DE3233966A1

DE3233966A1 - Entladungslampe hoher intensitaet mit einer einrichtung zum reflektieren von infrarot zur verbesserung der wirksamkeit

Info

Publication number: DE3233966A1
Application number: DE19823233966
Authority: DE
Inventors: Peter Dexter Johnson; Seth David Schenectady N.Y. Silverstein
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1982-09-14
Publication date: 1983-04-14
Also published as: MX151745A; GB2107922A; BR8205699A; FR2513809A1; GB2107922B; US4446397A; JPS5866253A

Description

8976-RD-12272

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe hoher Intensität und insbesondere eine solche Lampe mit einer Infrarot reflektierenden Einrichtung, um die Wirksamkeit der Lampe zu verbessern.

Etwa die Hälfte der einer Metallhalogenid/Quecksilber-Bogenentladungslampe zugeführten Energie wird als infrarotes Glühen vom aus Quarz bestehenden Entladungsrohr abgestrahlt. Es ist erwünscht, diesen Energieverlust entweder zu vermindern oder ihn so zu nutzen, daß die Wirksamkeit bzw. der Wirkungsgrad der Lampe verbessert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Wirksamkeit einer Lampe der oben genannten Art dadurch verbessert, daß man eine Infrarot reflektierende Einrichtung benutzt, mit der die Infrarot-Strahlung vom heißen Teil des Entladungsrohrs zu den kälteren Enden des Entladungsrohrs gerichtet wird.

Infrarot reflektierende Filme sind dazu benutzt worden, die Wirksamkeit von bei geringem Druck arbeitenden Natriumdampflampen zu verbessern und sie sind auch vorgeschlagen worden zur Verwendung in Entladungslampen hoher Intensität, wie sie in der vorliegenden Anmeldung behandelt werden, indem man einen Infrarot reflektierenden Film auf der inneren Oberfläche des äußeren Lampenkolbens aufbrachte.

Es gibt auch zahlreiche Patente und vorgeschlagene Produkte, die auf der Reflektion von Infrarot-Strahlung zum Glühdraht einer Glühlampe zurück beruhen. Eine solche Lampe ist zum Beispiel in der US-PS 4 275 327 beschrieben.

Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit einer Metallhalogenid/ Quecksilber-Dampflampe mit zunehmender Temperatur des HaIogenidreservoirs zunimmt (siehe den Artikel von G. H. Reiling

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"Characteristics of Mercury Vapor-Metallic Iodide Arc Lamps" ira "Journal of the Optical Society of America", Band 54, S. 532 (1964). Mit steigendem Metallhalogeniddampfdruck wird das Spektrum des Metalles, dessen Halogenid vorhanden ist, intensiver und das weniger intensive Quecksilberspektrum wird unterdrückt. Die Temperatur des Halogenidreservoirs kann einfach dadurch erhöht werden, daß man die der Lampe zugeführte Energie steigert. Dies führt jedoch zu einer steigenden Temperatur für alle Teile der Bogenentladungslampe. Insbesondere die heißeren Zentralbereiche des Entladungsrohrs können Temperaturen erreichen, bei denen die Entglasung ein Problem wird. Das einfache Steigern der der Lampe zugeführten Energie ist daher keine Lösung des Problems der Erhöhung der Wirksamkeit der Lampe durch Erhitzen des Reservoirs.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Entladungslampe hoher Intensität ein gasdichtes Bogenentladungsrohr mit Elektroden in den Enden des Rohres und einem ionisierbaren Medium in dem Rohr. Die Lampe umfaßt auch einen äußeren gasdichten Kolben, der das Entladungsrohr umgibt, sowie eine Einrichtung aus Metalldraht, um das Entladungsrohr innerhalb des Kolbens abzustützen und elektrische Energie den Elektroden zuzuführen. Schließlich umfaßt die Lampe der vorliegenden Erfindung einen Reflektor, um selektiv Infrarot-Strahlung zu den Enden den Entladungsrohrs zu _; richten. Die Infrarot-Strahlung des heißesten Teiles den Entladungsrohrs wird so dazu benutzt, die kälteren (Reservoir) j Bereiche aufzuheizen. Da dem Zentralbereich keine zusätzliche Wärme zugeführt wird, ergibt sich daraus eine gleichmäßigere Temperaturverteilung und eine höhere Durchschnittstemperatur, die sowohl die Farbe als auch die Wirksamkeit der Lampe verbessern.

Gemäß einer Ausführungsf orjn der vorliegenden Erfindung umfaßt die Infrarot reflektierende Einrichtung einen ringförmigen Reflektor, der das Entladungsrohr umgibt und der einen V-förmigen Querschnitt aufweist. Gemäß einer zweiten Ausführungsform

der vorliegenden Erfindung umgeben separate Infrarot reflektierende Abschirmungen die Enden des Entladungsrohrs. Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird die Infrarot reflektierende Einrichtung gebildet, indem man in dem äußeren Lampenkolben eine kreisförmige Einbuchtung schafft.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Entladungslampe hoher Intensität mit verbesserter Wirksamkeit zu schaffen. Dazu sollte das Entladungsrohr mit einer relativ gleichmäßigen Temperaturverteilung betrieben werden. Schließlich sollte die Lampe eine verbesserte Farbcharakteristik haben.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine detaillierte isometrische Darstellung einer Entladungslampe hoher Intensität gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt und teilweise schematisch der Lampe nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise schematisch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe mit einem Paar von Reflektoren und

Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt und teilweise schematisch, einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe mit einem eine Einbuchtung aufweisenden Außenkolben.

Fig. 3 zeigt eine Entladungslampe hoher Intensität die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Lampe 10 umfaßt im wesentlichen einen äußeren Glaskolben 12, der ein Bogenentladungsrohr 20 umgibt. Das Bogsnentladungsrohr besteht vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Mate-

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rial, wie geschmolzenem Quarz und weist Elektroden 16 und an den gegenüberliegenden Enden auf. Das Bogenentladungsrohr hat vorzugsweise auch eine Zündelektrode 25, die elektrisch mit einem Bimetall-Streifen 24 verbunden ist. Der Streifen wirkt als Schalter, um während des Zündens der Lampe ein hohes Potential zwischen die Elektroden 25 und 18 zu legen, danach wirkt er jedoch zum Kurzschließen der Zündelektrode 25. Die Elektroden sind mittels eines flachen Molybdän-Streifens 26 mit dem Äußeren des Entladungsrohrs verbunden, wobei dieser Streifen 26 die Herstellung einer gasdichten Abdichtung für das Entladungsrohr unterstützt. Das Bogenentladungsrohr 20 enthält auch vorzugsweise ein ionisierbares Medium 19, das zum Beispiel mindestens ein Halogenid eines Metalles, wie Natrium, zusammen mit Quecksilber umfassen kann.

Weiter weist die Lampe eine Einrichtung aus Metalldraht zum Abstützen des Bogenentladungsrohrs innerhalb des Außenkolbens und zum Zuführen von elektrischer Energie zu den Elektroden auf. Im einzelnen ist eine Rückführleitung 17 vorhanden, die elektrisch mit der einen Seite der Energiequelle und mit der Elektrode 18 verbunden ist. Die Leitung 13 führt Energie zur Zündelektrode, wenn erforderlich durch den Zündwiderstand Am Sockel der Lampe stützt der Leitungsrahmen 28 das Bogenentladungsrohr ab. Die Federstreifen 21, die durch Punktschweis· sen an dem Leiterrahmen 28 befestigt sind, sorgen für eine zusätzliche Stabilität des Entladungsrohrs. An der Spitze des Entladungsrohrs, die dem Sockelende gegenüberliegt, stützt der Leiterrahmen 22 das Entladungsrohr 20 ab. Im einzelnen ist der Rahmen 22 durch Punktschweißen mit der hexagonalen Schleife 23 verbunden, die an einer Einbuchtung 15 befestigt ist, die sich im äußeren Lampenkolben 12 befindet. Schließlich ist es auch üblich, den Außenkolben 12 mit einem Sockel 11, wie einem Edison-Sockel zu versehen, um die Lampe einfach mit einer Energiequelle zu verbinden.

Der Klarheit der Darstellung halber sind viele Einzelheiten der Fig. 1 in den Fig. 2, 3 und 4 nur schematisch gezeigt.

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Schließlich und am wichtigsten für die vorliegende Erfindung enthält die Lampe 3 0 einen Infrarot-Reflektor um selektiv Infrarot-Strahlung zu den Enden des Entladungsrohrs zu richten. In Fig. 1 wird diese Funktion durch den Reflektor 50 ausgeübt, der einen Infrarot reflektierenden Oberzug 52 auf seiner inneren Oberfläche aufweist. Der Reflektor 50 besteht vorzugsweise aus einem Material, wie Glas, das für Strahlung sichtbarer Wellenlänge durchlässig ist, doch ist dieses Material mit einem Infrarot reflektierenden Material überzogen. Auf diese Weise wird Infrarot-Strahlung vom heißesten Zentralabschnitt des Entladungsrohrs 20 zu den relativ kühleren Endabschnitten des Entladungsrohrs gerichtet und sorgt dort für ein zusätzliches Aufheizen des Metallhalogenid/Quecksilberreservoirs, das sich an den Enden des Entladungsrohrs bildet. Der selektive Reflektor 50 ist an den Punkten 51 an dem Rahmen 22 montiert.

In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Außenkolben 12 einen auf der inneren Oberfläche aufgebrachten Infrarot reflektierenden überzug 54 aufweisen. Hierfür kann jeder geeignete, selektiv Infrarot reflektierende und sichtbares Licht durchlassende Überzug benutzt werden, wie dotierte Halbleiter, zum Beispiel SnO₂:F oder In„0_:Sn oder Metalle, wie Kupfer, Silber oder Gold, mit oder ohne dielektrische Antireflektions-überzüge. Dies bezieht sich auch auf den ringförmigen Reflektor 50.

Fig. 2 gibt eine schematische Darstellung der Lampe 10 nach Fig. 1. Anhand der Fig. 2 wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Lampe erläutert. Gleiche Elemente haben die gleichen Bezugszahlen in allen Figuren 1 - 4. Im folgenden werden daher nur die wesentlichen Unterschiede in den Figuren 2 - 4 im Vergleich zu Fig. 1 näher erläutert. So zeigt die Fig. 2 den Reflektor 50 im Querschnitt. Aus diesem Querschnitt ist der V-förmige Querschnitt des Reflektors gut erkennbar. Der Reflektor selbst kann eine andere als kreisringförmige, zum Beispiel eine elliptische Gestalt haben. Der Querschnitt kann außerdem

mehr U-fönnig ausgebildet sein. Außerdem kann die Infrarot reflektierende Oberfläche 52 des Reflektors 50 konkav ausgebildet sein, um das Infrarot-Licht direkt auf den Enden des Entladungsrohres zu konzentrieren. Der Winkel der V-Form des Reflektors kann so ausgewählt sein, daß das Licht direkt auf die Enden des Entladungsrohrs konzentriert wird oder das V kann einen relativ flachen Winkel haben, in welchem Falle das Infrarot-Licht zuerst vom Reflektor 50 zur Wand des Außenkolbens 12 reflektiert und dann von dem reflektierenden Überzug 54 auf dem Kolben 12 zurück zu den Enden des Entladungsrohrs reflektiert wird. Der Reflektor braucht auch keine vollkommen geschlossene Schleife zu bilden, sondern kann stattdessen ein Teilbogen sein, insbesondere dann, wenn der Reflektor für sichtbare Strahlung nicht durchlässig ist. Eine solche Ausführungsform würde ähnlich der Fig. 2 aussehen, mit der Ausnahme, daß der Reflektor 50 ohne Querschnittsschattierung dargestellt werden könnte.

Fig. ,3 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe' mit Abschirmungen 60. Diese Abschirmungen sind an dem Stützdrahtrahmen 61 befestigt und sie bestehen vorzugsweise aus einem Material, das für sichtbares Licht durchlässig, für Infrarot-Strahlung reflektierend ist. In der dargestellten Ausführungsform wird die Infrarot-Strahlung direkt vom Bogenentladungsrohr 20 zu den Enden des Bogenentladungsrohrs reflektiert, um eine gleichmäßigere Temperaturverteilung beim Entladungsrohr zu erhalten. Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist besonders brauchbar für Lampen mit relativ langen Entladungsrohren. Die Abschirmungen 60 können auch zumindest teilweise geschlossen sein, um an jedem Ende des Entladungsrohrs reflektierende Becher zu bilden. Hauptsächlich wegen der damit verbundenen Herstellungsschwierigkeiten ist eine solche Ausführungsform jedoch nicht bevorzugt. Die Abschirmungen können jedoch nach innen konkav ausgebildet sein, wie dies dargestellt ist, um die Infrarot-Strahlung besser auf die Enden den Entladungsrohrs zu richten. Andererseits sind auch flachere, zylindrische Wandungen wirksam. Schließlich ist es möglich, nur eine

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einzige Abschirmung statt eines Paares von Abschirmungen zu benutzen, insbesondere wenn die Lampe in einer vertikalen Postion betrieben werden soll, in welchem Falle nur eine untere Abschirmung benutzt wird.

Fig. 4 zeigt noch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe, bei der ein Mittelabschnitt des Außenkolbens 12 eine ringförmige Einbuchtung 70 aufweist. In dieser Ausführungsform weisen der eingebuchtete Abschnitt und vorzugsweise der restliche Teil des Außenkolbens 12 einen Infrarot reflektierenden Überzug 72 auf, wie er oben beschrieben ist. Die Einbuchtung dient dazu, die Infrarot-Strahlung bevorzugt auf die Enden des Entladungsrohrs zurück zu reflektieren. Auch der in dieser Ausführungsform verwendete Überzug ist vorzugsweise durchlässig für sichtbares Licht. Dies sorgt für eine gleichmäßigere Temperatur des Entladungsrohrs.

Da die Figuren 2, 3 und 4 teilweise schematisch dargestellt sind, ist die Metalldrahtstruktur zum Abstützen des Entladungsrohrs und zum Zuführen von elektrischer Energie zu den Elektroden des Entladungsrohrs nicht vollständig gezeigt. In diesen Figuren findet sich nur die Energiezuleitung 17, die an den Haltestxeifen 27 (vergl. Fig. 3) geschweißt ist.

Es kann jedoch ein separater Rahmen für das Haltern und für die Zuführung elektrischer Energie geschaffen werden. Ein Rahmen der beiden Zwecken dient, ist jedoch außerordentlich praktisch und wird im allgemeinen angewendet.

Aus dem obigen ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung selektiv die Temperatur der Endbereiche des Entladungsrohrs erhöht, während im Zentralbereich des Entladungsrohrs eine sichere Temperatur aufrechterhalten wird. Für die Infrarot reflektierenden Überzüge werden die genannten Halbleiteroxide bevorzugt, weil sie sichtbares Licht gut durchlassen.

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Die Größe der Strahlungsreflektoren hängt von der spezifischen Größe und Form des Entladungsrohrs und dem Erfordernis ab/ die Temperatur des Reflektors 500 C nicht übersteigen zu lassen. Es gibt jedoch keine Notwendigkeit für eine genaue Ausrichtung.

Die vorliegende Erfindung leitet selektiv reflektierte Infrarot-Strahlung zu den Enden des Entladungsrohrs und hält so das Entladungsrohr auf einer gleichmäßigeren Temperatur. Durch die Erfindung wird das Reservoir auf einer höheren Temperatur als bei üblichen Lampen gehalten und dadurch der Lampenwirkungsgrad um etwa 10 - 20 % erhöht. Wegen der Gleichförmigkeit der Temperatur des Entladungsrohrs sind auch die Farbcharakteristika der Entladungslampen nach der vorliegenden Erfindung deutlich verbessert.

Leerseite

Claims

Ansprüche

M J Entladungslampe hoher Intensität mit einem gasdichten Bogenentladungsrohr (20) mit Elektroden (16, 18) an den gegenüberliegenden Enden, wobei das Rohr ein ionisierbares Medium enthält,

einem äußeren gasdichten Kolben (12), der das Bogenentladungsrohr umgibt,

einer Einrichtung aus Metalldraht (13, 17), um das Bogenentladungsrohr innerhalb des Kolbens abzustützen und elektrische Energie den Elektroden zuzuführen und einem Reflektor (50), um selektiv Infrarot-Strahlung auf die Enden des Bogenentladungsrohrs (20) zu richten.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (50),einen gewölbten Abschnitt umfaßt, der das Entladungsrohr (20) zumindest teilweise umgibt und der einen allgemein V-förmigen Querschnitt aufweist.
3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor (50) eine geschlossene Schleife umfaßt.
4. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkolben (12) einen Infrarot reflektierenden überzug (54) aufweist.
5. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Reflektor einen eingebuchteten Abschnitt (70) des Außenkolbens (12) umfaßt und daß dieser eingebuchtete Abschnitt einen Infrarot reflektierenden überzug (72) trägt.
6. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor mindestens eine Infrarot reflektierende Abschirmung (60) umfaßt, die benachbart einem Ende des Entladungsrohrs (20) angeordnet ist.