DE3110512C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Aufrechterhalten eines betriebsbereiten Zustandes einer Metalldampf-Bogenlampe gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.

Die Aufgabe, mit hohem elektrisch-optischem Wirkungsgrad spontan eine Lichtstrahlung zu erzeugen, liegt vielerorts vor, z. B. bei Bühnenbeleuchtung, Belichtungseinrichtungen, Fernseh-Studien. Eine trägheitsfreie Ein- Aus-Schaltung von hoher Lichtleistung ist bekanntlich durch Anwendung von Xenon-Hochdrucklampen möglich. Diese Lampen verfügen aber über einem maximal erreichbaren Wirkungsgrad von 15-20%, d. h. es wird eine insbesondere in Aufnahmestudien unangenehm hohe thermische nutzlose Heizleistung erzeugt. Metalldampflampen, wie z. B. solche mit Füllung aus einer Mehrzahl seltener Erden, haben einen Lichtwirkungsgrad, der bis zu 40% betragen kann, so daß die thermische Verlustleistung halbiert werden kann. Der Nachteil dieser Lampen ist, daß etwa 2,5 Minuten benötigt werden, um nach dem Einschalten volle Lichtleistung zu erhalten, da erst die verschiedenen Komponenten (im einfachsten Falle auch Quecksilber bei Quecksilberhochdrucklampen) den vorgesehenen benötigten Dampfdruck haben müssen, um die Bogenentladung mit dem angegebenen hohen Lichtwirkungsgrad zu ermöglichen. Nun könnte man zwar daran denken, die entsprechende Lampe, z. B. im Theater, nur mechanisch mittels einer lichtdichten Klappenblende zu verdunkeln. Dabei würde aber wiederum unnötige thermische Energie erzeugt und die an sich bereits begrenzte Lebensdauer dieser kostspieligen Lampen wäre stark reduziert. Durch die hier beschriebene Anordnung ist der Anlaufstrom, bezogen auf den Dauerbetriebsstrom I, beispielsweise statt 1,8 I nur noch 1,1 I, was zu einer Erhöhung der Lampenlebensdauer führt, da die Elektroden weniger belastet werden. Auch der Einschaltstrom ist kleiner, dadurch kann die Netzabsicherung kleiner gewählt werden.

Aus der DE-OS 26 00 351 ist ein Verfahren zum Betrieb einer selbststabilisierenden Entladungslampe bekannt, bei der eine elektrische Versorgungsquelle mit einer derartigen Effektivspannung angeschlossen ist, daß die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß einen Betriebswert zwischen 500 und 675°C annimmt und das Natrium dabei im Überschuß vorhanden ist. Zum Zünden der Lampe, wobei die Temperatur der kältesten Stelle im Entladungsgefäß auf einen Wert über die erwähnten 500°C gebracht werden muß, wird in der Regel ein Hilfsgerät wie beispielsweise ein bekanntes Vorschaltgerät oder ein Heizorgan benötigt.

Aus der DE-OS 22 61 233 ist eine Hochdruckentladungslampe mit einem Außenkolben und einem inneren Bogenrohr bekannt, welche mehrere Windungen eines Wolfram-Widerstandheizdrahtes aufweist, die um das Bogenrohr gewickelt sind. Der Draht ist elektrisch mit den Zuleitungen zu den Bogenrohrelektroden verbunden und heizt die Quecksilber- und Natrium-Füllung auf Bogenzündtemperatur. Bei dieser Temperatur öffnet ein Bimetallschalter den Drahtanschluß.

Des weiteren sind aus der DE-PS 832 458, der US-PS 27 65 416 sowie der US-PS 28 20 164 Lampen bekannt, die durch vorwiegend Wärmestrahlung auf die für den erforderlichen Betriebsdampfdruck benötigte Temperatur vorgewärmt werden. Bei den aus den vorgenannten Druckschriften bekannten Lampen können zur Verstärkung der Strahlungswirkung auch noch zusätzliche Reflektoren verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, eine Metalldampf-Bogenlampe in kurzer Zeit, z. B. innerhalb einzelner Sekunden, mit voller Lichtleistung betriebsbereit zu machen, ohne in den Betriebspausen die Lampe zu belasten.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2. Weiterbildungen der Erfindung sowie Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 1 skizziert. Die Quarzlampe mit dem Kolben 1 mit einer Metalldampffüllung, die hier nicht gezeichnet ist, hat die Elektroden 2, die in bekannter Weise hinsichtlich Verringerung der Austrittsarbeit legiert bzw. präpariert sind. Die Anschlüsse 3 sind in bekannter Weise mittels im Quarz eingeschmolzener Molybdänfolien 4 mit den Elektroden verbunden. Die Lampe sei in Brennpunktnähe des Parabelreflektors 5 montiert, gegebenenfalls auch automatisch beweglich justierbar. Selbstverständlich ist auch jede andere zweckmäßige Spiegelform hier anwendbar. Die elektrische Verbindung des nicht auf Grundpotential liegenden Lampenpols sei mittels Leitern, etwa bandförmigen, wenig abschattenden Halterungen 6 vorgenommen. Die Erfindung besteht nunmehr darin, daß zwecks Vorwärmung die Lampe etwa in zurückbewegter Lage in das Innere eines Heizkörpers 7 gebracht wird. Dieser Heizkörper besteht aus elektrischen Heizleitern, die im Inneren eines beispielsweise wendelförmig gewundenen Quarzrohrs 8 eines sogenannten Backer-Rohres liegen. Zweckmäßig versieht man das Innere dieses "Ofens" 7 mit einer das Infrarot stark reflektierenden Innenbelegung 9a, b, c, so daß möglichst wenig thermische Verlustleistung austritt, ohne den Lampenkörper zu beaufschlagen. Die Anlaufstromstärke bei gewöhnlichem Betrieb einer solchen als Beispiel gemessenen Lampe beträgt etwa 11 A bei 220 V inkl. des erforderlichen Vorwiderstandes bez. Drossel. Bei Benutzung des beschriebenen Vorheiz- "Ofens" benötigt man bei einfacher Aluminisierung der Innenwandung nur 3,5 A, spart also etwa 70% der sonst erforderlichen, letztlich thermisch nutzlosen Leistung. Durch aufwendigere IR-Verspiegelung, z. B. mit Gold, läßt sich die Heizleistung noch weiter reduzieren. Die Lampe wird man z. B. mittels eines kleinen Linearmotors 10 mit Endabschalter 11a und 11b so auf- und abbewegen, daß sie im Vorheizbetrieb in Pfeilrichtung 10b, im Beleuchtungsbetrieb in Pfeilrichtung 10a liegt. Auch ein Tauchspulenmagnet mit Auflaufbremse oder ein Getriebemotor ist geeignet, es muß jedoch unter allen Umständen vermieden werden, daß die an sich stoßempfindliche Lampe und Heizung mechanisch aufschlägt. Die Heizung kann natürlich auch von Hand verstellt werden. Aufmerksamkeit wird man dem Spiegelteil 12 zuwenden. Dieser Teil soll womöglich ein organischer Bestandteil des Hauptspiegels im Betriebszustand der Lampe sein, soll aber im Vorheizbetrieb an seiner Hinterseite stark infrarot reflektierend als "Ofendeckel" 9 ausgebildet sein. Die Isolation 13 gegenüber dem Lampenhals ist heute in einfacher Weise etwa mittels gesinntertem Al₂O₃ temperaturfest möglich. Man wird mittels eines automatischen Ofenschalters, der mit dem Schalter 11a identisch sein kann, die Heizung nur eingeschaltet lassen im Lagezustand 10b.

Den beschriebenen Erfindungsgedanken kann man ganz oder teilweise auch in einer Anordnung nach Fig. 2 realisieren, bei der statt des "Ofens" die Vorheizung der Metalldampflampe 1 mittels infraroter Strahler 20/21 erfolgt. Hierbei benutzt man nach der Erfindung eine oder mehrere Lampen 21 mit hoher Infrarotstrahlungsleistung, bei denen der die Strahlung erzeugende Teil in dem einen Brennpunkt eines elliptischen Spiegels 20 liegt und die insgesamt so angeordnet ist, daß das Lampeninnere der aufzuheizenden Metalldampflampe 1-2 im anderen Brennpunkt 23 liegt. Der Strahlengang ist als Pos. 22 skizziert. Die vorzugsweise Infrarot reflektierende Verspiegelung ist als Pos. 24 skizziert. Man kann, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen, auch mehrere Infrarotstrahler mit elliptischen Spiegeln anordnen, die einen gemeinsamen zweiten Brennpunkt haben, in dem eben die aufzuheizende Metalldampflampe liegt. Wegen der vergleichsweise sehr hohen Reflexionswirkungsgrade guter elliptischer Spiegel im Infraroten und der Herstellung dieser Spiegel im Glasformverfahren, was sehr preisgünstig durchführbar ist, (beispielsweise Preßglas oder Glasverblasung), vermag der hier beschriebene Lösungsvorschlag der Erfindung oftmals der wirtschaftlich optimale zu sein, zumal Kleinlampen mit elliptischem Spiegel bereits zum Schweißen und Löten gebräuchlich sind. Oftmals wird die Metalldampflampe eine längliche Vorzugsrichtung haben. In diesem Falle verwendet man anstelle von Rotationsellipsoiden lineare elliptische Spiegel, in deren zweiter Brennlinie die aufzuheizende Lampe liegt. Eine besondere Ausführungsart der Erfindung zeigt die Fig. 2. Hier erübrigt sich jede mechanische Bewegung, indem man die Lampe im Brennpunkt eines sog. Kaltlichtspiegels 25 anordnet und die infrarote Aufheizung durch die Belegung dieses Spiegels hindurch von den Heizstrahlern mit elliptischen, IR-reflektierenden Spiegeln bewirkt wird.

Beim Aufbau des Kaltlichtspiegels können auch sog. Anlaufgläser mitverwendet werden, um die sichtbare Strahlung noch besser abzublocken.

Claims (13)

1. Verfahren zur Aufrechterhalten eines betriebsbereiten Zustandes einer Metalldampf-Bogenlampe, bei dem die Lampe mittels IR-Strahlung nahezu die für den erforderlichen Betriebsdampfdruck benötigte Temperatur vorgewärmt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
man die Lampe zum Vorwärmen durch mechanische Bewegung in das Innere eines IR-Strahlung abgebenden Vorwärmofens bringt.

2. Verfahren zum Aufrechterhalten eines betriebsbereiten Zustandes einer Metalldampf-Bogenlampe, bei dem die Lampe mittels IR-Strahlung nahezu die für den erforderlichen Betriebsdampfdruck benötigte Temperatur vorgewärmt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
man das Vorwärmen mit Hilfe einer im Brennpunkt eines elliptischen Spiegels erzeugten IR-Strahlung durchführt, wobei man die Lampe im anderen Brennpunkt des Spiegels anordnet.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Metalldampf-Bogenlampe (1) (Lampe) und einem Parabolreflektor (5), gekennzeichnet durch, einen IR-Strahlung erzeugenden Vorwärmofen (7) und einen mit Endabschaltern (11a, 11b) versehenen Linearmotor (10), mit dem Lampe (1) und Vorwärmofen (7) gegeneinander bewegbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Linearmotors (10) ein die Lampe (1) bewegender Tauchspulmagnet mit Dämpfungsglied vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmofen (7) zur Erzeugung der IR-Strahlung eine mit einem elektrischen Heizleiter versehene Quarzrohrwendel (8) aufweist, die konzentrisch von einem zylindrischen Teil des Vorwärmofens (7) umgeben ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmofen (7) mit einer die IR-Strahlung reflektierenden Innenbeleuchtung (9a, 9b, 9c) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im lichterzeugenden Betriebszustand der der Lampe (1) gegenüberliegende obere Ofenteil (12) optisch asl Teil des Parabolreflektors (5) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einer Metalldampf-Bogenlampe (1) (Lampe), gekennzeichnet durch eine Anordnung mindestens eines IR-Strahlers im ersten Brennpunkt jeweils eines rotationsellipsoiden IR-Reflektors (24) und der Lampe (1) im zweiten Brennpunkt des IR-Reflektors (24), wobei bei mehreren IR-Strahlern deren IR- Reflektoren so angeordnet sind, daß deren zweite Brennpunkt zu einem gemeinsamen Brennpunkt zusammenfallen, in dem die Lampe (1) untergebracht ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Reflektoren (24) aus spiegelnd belegtem Formglas mit rotationsellipsoider Form bestehen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Reflektoren (24) aus oberflächenvergütetem, im Zieh- oder Druckverfahren in die rotationsellipsoide Form gebrachtem Kupferblech bestehen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (1) im Brennpunkt eines Kaltlichtspiegels (25) angeordnet ist, dessen Belegung sichtbares Licht reflektiert, IR-Strahlung jedoch hindurchläßt, wobei das Vorwärmen der Lampe (1) mit Hilfe der IR-Strahler durch den Kaltlichtspiegel (25) hindurch erfolgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die IR- Strahler handelsübliche Löt- oder Schweißlampen mit elliptischen Spiegeln sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8 mit einer länglich geformten Lampe (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung anstatt von rotationsellipsoiden IR-Reflektoren (24) mindestens einen IR-Reflektor in der Form eines linearen Ellipsoiden aufweist, in deren zweiter Brennlinie die vorzuwärmende Lampe (1) angeordnet ist.