DE3616330C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurzbogenlampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Her­ stellung einer solchen Kurzbogenlampe.

Eine Kurzbogenlampe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist bekannt (DE-PS 22 02 681). Die einzelnen Teile dieser bekannten Lampe sind in ihren Abmessungen jeweils nur auf das unmittelbar mit ihnen zusammen­ zubauende Teil abgestimmt; so weist beispielsweise ein Stützring zwei verschiedene Innendurchmesser auf, von denen der eine in etwa dem Außendurchmesser des Fensters und der andere dem Außendurchmesser eines weiteren Montageringes entspricht. Die Herstellung der einzelnen Teile erfordert deshalb einen beträchtlichen Aufwand, vor allem aber sind sehr viele Schritte beim Zusammenbau erforderlich, um die erforderliche genaue Ausfluchtung der einzelnen Teile zueinander zu gewährleisten. Auch die Herstellung dieser bekannten Kurzbogenlampen, d. h. der Zu­ sammenbau, ist ziemlich teuer und zeitraubend, hauptsächlich deshalb, weil zahlreiche Löt- und Schweißvorgänge nötig sind. Eine solche Viel­ zahl von Arbeitsschritten ist nötig, um die Teile der Lampe ordnungsge­ mäß auszurichten und um sicherzustellen, daß die zusammengebaute Lampe gasdicht ist. So müssen bei bekannten Herstellungstechniken z. B. getrennte Löt- oder Schweißstellen für die Kathode, die die Kathode stützenden Streben und verschiedene weitere Komponenten ein­ schließlich der Fensteranordnung der Lampe vorgesehen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Konstruktion der bekannten Lampe derart abzuändern, daß die Herstellung der einzelnen Teile ver­ einfacht wird und vor allem der Zusammenbau ohne Verschlechterung der Justierung wesentlich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen erreicht. Die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Konstruktion weisen jeweils nur eine einzige Paß­ fläche auf, deren Fertigung keine besonderen Schwierigkeiten aufwirft, während der Zusammenbau praktisch sich auf einfaches Zusammenstecken der betreffenden Teile beschränken kann.

Besonders vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.

Das Verfahren zur Herstellung, d. h. dem Zusammenbau der erfindungs­ gemäßen Kurzbogenlampe ergibt sich aus Anspruch 6. Das Wesentliche dieses Verfahrens besteht darin, daß - abgesehen vom endgültigen Ver­ schließen des Lampengehäuses am Schluß des Zusammenbaus - sämtliche Teile in einem einzigen Lötvorgang aneinander befestigt werden, so daß die beim Stand der Technik vorhandene Gefahr beseitigt ist, daß bei einem späteren Lötvorgang eine in einem vorhergehenden Schritt ge­ bildete Lötverbindung wieder gelöst wird, so daß sich Dejustierungen ergeben können, gegebenenfalls auch Undichtigkeiten.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Lampe gemäß der Er­ findung;

Fig. 2 eine Stirnansicht der in Fig. 1 gezeigten Lampe;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der Lampe ge­ mäß Fig. 1.

In Fig. 1 und 2 ist eine hoch intensive Lampe 10 von der als Kurzbogenlampe bezeichneten Art dargestellt. Die Lam­ pe 10 ist insgesamt symmetrisch um eine zentrale Längs­ achse A und weist insgesamt einen Gehäuseteil, eine Re­ flektoranordnung sowie eine Fensteranordnung auf. Die vier Hauptteile, d. h. der Basisteil, der Gehäuseteil, die Reflektoranordnung und die Fensteranordnung sind im Querschnitt jeweils kreisförmig und abdichtend aneinander so befestigt, daß die Lampe ein unter einem Druck von einigen hundert Kilopascal stehendes Gas enthalten kann.

Der Basisteil weist eine scheibenartige Basisplatte 15 auf, durch die sich in der Mitte ein erster Öffnungskanal 17 erstreckt, während ein zweiter Öffnungskanal 19 an einer gegenüber diesem radial versetzten Stelle durchge­ hend durch die Basisplatte ausgebildet ist. Die Basis­ platte 15 ist in der Praxis aus verhältnismäßig reinem Eisen hergestellt, um die Entgasung von Verunreinigungen während des Lampenbetriebs auf ein Minimum einzuschrän­ ken. Praktisch hat die Basisplatte üblicherweise einen Durchmesser von mehreren Zentimetern.

Zu dem Gehäuseteil der Lampe gehört ein erster (äußerer) Hohlzylinder 23 mit offenen Enden. Der Außendurchmesser dieses ersten Hohlzylinders 23 ist eng angepaßt an den Außendurchmesser der scheibenförmigen Basisplatte 15. Ferner gehört zu dem Gehäuseteil ein zweiter (innerer) Hohlzylinder 27, der so bemessen ist, daß er konzentrisch glatt anliegend in den ersten Hohl­ zylinder 23 paßt. Die beiden Hohlzylinder haben ebene Enden, so daß sie bündig gegen die Innenseite der Basis­ platte 15 passen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Basisplatte 15 am äußeren Hohlzylinder mittels eines kreisförmigen Bandes 29 befestigt, welches so ange­ ordnet ist, daß es den Umfang der Basisplatte und des äußeren Hohlzylinders 23 überlappend umgibt.

In Ausführungsformen sind beide Hohlzylinder, sowohl der äußere 23 als auch der innere 27 aus einem keramischen Werkstoff wie Tonerde hergestellt. Dieser Werk­ stoff wird wegen seiner relativen Reinheit gewählt, durch die das Entgasen während des Betriebs der Lampe auf ein Minimum reduziert ist. Der keramische Werkstoff ist dabei so metallisiert, daß die metallischen Bauele­ mente ohne weiteres durch Löten an ihm befestigt werden können. Die Metallisierung kann z. B. dadurch erreicht werden, daß die Gehäuseteile mit einem Gemisch aus Molyb­ dän und Mangan angestrichen und dieser Auftrag durch Brennen bei erhöhten Temperaturen fixiert wird.

Wie am besten in Fig. 1 erkennbar, ist der äußere Hohl­ zylinder 23 etwas länger als der innere Hohlzylinder 27. Ferner hat der innere Hohlzylinder 27 eine radial nach innen verjüngte Kante 31.

Die Fensteranordnung der Lampe weist, wie Fig. 1 und 2 zeigen, ein scheibenförmiges Fenster 35 mit einem kreisförmigen Rand und einem Durchmesser auf, der dem Innendurchmesser des inneren Hohlzylinders 23 mehr oder weniger angenähert ist. Das Fenster 35 besteht üblicherweise aus Saphir und hat eine Dicke von ca. 3,175 mm. Zu der Fensteranordnung gehört fer­ ner eine rohrförmige Haube 37 mit offenen, kreisförmigen Enden, von denen eines kleiner ist als das andere. Insbe­ sondere kann man die Enden der Haube als gerade Zylinder­ abschnitte beschreiben. Das engere, offene Ende der Haube 37 ist so bemessen, daß es das kreisförmige Fenster 35 eng passend aufnimmt, um das Fenster in einer Ebene recht­ winklig zur axialen Mittellinie der Lampe in seiner Lage zu halten. Das weitere, offene Ende der Haube 37 ist so bemessen, daß es das Ende des ersten Hohlzylinders 23 aufnimmt. Folglich ist der Außendurchmesser des Hohlzy­ linders 23 etwa gleich dem Innendurchmesser am weiteren Ende der Haube 37. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Übergangsbereich zwischen dem engeren und dem weiteren offenen Ende der Haube 37 ein sich erweiternder Abschnitt von insgesamt kegelstumpfförmiger Gestalt. Die Haube besteht in der Praxis aus Metall, beispielsweise aus der Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung "Kovar", da diese Legierung verhältnismäßig rein ist und ihre Wärmedehnung gut an die des keramischen Gehäuses und des Saphirfensters angepaßt ist.

Die Fensteranordnung der Lampe weist ferner ein ringförmiges Halteglied 40 auf, welches so bemessen ist, daß es bündig in den engeren, geraden, zy­ lindrischen Endabschnitt der Haube 37 paßt. Aufgabe des Haltegliedes 40 ist es, das Fenster 35 zu stützen. Das Halteglied 40 ist aus einem metallischen Werkstoff ähn­ lich der Haube hergestellt, so daß die beiden ohne wei­ teres zusammengelötet werden können.

Zu der Fensteranordnung gehören auch noch radial verlau­ fende Stützstreben 43, die im Fall des bevorzugten Aus­ führungsbeispiels insgesamt V-förmig und ziemlich breit sind, so daß die Enden der Stützstreben in zusammenge­ bautem Zustand am ringförmigen Halteglied 40 befestigt werden können und der Scheitel der Stützstreben etwa in der axialen Mittellinie A der Lampe liegt. Üblicherweise werden zwei derartige V-förmige Stützstreben vorgesehen. Diese bestehen aus einem elektrisch leitfähigen, metal­ lischen Werkstoff, der der hohen, in der Lampe erzeugten Temperatur standhalten kann.

Die Stützstreben stützen ein Ende einer langgestreckten Kathode 47 ab, die typischerweise stabförmig ist und an ihrem freien Ende zu einer Spitze 49 verjüngt zusammen­ läuft. Die Länge der Kathode ist so gewählt, daß die Spitze 49 sich im wesentlichen bis zum Brennpunkt der Lampe erstreckt.

Zu der Reflektoranordnung der Lampe ge­ hört eine hohle, konkave, reflektierende Schale 53, die so bemessen ist, daß ihre Öffnung einen Durchmesser hat, der etwa dem Innendurchmesser des äußeren Hohlzylinders 23 entspricht. Die innere oder reflektierende Oberfläche der Schale 53 kann eine parabolische, elliptische oder asphärische Gestalt haben. Praktisch wird die reflektie­ rende Schale aus einem keramischen Werkstoff wie Tonerde hergestellt, und ihre konkave, reflektierende Oberfläche ist normalerweise mit einem metallischen Ma­ terial beschichtet, welches Reflektionsvermögen besitzt. Durch das Scheitelende der reflektierenden Schale, d. h. durch das konkave Ende der Öffnung der Schale gegenüber erstreckt sich in der Mitte ein Loch 57.

An dieser Stelle sei noch erwähnt, daß die abgeschrägte Kante 31 des inneren Hohlzylinders 27 unter einem Winkel verläuft, der der konvexen Wand der reflektierenden Schale 53 im wesentlichen angepaßt ist bzw. eine Tangente zu ihr bildet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Anode 61 ein stabförmiges Glied auf, dessen eines Ende abdichtend durch das zentrale Loch 17 in der Basisplatte 15 eingesetzt ist. Das andere Ende der Anode 61 weist einen im Verhältnis erweiterten Kopfbereich 63 auf. Die Anode 61 erstreckt sich axial so zur Lampe, daß der Kopfbereich 63 sich etwa am Brennpunkt der Lampe, aber in geringfügigem Abstand von der Spitze 49 der Kathode 47 befindet. Der Abstand zwischen dem Kopfbereich 63 der Anode 61 und der Spitze 49 der Kathode 47 bestimmt den Bogenspalt der Lampe. In der Praxis reicht die Länge des Bogenspaltes typischerweise von ca. 0,635 mm bis ca. 1,905 mm.

Die Lampe weist einen Abstandsring 67 auf, dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Hohlzylinders 23 gleicht. Auch wenn der Abstandsring 67 eine beträchtliche Dicke hat, braucht er radial nicht so dick zu sein wie der zweite Hohlzylinder 27. Der Ab­ standsring 67 wird aus einem dielektrischen Material her­ gestellt, um eine elektrische Isolierung zu erzielen.

Ein besonderer Vorteil der vorstehend beschriebenen Lampe besteht darin, daß sie sich ohne weiteres zusammensetzen läßt. In der Praxis werden die in Fig. 3 dargestellten Bestandteile zusammengepaßt und dann durch Löten in einem einzigen Schritt aneinander befestigt. Mit anderen Worten heißt das, daß durch einen einzigen Vorgang die Fenster­ anordnung in all ihren Teilen einschließlich des Fensters 35, der Haube 37, des Haltegliedes 40, der Stützstreben 43 und der Kathode 47 zusammengesetzt und befestigt und auch am äußeren Hohlzylinder 23 befestigt werden kann. Vorzugsweise wird auch das Band 79 am Basisende des Hohl­ zylinders bei dem gleichen Lötvorgang befestigt.

Nach dem ersten Löten geht der Zusammenbau der Lampe so weiter, daß der dielektrische Abstandsring 67 in das of­ fene Basisende des äußeren Hohlzylinders 23 eingeschoben wird, bis er an den Stützstreben 43 anstößt. Als nächstes wird die konkave, reflektierende Schale 53 in den äußeren Hohlzylinder 23 eingesetzt und so angeordnet, daß der Rand ihrer Öffnung auf dem dielektrischen Abstandsring 67 ruht. Als nächstes wird der innere Hohlzylinder 27 in den äußeren Hohlzylinder 23 so eingesetzt, daß seine ver­ jüngte Kante 31 an der konvexen Seite der Schale 53 des Reflektors anstößt und dadurch die Reflektorschale eng passend in ihrer Lage hält. Schließlich wird die schei­ benförmige Basisplatte 15 einschließlich der Anode 61 auf das offene Ende des Hohlzylinders 23 passend aufgesetzt. Hiermit ist der Zusammenbau der Lampe im wesentlichen beendet, und die Lampe kann durch einfaches Löten oder Schweißen des Bandes 29 an den Außenumfang der Basisplatte 15 ab­ gedichtet werden.

Wenn der Zusammenbau der Lampe beendet ist, kann Druckgas, üblicherweise Xenon durch eine Rohrleitung 71 in die Lam­ pe eingeführt werden. Wenn die Lampe mit druckbeaufschlag­ tem Gas angefüllt ist, wird die Rohrleitung 71 dauerhaft abgedichtet. Anschließend ist die Lampe betriebsbereit.

Claims (7)

1. Kurzbogenlampe, bestehend aus

• a) einem ersten hohlzylindrischen Gehäuseteil (23),
• b) einem kreisförmigen Fenster (35), dessen Außendurchmesser kleiner als der des ersten Gehäuseteils (23) ist,
• c) einer rohrförmigen Haube (37) mit einem Fensterabschnitt, zur Aufnahme des Fensters (35) und einem Gehäuseabschnitt mit einem Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des ersten Gehäuseteils (23) zur Aufnahme eines Endes desselben,
• d) einer Kathode (47) und einer Abstützung (43) dafür,
• e) einer hohlen, konkaven, reflektierenden Schale (53), deren Mündung zur Kathodenabstützung (43) weist und die dieser gegenüber einer Öffnung (57) aufweist,
• f) einer Anode (61), die sich durch die Öffnung (57) der reflektie­ renden Schale (53) zu einer Stelle in der Nähe des Endes der Kathode (47) am Brennpunkt der reflektierenden Schale (53) er­ streckt, und
• g) einem Basiskörper (15), der dicht an dem Gehäuseteil (23) ange­ ordnet ist, wobei die Anode (61) konzentrisch zum Basiskörper (15) montiert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• h) der Fensterabschnitt der Haube (37) einen Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des Fensters (35) aufweist und die Haube (37) sich vom Fensterabschnitt radial nach außen zum Ge­ häuseabschnitt hin erweitert,
• i) im Fensterabschnitt der Haube (37) ein Fensterhaltering (40) mit einem Durchmesser etwa gleich dem des Fensters (35) angeordnet ist, der konzentrisch in den Fensterabschnitt paßt und dessen eine Kante am Fenster (35) dichtend anliegt und dieses in seiner Lage sichert,
• j) die Kathodenabstützung (43) an der anderen Kante des Fensterhalte­ rings (40) befestigt ist, sich radial einwärts von diesem er­ streckt und zwischen dem Fenster und dem Gehäuseabschnitt der Haube (37) positioniert ist,
• k) ein Schalenhaltering (67) mit einem Außendurchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser des ersten Gehäuseteils (23) teilweise in diesem angeordnet ist und mit einer Kante an die Kathodenab­ stützung (43) anstößt,
• l) die reflektierende Schale (53) vollständig in das erste Gehäuse­ teil (23) paßt und mit ihrer Mündung an der anderen Kante des Schalenhalterings (67) positioniert ist,
• m) ein zweiter hohlzylindrischer Gehäuseteil (27) kürzer als der erste Gehäuseteil (23) konzentrisch bündig passend in diesem angeordnet ist und eine radial nach innen abgeschrägte Kante (31) aufweist, die am Außenumfang der reflektierenden Schale (53) anliegt, um diese konzentrisch zwischen dem Schalenhaltering (67) und dem zweiten Gehäuseteil (27) festzulegen, und
• n) der Basiskörper (15) eine scheibenförmige Platte ist.

2. Kurzbogenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalenhaltering (67) und der zweite Gehäuseteil (27) aus di­ elektrischem Werkstoff bestehen.

3. Kurzbogenlampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenabstützung (43) mindestens zwei Streben aufweist, die V-förmig gestaltet und mit ihren Scheiteln auf der axialen Mittellinie der Lampe angebracht sind.

4. Kurzbogenlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der V-förmigen Streben (43) auch an der Innenwand der Haube (37) befestigt sind.

5. Kurzbogenlampen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Kathode (47) an den Scheiteln der V-förmigen Streben (43) befestigt ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Kurzbogenlampen nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (35), die Haube (37), der Fensterhaltering (40), die Kathodenabstützung (43) und die Kathode (47) mit dem ersten Gehäuseteil (23) zusammengebaut und durch Löten in einem einzigen Schritt aneinander befestigt werden, daß anschließend der Schalenhaltering (67) bis zur Anlage an die Kathodenabstützung (43) eingeschoben wird, daß danach die reflektie­ rende Schale (53) zur Anlage ihrer Mündung am Schalenhaltering (67) eingesetzt wird, daß daraufhin der zweite Gehäuseteil (27) mit seiner abgeschrägten Kante (31) zur reflektierenden Schale (53) bis zur Anlage an dieser eingeschoben wird und daß schließlich die Basis­ platte (15) zusammen mit der Anode (61) dichtend angebaut wird.