DE2827844C2

DE2827844C2 - Kurzbogen-Entladungslampe

Info

Publication number: DE2827844C2
Application number: DE2827844A
Authority: DE
Inventors: Robert Donald Mentor Ohio Downing; John Chester Richmond Heights Ohio Sobieski
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-06-27
Filing date: 1978-06-24
Publication date: 1983-08-11
Also published as: US4138621A; DE2827844A1; GB1576097A; JPS5412171A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurzbogen-Entladungslampe mit einem Kolben, der einen erweiterten Mittelteil und zwei langgestreckte Kolbenfüße aufweist, wobei durch die iColbenfüße abgedichtete Elektrodenzuleitungen führen, und tiit eint- Zündeinrichtung aus elektrisch leitendem Material außerhalb des Kolbens, die von einer Elektrode zur ander η Elektrode reicht. Solche Entladungslampen werden ir. gewissen fotografischen Projektoren verwendet.

Eine Entladungslampe der vorstehenden Art ist in der DE-OS 17 64 866 beschrieben. Bei dieser Entladungs- -to lampe liegt die Zündeinrichtung einfach außen am Entladungsgefäß und parallel zu dessen Längsachse. Nach dieser OS ist offensichtlich überhaupt keine spezifische Erstreckung der Zündhilfe erforderlich. Gemäß einer als vorteilhaft anzusehenden Ausführungsform soll sich die Zündhilfe von der einen zur anderen Elektrode erstrecken, wobei der einzigen Figur der OS zu entnehmen ist, daß sich die Zündhilfe dabei nicht über die Elektrodenspitzen hinaus in Richtung der Sockel erstreckt, sondern nur bis knapp an die Spitzen heran.

In der GB-PS 6 50 585 ist eine Entladungslampe mit einer Zündeinrichtung beschrieben, die aus einem Draht besteht, der sich längs des gesamten Kolbens erstreckt und mit über die Endkappen gesteckten, an Schultern anliegenden, Ringfedern gehalten ist.

Ir. der US-PS 33 79 868 ist eine der eingangs genannten Kurzbogen-Entladungslampe ähnliche Entladungslampe beschrieben, die aber keine Zündeinrichtung aufweist. Die Entladungslampe nach der US-PS ist ^h(> mit einem Reflektor kombiniert.

Gleiches gilt auch für die in der DE-OS 22 19 927 beschriebene Kurzbogen-Entladungslampe.

Eine typische Kurzbogen-Entladungslampe hoher Intensität umfaßt einen dickwandigen Quarzkolben, "5 eine Lichtbogenkammer und ein Paar langgestreckter Elektroden, die in Kolbenfüßen abgedichtet sind, die an gegenüberliegenden Enden von dem Quarzkolben ausgehen und sich entlang einer gemeinsamen Achse erstrecken. Die Lichtbogenlänge zwischen den inneren Enden der Elektroden beträgt etwa 2 oder 3 mm, der Gesamtdurchmesser des Kolbens beträgt etwa 8 bis 10 mm und die Gesamtlänge (einschließlich den Kolbenfüßen) beträgt etwa 5 cm für eine 300-Watt-Lampe mit Metallhalogenidfüllung.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Zündeigenschaften der eingangs genannten Kurzbogen-Entladungslampe zu verbessern, so daß diese sicherer und/oder bei einer kleineren Zündspannung zünden, und dies auf eine billige Weise erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zündeinrichtung sich aus der Nähe der Stelle, an der die Zuleitung der einen Elektrode zum Mittelteil hin aus der Dichtung heraustritt bis in die Nähe der Stelle, an der die Zuleitung der anderen Elektrode zum Mittelteil hin aus der Dichtung heraustritt, erstreckt

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Zündeinrichtung leitfähige Bänder, die die Kolbenfüße an den Austrittsstellen der Elektrodenzuleitungen umgeben.

Zweckmäßig sind die leitfähigen Bänder genügend breit, um sich axial über die Austrittsstellen hinaus zu erstrecken.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht von einer Lampen- und Reflektorkombination gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fi g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß der Fig. 1,

Fig.3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in F i g. 1,

Fig.4 eine axiale Ansicht der in den Fig. 1 und 3 gezeigten Zündeinrichtung,

F i g. 5 eine Vorderansicht einer Lampe- und Reflektorkombination gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fi g. 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 in F i g. 5 und

Fig. 7 eine axiale Ansicht der in Fig. G gezeigten Zündeinrichtung.

In den Fig. 1—4 ist eine Projektionslampeneinheit 1 dargestellt, die einen Reflektorteil 2 umfaßt, der vorzugsweise aus Glas hergestellt und zu einer elliptischen Form ausgebildet ist, wobei sich eine Lichtquelle in der Form einer Kurzbogen-Entladungslampe 3 an dessen nahe gelegenem Brennpunkt ft befindet. Die elliptische Form des Reflektors konzentriert das Licht an dem entfernten Brennpunkt, der zweckmäßigerweise vor der Randsitzebene der Lampeneinheit in einem Abstand angeordnet ist, der etwa gleich dem Durchmesser über dem Rand ist. Der Reflektor ist mit zwei Flanschsegmenten 4,5 an seinem Rand versehen, durch die die Lampe gegen einen damit zusammenarbeitenden Schultersitz 6 in einem Halterungsteil 7 gehaltert ist, wie es in Fig.2 gezeigt ist. Durch Verwendung eines Glasreflektors ist eine abmessungsmäßige Stabilität sichergestellt. Weiterhin kann der Reflektor auf seiner inneren Oberfläche mit einem reflektierenden Überzug 8 überzogen sein, der aus einem bekannten vielschichtigen Interferenzfilm besteht, der für sichtbares Licht stark reflektierend, aber für Wärme oder Infrarotstrahlung durchlässig ist. Ein Metallreflektor mit einer üblichen Spiegeloberfläche kann ebenfalls verwendet werden.

Die Entladungslampe 3 umfaßt einen Quarzmantel

mit einem im allgemeinen kugelförmigen Mittelabschnitt oder Kolben 10, der mit im allgemeinen zylindrischen, nach außen führenden Verlängerungen oder Kolbenfüßen 11, 12 versehen ist, deren Außendurchmesser wesentlich kleiner sind als derjenige des Kolbens 10. Die Elektroden 13, 14 bestehen aus Wolframdraht, die mit Molybdänfolien 15, 16 verschweißt sind, die ihrerseits mit Elektrodenzuleitungen 17, 18 verschweißt sind. Die Folien werden durch den Quarz der Kolbenfüße benetzt, um hermetische Dichtungen zu bilden.

Die dargestellte Lampe ist für einen Gleichstrombetrieb vorgesehen, und die Anode 13 besteht aus Wolframdraht und ist größer im Durchmesser und langer als die Kathode 14. Bei einem Wechselstrombetrieb der Lampe würden beide Elektroden die gleiche Größe und die Kolbenfüßc würden die gleiche Länge aufweisen.

Die Lampe arbeitet so, daß sich die Temperatur der Elektroden nahe dem Schmelzpunkt von Wolfram befindet, und sie kann mit im wesentlichen geschmolzenen Spitzen arbeiten, was zu einein Abrunden und Zusammenballen der Elektrodenenden während des Betriebes führt.

Die Lampe enthält eine ionisierbare Füllung, die ein inertes Gas, wie Argon und Halogen oder Metallhalogenid enthält, wie beispielsweise Indiumjodid. Die Gesamtlänge des Quarzkörpers der Entladungslampe kann z. B. 5 cm betragen, und der Außendurchmesser des bauchigen Kolbenabschnittes kann 9 mm bei einem Innendurchmesser des Entladungsraumes von etwa 2,5 mm und einer Lichtbogenlänge zwischen den Innenenden der Elektroden von etwa 2,5 mm betragen. Die inneren Oberflächen der Kolbenfüße 11 und 12 können, wie es gezeigt ist, in einem kleinen Abstand von den äußeren Oberflächen der Elektroden 13 und 14, beispielsweise etwa 1 mm oder weniger, von dem Kolben 10 nach außen entlang den Kolbenfüßen bis zu den Verbindungspunkten 11a und 12a angeordnet sein, nach denen sie mit den Elektroden in Berührung kommen (ab**r keinen hermetischen Dichtungskontakt bilden, da die aus Quarz bestehenden Kolbenfüße die Wolframelektroden nicht »benetzen« können).

Aus den Seiten des Reflektors 2 sind Segmente ausgeschnitten, wobei flache vertikale Seitenwände 19, 20 entstanden sind, die in der Endansicht gemäß F i g. 1 sehnenartif. verlaufen und sich in de⁵· Draufsicht gemäß F i g. 3 nach hinten zur Achse leicht konisch verjüngen. In der vorderen Hälfte des Reflektors sind die sehnenartigen Seitenwände 19, 20 in die normale elliptische Kurve der Reflektoroberfläche eingeschnitten, aber in der hinteren Hälfte sind sie in Schultern 21, 22 verlängert, die im allgemeinen keilähnliche Ausdehnungen innerhalb des Reflektors bilden. In den Schulterausdehnungen ist das Glas in Kragen 23, 24 um seitliche Öffnungen 25, 26 durch die Sehnenwände eingebaut; die Öffnungen sind auf einer Linie zentriert, die durch den Brennpunkt f\ und quer zur optischen Achse verläuft.

Die Entladungslampe 3 ist seitlich von der optischen t Achse des Reflektors angebracht, wobei der KolbenfuQ 11 in die öffnung 25 ragt und in einen glasartigen Zement 27 eingesetzt ist, der das Volumen der öffnung und einer keramischen Kappe 28 füllt, die über der öffnung angeordnet ist. Ein isolierter Leiterdraht 29 isl <■ an dem Ende der Elektrodenzuleitung 17 angeschweißi und tritt aus der Kappe 28 durch eine kleine Seitenöffnung an der H^;nterseite aus. Der Kolbenfuß an

dem Kathodenende der Entladungslampe tritt nicht in die öffnung 26 ein; eine gut passende Buchse 21 ist um die Elektrodenzuleitung 18 herum vorgesehen, und diese Bucl.se ragt in die seitliche öffnung 26 hinein und ist dort in den Zement 27 eingesetzt. Ein isolierter Leiterdraht 32 ist mit dem Ende der Buchse 31 verbunden und tritt von der Kappe 33 durch eine Seitenöffnung nach hinten aus. Bevor der Zement 27 aushärtet, wird die Entladungslampe 3 so eingestellt, ίο daß diese zum Lichtbogen an dem nahegelegenen Brennpunkt /1 optisch zentriert ist während die Lampeneinheit als Ganzes durch die Flanschsegmente 3,5 relativ zu dem Projektionssystem genau angeordnet ist Vorzugsweise wird ein Zement verwendet, der bei Γί Wärme schnell aushärtet und sowohl den Glasreflektor als auch die aus Quarz bestehende Entladungslampe verbindet Ein geeigneter Zement enthält vorwiegend feines Aluminiumoxid und kalziniertes Koalin zusammen mit kleineren Zusätzen von Dinatriumphosphat 2fi und Trialuminiumphosphat gemischt mit phosphoriger Säure, unreine Paste zu bilden.

Durch Einsetzen des einen Endes ae.r Entladungslampe 3 in Zement, so daß es fest bzw. starr mit dem Reflektor 2 verbunden ist, entsteht eine Projektionslam-2--> peneinheit, bei der die Entladungslampe in dnern optischen Bezugssystem genau angeordnet ist. Wenn die Einheit anschließend in eine Fassung eingesetzt wird, die die Flanschsegmente 4, 5 richtig aufnimmt, liefert sie ohne weitere Einstellung das gewünschte Licht an der Bildebene. Am anderen Ende der Entladungslampe ist die Elektrodenzuleitung in der Buchse 31 gleitend aufgenommen. Dies gestattet eine differenzielle Expansion des Quarzkolbens mit dem kleinen Ausdehnungskoeffizienten und des Glasreflektors mit einem relativ hohen Ausdehnungskoeffizienten, ohne daß die Teile einer übermäßigen Beanspruchung ausgesetzt werden. Gleichzeitig ist die Verschiebung des Zwischenelektrodenspaltes relativ zum Reflektorbrennpunkt infolge einer unterschiedlichen thermischen Expansion zu gering, um irgendwelche Folgen für die Optik des Systems zu haben. Ohne die erfindungsgemäß benutzte Zündeinrichtung erfordert die Lampe 3 eine Vorschaltanordnung, die eine relativ hohe Zündspannung (etwa 8000—10 000 Volt) benötigt

Die Zündspannung der Lampe 3 ist niedriger und/oder die Lampe zündet mit größen-r Zuverlässigkeit, indem eine Zündeinrichtung 36 vorgesehen ist, die einen langgestreckten elektrisch leitenden Teil umfaßt, der sich aus der Nähe des einen Kolbenfußes 11 bis in die Nähe des anderen Kolbenfußes 12 erstreckt. In dem bevorzugten gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Zündeinrichtung 36 einen Draht 37 auf, der an seinem einen Ende an einem Metallband 38 angeschweißt oder auf andere Weise befestigt ist, das fest um den Kclbe.ifuß 11 herum paßt und diesen umgibt. Der Draht verläuft entlang und hinter der Lampe 3 zwischen der Lampe und entlang der hinteren Oberfläche des Reflektors und ist an ein Metallband 39 angeschweißt oder auf andere Weise befestigt, das fest um den Kolbenfuß 12 der Anodenelektrode 13 herum paßt und diesen umgibt. Diese Zündeinrichtung 36 ist somit in ihrer Läge gehalten Und an ihren beiden Enden gehaltert, ist hinter der Lampe 3 angeordnet und hat somit keine merkliche Wirkung auf die Lichtausbeute der Lampen-Reflektoranordnung. Die Zündeinrichtung ist nicht direkt elektrisch verbunden und liegt somit auf freiem Potential. Der Draht 37 kann im Abstand zum Entladungskolben angeordnet sein.

Vorzugsweise sind die Bänder .38 und 39 der Zündeinrichtung auf den Kolbenfüßen 11 und 12 auf entsprechende Weise an den und die Stellen der Verbindungspunkte Wa und 12a umgebend angeordnet, wo die Kolbenfüße die Elektroden 13 und 14 treffen und mit diesen Kontakt bilden. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Anordnung dieser Bänder die Wirksamkeit der Zündeinrichtung verbessert, indem bewirkt wird, daß die Lampen bei kleineren Zündspannungen sicherer zünden. Um die optimale Anordnung der Bänder 38 und 39 zu unterstützen, können sie genügend breit gemacht werden, damit sie sich über die Verbindungspunkte 1 la und 12.1 axial hinaus erstrecken, um damit weiterhin sicherzustellen, daß sie sich an diesen Verbiridungspunkten befinden, wie es in der Zeichnung gezeigt ist.

Durch Verwendung der Zündeinrichtung 36, wie sie vorstehend gezeigt und beschrieben wurde, wurde die Spannung zum Zünden der Lampe 3. die eine kommerziell erhältliche Projektionslampe ist, auf einen Weri von ciwa 4GCC bis 60CC VoI; gesenkt, wogegen ohne die Zündeinrichtung 36 die Zündspannung für übliche Projektionslampen etwa 8000 bis 12 00OVoIt beträgt, wobei der Zündimpuls ein schnell ansteigender Gleichstromimpuls ist. dessen positive Polarität an die Anode und dessen negative Polarität an die Kathode angelegt ist und der eine Anstiegzeit von etwa einer Mikrosekunde hat. Anstelle der Verwendung der Bänder 38 und 39 können die Enden des Drahtes 37 um die Kolbenfüße 11 und 12 herum gebogen werden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 5. 6 und 7 ist die Lampe 3' gleich oder ähnlich der vorstehend beschriebenen Lampe 3 und ist entlang der optischen Achse eines konkaven Reflektors 2' angebracht, der eine kreisförmige Konfiguration in allen seinen Ebenen senkrecht zur optischen Achse aufweist.

Der Kolbenfuß IV der Anodenseite der Lampe erstreckt sich in eine hohle Buchse 48 an der Hinterseiie des Reflektors= wo er in den Reflektor durch Zement 49 einzementiert ist. der ebenfalls eine keramische Endkappe 51 in ihrer Lage hält. Ein Verbindungsdraht 29' ist an der Eiektrodenzuleitung 17' der Anode befestigt, und ein Verbindungsdraht 32' ist am Ende eines Versteifungsdrahtes 52 angebracht, der in gezeigter Weise gekrümmt ist und dessen anderes Ende mit der Eiektrodenzuleitung der Kathode 18' verbunden ist. Die Verbindungsdrähte 29' und 32' sind durch eine Öffnung hindurch aus der Endkappe 51 herausgeführt.

Die Zündeinrichtung 36' umfaßt einen Draht 37'. der an seinem einen Ende mit einem Band 38' verbunden ist, das feM um den Kolbenfuß 1 Γ an der Anode herum paßt und diesen umgibt. Das andere Ende des Drahtes 37' ist mit einem Band 39' verbunden, das fest um den Kolbenfuß 12' an der Kathode herum paßt und diesen umgibt. Vorzugsweise befinden sich diese Bänder an den Verbindungspunkten IVa und 12'a. wo die Kolbenfüße mit den Elektroden in Kontakt kommen, ähnlich wie es für das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1—4 der Fall ist. Der Draht 37' ist vorzugsweise zwischen der Lampe 3' und dem Verbindungsdraht 52 ausgerichtet, so daß er keinen Schatten zusätzlich zu dem hervorruft, der durch den Yerbip.dun^sdrah? 52 hpwirkt wird.

Der die Zündeinrichtung bildende Draht 37 oder 37' kann in verschiedene zweckmäßige Formen gebracht sein, beispielsweise kann er gerade sein, wie es in F i g. 3 gezeigt ist, oder er kann gekrümmt sein, wie es in F i g. 6 gezeigt ist.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Zündeinrichtung hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie nicht mit einer der Elektroden verbunden ist. Eine derart»; ? Verbindung mit einer Elektrode ist bei gewissen Lampentypen etwas schwierig anzuordnen, wie beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1—4. wo nur eine sehr kurze Länge der frei liegenden Eiektrodenzuleitung 1.3 zwischen dem Kolbenfuß 12 und dem Zement 27 zur Verfügung steht. Ein weiterer Vorteil ist die Senkung einer elektrischen Stoßgefahr und die verminderte Möglichkeit einer falschen Funktion der Lampe im Falle eines Kurzschlusses der Zündeinrichtung mit einem Gegenstand, wobei dieser Vorteil dadurch erzielt wird, daß die Zündeinrichtung nicht an der hohen Spannung einer Lampenelektrode liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kurzbogen-Entladungslampe mit einem Kolben, der einen erweiterten Mittelteil und zwei langgestreckte Kolbenfüße aufweist, wobei durch die Kolbenfüße abgedichtete Elekfrodenzuleitungen führen, und mit einer Zündeinrichtung aus elektrisch leitendem Material außerhalb des Kolbens, die von einer Elektrode zur anderen Elektrode reicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (36) sich aus der Nähe der Stelle (HaJ!, an der die Zuleitung der einen Elektrode (13) zum Mittelteil hin aus der Dichtung heraustritt bis in die Nähe der Stelle (12ajl an der die Zuleitung der anderen Elektrode (14) zum Mittelteil (10) hin aus \=> der Dichtung heraustritt, erstreckt

Z Kurzbogen-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (36) leitfähige Bänder (38, 39) umfaßt, die die Kolbenfüße (11,12) an den Austrittsstellen (Ua. YIa) der Elektnvtenzuleitungen umgeben.

3. Kurzbcgen-Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Bänder (38, 39) genügend breit sind, um sich axial über die Austrittsstellen (1 la, 12a^hinauszu erstrecken.