abstände 13 und 14 werden gelassen, um eine Dehnung des Sockels zu erlauben. Die Konstruktion und der Zweck des erhabenen Teils 76 werden unten besprochen.

Der Lampenkolben weist ein scheibenförmiges Fenster 18, beispielsweise aus Saphir, auf. Das Fenster ist an einen Dichtring 19 angelötet, beispielsweise aus Kovar, der seinerseits an ein Stutzelement 21 angelötet ist, das beispielsweise aus Stahl besteht. Der Dichtungsring 19 kann sehr dünn sein, well er nur sehr gering beansprucht wird. Ein J-förmiger Querschnitt 1st zweckmäßig, well er eine radiale Dehnung des Fensters zuläßt. Das Stutzelement 21 ist so aufgebaut, daß ein Teil 25 die Vorderseite des Fensters überlappt. Ein Ring 20 aus einem duktilen Metall, beispielsweise Kupfer, ist zwischen dem Fenster und dem Überhang 25 angeordnet und befindet sich in nicht dichtender Berührung mit beiden. Wie noch näher unten erläutert wird, dient dieser Überhang 25 dazu, das Fenster eingespannt zu halten, während der Ring einen Teil der Spannung aufnimmt. Das Stutzelement 21 weist eine vorstehende Kante 23 auf, die mit einer \Iolfram-Inertgas-Schweißung am Punkt 24 mit einem Dichtungsring 22, beispielsweise aus Kovar, verschweißt ist.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch viele allgemein ringförmige Elemente, und deshalb erscheinen mehrere Linien parallel zum Fenster 18, und daraus könnte geschlossen werden, daß irgendein

209835/0698

anderes Element als das Fenster die Öffnung der Lampe ausfüllt. Jede dieser Linien zeigt eine Kante eines der allgemein ringförmigen Elemente· Linie 101 ist die Kante der Oberseite der ringförmigen vorstehenden Kante 23· Linie -102 ist die Kante der ringförmigen Oberfläche des Überhangs 25 des Elementes Linie 103 ist die Kante der Oberseite des Rings 20. Schließlich ist Linie 104 der* Kante der ringförmigen Oberfläche des Bodens des Dichtungsrings 19.

Die drei dünnen rechteckigen Stützen 31 für die stabförmige metallische Kathode 32 sind an den Boden des Stützringß 30 gelötet. Diese Stützen bestehen beispielsv/eise aus Molybdän. Der Ring 30 ist an den Dichtungsring 22 an einem solchen Punkt angelütüt, daß die Stützen 31 auf der Oberseite des Keramikrings 11 aufruhen. Die Stützen 31» der Ring 30 und der Ring 22 bilden einen elektrisch leitenden Weg zur Kathode. Der Ring 30 weist eine vorstehende Kante 35 auf. Der Reflektor enthält Schlitze 34, durch die die Kathodenstützen 31 hindurchtreten, wenn die Oberseite des Reflektors an der vorstehenden Kante 35 des Ringes 30 positioniert ist. Die vorstehende Kcjate 35 ist mit dem Reflektor 33 mittels einer Wolfram-Inertgas-Schweißung vereinigt. Der Ring 3C muß ausreichend steif 3ein, um die Kathode und den Reflektor zu tragen· Ein Ring aus Kovar hat diese Eigenschaft. Der Reflektor 1st parabolisch dargestellt, es kann aber auch ein sphärischer oder Ellipsoid-Reflektor sein.

Eine stabförmige metallische Anode 70 durchsetzt den Sockel Um einen maximalen Wärmeübergang von der Anode zu erhalten, soll der Teil, der in die Lampe hineinreicht, im Vergleich zur Dicke des Sockels so kurz v/ie möglich sein· Insbesondere soll das Verhältnis dee Teils der Anode innerhalb der Lampe zur maximalen Stärke des Sockels im Bereich unterhalb des

.../10

209835/0698

- ίο -

Loches 36 kleiner sein als 0,£. Diese Anode besteht vorzugsweise aus UoIfram, während die Kathode 32 vorzugsweise aus thorierton Wolfram besteht. Die Anode und Kathode sind auf der AaUse der Lampe angeordnet, und die Achse tritt durch ein Loch 36 im Boden des Reflektors hindurch. Die Anode und die Kathode sind weniger als 2 cm voneinander entfernt, Vorzugs -ι-,ro is g weniger als 1 cm. Die Kathode ist so positioniert, daß der Punkt größter Lichtintensität in der Bogenentladung sich im Uoennpunkt des Reflektors 33 befindet.

Nach der Montage der Lampe wird diese durch das Rohr 71 evakuiert und dann mit Gas gefüllt, beispielsweise Xenon zu einem Druck von etwa 25 Atmosphären. Das Rohr wird dann an der Abquetschung 72 dicht verschlossen.

Vienn eina Lampe dieser Art einmal in Betrieb ist, arbeitet sie mit sehr niedrigen Spannungen, beispielsweise 20 V₉ zum Zünden der Lampe müssen Jedoch hohe Spannungen Über der Entladungsstrecke liegen. Spannungen in der Größenordnung von 20 000 V worden zu diesen Zweck benötigt. Diese Spannungen werden gewöhnlich mit einer Hochfrequenzquelle angelegt. Da der Reflektor elektrischen Kontakt mit der KathodenabstUtzung hat, ergibt sich ein Veg für den R.F. Strom längs des Reflektors und über die Strecke am Loch 36 zur Anode. Um einen solchen Bogenüberschlag über die Strecke zwischen Reflektor und Anode zu verhindern, v/eist der Sockel einen erhabenen Teil 76 auf, dessen innere Oberflüche im allgemeinen parallel zur äußeren Oberfläche des Reflektors liegt. Die Außenfläche des erhabenen Teils 76 ist parallel zum Keramikzylinder 11 und von diesem durch einen Spalt 14 getrennt. Dieser Spalt erlaubt eine Dehnung des Sockels. Eine kapazitive Reaktanz existiert zwischen diesem erhabenen Teil 76 und dem

.../11

209835/0698

Reflektor 33. Diese Kapazität macht es In Verbindung mit den anderen elektrischen Eigenschaften der Lampenkonstruktion« die ale passives Netzwerk betrachtet werden kann, insbesondere des Induktivität der Kathode und der Kathodenstützkonstruktion, während den ZUndens der Lampe möglich, einen Zustand zu erhalten, in dem die Hauptstrecke zwischen der Kathode und der Anode in der gewünschten Welse zusammenbricht; der Spalt zwischen der Kante des Reflektors und der Anode jedoch nicht zusammenbricht.

Wie bereits erwähnt, wird der beträchtliche Prozentsatz von 70 % der in der Entladung erzeugten Energie in Wärme an der Anode einer Kurzbogenlampe umgewandelt. Da die Anode bei der bekannten Lampe in der Nähe des Fensters angeordnet war, wie in Flg. 1 dargestellt ist, mußte diese Wärme durch die relativ dünnen Stützen 60 und den Ring 50 abgeführt werden. Dadurch war der Betrieb dieser Ausführungeform der bekannten Lampe auf eine Leistung von etwa 150 ¥ begrenzt. Wenn die Anode in den Sockel der bekannten Lampe gebracht wurde, war eine bessere Wärmeabfuhr möglich, da die Reflektorabstützung 44 aber Ihrerseits am Sockel der Lampe abgestützt war, und well nicht zugelassen werden kann, daß der Reflektor relativ niedrige Temperaturen überschreitet, würden sogar die relativ massiveren Wärmeübergangselemente, die bei einer solchen AusfUhrungsform möglich wären, Wärme immer noch weniger leicht ableiten als der Sockel nach der Erfindung. Eine solche bekannte Lampe könnte mit Leistungen bis zu vielleicht 500 W betrieben werden. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß die Anbringung der Anode im Sockel der bekannten Lampe Schwierigkelten bei der Positionierung der Kathode relativ zum Brennpunkt des Reflektors mit sich bringt· Durch diese Schwierigkeit werden die Vorteile, die durch die Wärmeabfuhr erhalten werden, wieder

.../12 209838/0698

aufgehoben. Erfindungsgemäß wird der Reflektor nicht am Sockel befestigt. Dadurch 1st ein einfacherer, massiverer Sockel möglich, bei dem ein relativ kurzer Teil der Anode sich Innerhalb des Kolbens befindet. Die Wärme wird relativ schnell zur äußeren Oberfläche des Sockels übertragen, so daß die Lampe la Bereich von 500 bis 1000 ¥ sogar mit einem Sockel aus Stahl betrieben werden kann, ein relativ schlechter Wärmeleiter, verglichen mit anderen verfügbaren Metallen. Die Lampe arbeitet sogar noch bei höheren Leistungen, wenn eines dieser besser wärmeleitenden Metalle für den Sockel verwendet wird.

Die relativ massive und einfache Form des Sockels macht es möglich, Radiatoren relativ einfacher Konstruktion daran zu befestigen. Ein solcher Radiator ist in Fig. 3 und 3Λ dargestellt. Der Radiator besteht aus einem Zylinder 61, einem Ring 82, der radial vom Zylinder entfernt ist, und einer serpentinenartigen Fahne, die zwischen dem Zylinder und Ring angeordnet und an diesem befestigt ist. Die Oberseite der Fahne und des Ringes schließen mit der Oberseite des Zylinders ab. Wie Jedoch in Fig. 3A dargestellt 1st, erstreckt sich der Zylinder in Längsrichtung unterhalb der Fahne, während die Fahne sich in Längsrichtung unterhalb des Ringes erstreckt. Drei Löcher 75 sind als Gewindebohrungen Im Sockel 10 der Lampe vorgesehen. Nicht dargestellte Bolzen werden dann durch die Löcher 76 in den Zylinder und in die Löcher 75 im Sockel eingesetzt. Die einfache Konstruktion des Sockels ermöglicht es, die Außenfläche 79 des Sockels 10 der Lampe in thermischen Kontakt mit der gesamten oberen Oberfläche des Radiators zu bringen. Ein Loch 77 in der Mitte des Zylinders 81 nimmt die Anode 70 und das Abquetschrohr 72 auf. Ein solcher Radiator kann die gesamte Wärme abführen, die in einer Lampe entsteht, die mit Leistungen im Bereich von 500 bis 1000 v; betrieben wird, Andere, effektivere Radiatoren können verwendet werden, um die

.../13 209835/0698

- 13 -¥ärme in Lampen höherer Leistung abzuführen.

Bei der bekannten Lampe gemäß Fig. 1 muß die FenstörabstUtaamg SA-relativ dünn sein, um eine Dehnung zu ermöglichen und einen guten Anschluß an die anderen, dünnen Stützelement»* ¥ell sich des Fenster während des Lampenbetriebes unter hohem Druck befindet, ergibt sich eine beachtliche Belastung der Stütze 54 und am dichten Anschluß an das Fenster. Bei der erf£i4ungs~ gemäßen Konstruktion ist die Wärmeabfuhr im Bereich des Fensters unkritisch, und die Fensterstützkonstruktion nach Flg. 2 erlaubt es, das Fenster in Kompression anzubringen. Das bedeutet, daß eine dünne Abdichtung 19 bei diesem Fenster möglich ist, die unter geringer oder g?.r keiner mechanischen Belastung steht.

Das Element 21 gemäß Fig. 2 ist relativ massiv, verglichen mit den dünnen Flanschen der bekannten Lampe. Dadurch wird eine bequemere und kräftigere Frontmontage möglich.Bei daiAusfUhrungsformen nach Fig. 2 sind Gevindelöcher In das Element 21 gebohrt, die nicht dargestellte Bolzen von Irgendeiner geeigneten Montageeinrichtung aufnehmen.

In einigen Anwendungefällen für eine Kurzbogenlampe ist es erwünscht, den Strom über der Bogenstrecke zu modulieren, um somit das von der Lampe abgegebene Licht zu modulieren. Venn die Modulationsfrequenz sieh bei oder in der Nähe der akustischen Resonanzfrequenz der Lampe befindet, schwingen die Gaeaolekül· in der Lamp·. Dadurch ändert sich der Druck an der Bogenetreoke von nahezu O zu Maxima, die weitaus höher sind als der normale Betriebedruck der Lampe. Bei diesen Maxima kann der

.../14

209835/0698

Strom in der Bogenstrecke nicht langer aufrechterhalten v/erden, und die Lampe erlischt. Es ist erwünscht, die niedrigste akustische Resonanzfrequenz so hoch wie möglich zu legen, so daß sie Jede Modulationsfrequenz überschreitet, die möglicherweise verwendet wird. Diese tiefste akustische Resonanzfrequenz steigt, wenn das Gasvolumen verringert wird.

Die erfindungsgemäße Lampe besteht, ebenso wie die bekannte Lampe, aus einem Paar gekoppelter Hohlräume. Die tiefste akustische Resonanzfrequenz ist eine komplexe Funktion der Resonanzfrequenzen jedes dieser gekoppelten Hohlräume. Der Hauptanteil kommt jedoch von dem Hohlraum, in dem sich die Bogenstrecke befindet· Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist der Abstand zwischen dem Boden des Fensters 16 und der Oberseite des Reflektors 33 erheblich kleiner als bei der bekannten Lampe. Das liegt daran, daß der Reflektor in der Nachbarschaft des Fensters abgestützt und deshalb in der Nähe der Kathode ^aIsο im Bereich des Fensters, keine Isolation fegen die Kathode notwendig 1st. Das bedeutet, daß sich das Fenster sehr nah« am Reflektor befinden kann. Bei der bevorzugten AusfUhrungsform ist der Abstand vom Fenster zum Reflektor kleiner als die Stärke des Fensters. Bei gleicher Üffnungsgröße und Form des Reflektors ist also das Gasvolumen in der Kammer, die den Bogen enthält, bei der erfindungsgemäßen Lampe kleiner als bei der bekannten Lampe.

Wenn der Reflektor in der Nähe des Fensters befestigt 1st, ist der keramische Isolator 11 erheblich langer als bei der bekanntenL ampe. Dae bedeutet, daß höhere Zündspannungen verwendet werden können, oder daß stattdessen eine geringere Wahrscheinlichkeit für Bogenüberschläge bei niedrigen Außendrücken besteht, d.h. in großen Höhen.

.../15

20M3$/089i

Claims

Patentansprüche

[y Bogenentladungslampe_f bestehend aus einem dichten Kolben mit einem Sockel, einem dem Sockel gegenüber befindlichen optischen Fenster und einer Abstützung für das Fenster
getrennt vom Sockel, einer im Kolben in der Nachbarschaft des Sockels angeordneten Anode, einer im Kolben tingaordneten Kathode, die in der Nachbarschaft des optischen Fensters abgestützt und gegen die Anode isoliert ist, wobei die
Kathode und die /.node zur Bildung einer Bntladungsstrecke voneinander entfernt sind, einer ionisierbaren Gasfüllung und einem innerhalb des Kolbens montierten Reflektor, dadurch gekennzeichnet, daS der Reflektor von der gleichen Seite der Entladungsstrecke abgestützt ist wie das optische Fenster·

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dor Abstand der Kathode von der Anode veniger als 2 cm beträgt₈ um eine Kurzbogenstrecke zu bilden·

3. Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung für den Reflektor an der Abstützung für die Kathode befestigt 1st.

4. Lampe np.ch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung des Reflektors ein am Kolben befestigter Ring ist·

5. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster in Kompression gehaltert ist·

6. Lampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterhalterung das Fenster nur auf der der Bogenstrecke

.../16

209θ3δ/0β98

- 16 -gegenüberliegenden Seite abstützt·

7. Lampe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet» daß eine Einrichtung vorgesehen 1st, die eine thermische Dehnung des Fensters zuläßt.

8. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von der der Entladungsstrecke nächsten Oberfläche des Fensters zum Reflektor kleiner 1st als die Stärke dos Fensters. ..„,., . ,,.. ·'.-

9. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis C, dadurch gekennzeichnet, daß das der Anode nächste Ende des Reflektors !cegels tuapfförmlg ausgebildet 1st, so daß ein Loch Im Reflektor entsteht, und das Verhältnis der axialen Länge des Teils der Anode, der sich Innerhalb des Kolbens befindet, zur mtirlnclen Stärke des Sockelteils, der sich In axialer Verlängerung des Loches auf den Sockel befindet, kleiner 1st als 0,6.

10. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 9· dadurch gekennzeichnet, daß &er Sockel aus Stahl besteht.

11· Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor elllpsoldfOrmlg ist und die Entladungsstrecke sich In der Nähe des Brennpunktes des Reflektors befindet.

12. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein Paraboloid 1st und die Bntladungsstreoke sich Im Brennpunkt des Reflektors befindet.

13* Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn*

.../17

209836/0698

zeichnet, d&3 der Sockel und der Reflektor eine kapazitive Reaktanz bilden» so daß ein Funkenüberschlag zwischen dem Reflektor und der Anode während des Zündens verhindert wird·

14. Verfahren zur Montage einer Bogenlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet» daß ein optisches Fenster gegenüber einem Sockel abgestützt wird, so daß ein dichter Kolben gebildet wird, eine Anode innerhalb des Kolbens in der Nähe des Sockels abgestützt wird, eine Kathode Innerhalb des Kolbens in der Nachbarschaft des Fensters abgestützt wird, wobei die Kathode und die Anode einen Abstand aufweisen, mit dem eine Entladungsstrecke gebildet wird, ein Reflektor von der gleichen Seite der Entladungsstrecke aus abgestützt wird wie das optische Fenster und der Kolben mit einem ionisierbarem Gas gefüllt wird.

209636/0698

, ⁱ⁸

Leerseite