DE3837797A1

DE3837797A1 - Illumination device with an electrode-free high-pressure gas-discharge lamp

Info

Publication number: DE3837797A1
Application number: DE19883837797
Authority: DE
Inventors: Stephan Offermanns; Hans-Peter Dr Stormberg; Bernhard Weber
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1988-11-08
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1990-05-17

Abstract

In an illumination device having an electrode-free high-pressure gas-discharge lamp (2) which is arranged in an applicator (1) generating a radio-frequency electromagnetic field and interacts with a light-focusing optical system, when a high-pressure gas-discharge lamp (2) is used having an inner diameter of less than 5 mm, the optical system (3; 7) is accommodated in the RF applicator (1) and consists of materials which practically do not absorb the electromagnetic field. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungs vorrichtung mit einer elektrodenlosen Hochdruckgas entladungslampe, welche in einem ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld erzeugenden Applikator angeordnet ist und mit einem lichtbündelnden optischen System zusammenwirkt. Unter einem ein hochfrequentes elektro magnetisches Feld erzeugenden Applikator soll in diesem Zusammenhang z. B. ein Hohlraumresonator, eine Spule oder ein Kondensator verstanden werden. Die Betriebsfrequenzen können zwischen 1 MHz und 40 GHz liegen.The invention relates to lighting device with an electrodeless high pressure gas Discharge lamp, which is a high frequency arranged electromagnetic field generating applicator and with a light-bundling optical system cooperates. A high-frequency electro under one magnetic field generating applicator is said to be in this Connection z. B. a cavity, a coil or a capacitor can be understood. The operating frequencies can be between 1 MHz and 40 GHz.

Bei einer aus der EP 1 53 745 A3 bekannten Beleuchtungs vorrichtung dieser Art ist eine elektrodenlose Gas entladungslampe mit einem Durchmesser von 30 mm in einem Mikrowellen-Hohlraumresonator untergebracht. Zur Bündelung des ausgestrahlten Lichtes ist hierbei entweder der Hohlraumresonator selbst als Reflektor ausgebildet oder ein Reflektor außerhalb des Hohlraumresonators ange ordnet. In beiden Fällen erhält man, schon bedingt durch die relativ große Hochdruckgasentladungslampe, eine voluminöse und schwere Beleuchtungsvorrichtung, die für viele Beleuchtungszwecke ungeeignet ist.With a lighting known from EP 1 53 745 A3 This type of device is an electrodeless gas Discharge lamp with a diameter of 30 mm in one Microwave cavity housed. For bundling of the emitted light is either Cavity resonator itself designed as a reflector or a reflector outside the cavity resonated arranges. In both cases you get, due to the relatively large high pressure gas discharge lamp, a voluminous and heavy lighting device designed for many lighting purposes is unsuitable.

Bei den bekannten Beleuchtungsvorrichtungen treten darüber hinaus Probleme auf, wenn Lampen mit einem sehr kleinen Entladungsraum verwendet werden. Ein optisches System, z. B. ein Reflektor, außerhalb des Applikators ist in diesem Fall größer und teurer, als es die Qualität des auszustrahlenden Lichtbündels erfordert. übernimmt aber in einem solchen Fall der Appliktor die Bündelung des Lichtes selbst, so kann er wegen der erforderlichen konstruktiven Kompromisse meistens keine seiner Aufgabe in optimaler Weise erfüllen.This occurs in the known lighting devices addition problems on when lamps with a very small Discharge space can be used. An optical system e.g. B. a reflector, outside of the applicator is in this case bigger and more expensive than the quality of the light beam to be emitted requires. but takes over in In such a case, the applicator bundles the light itself, so it can because of the necessary constructive Most of the time, no compromise in optimal way Way to meet.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungsvorrichtung für eine sehr kleine elektroden lose Hochdruckgasentladungslampe in einem HF-Applikator zu schaffen, deren Licht sich unter Beibehaltung der Eigen schaften des HF-Applikators und des optischen Systems gut bündeln läßt.The invention is therefore based on the object Lighting device for a very small electrode loose high pressure gas discharge lamp in an HF applicator create their light while maintaining its own the HF applicator and the optical system bundles.

Diese Aufgabe wird bei einer Beleuchtungsvorrichtung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Entladungsraum der Hochdruckgasentladungslampe einen Innendurchmesser kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm, aufweist und daß das optische System im HF-Applikator untergebracht ist und aus Materialien besteht, welche das elektromagnetische Feld praktisch nicht absorbieren.This task is done with a lighting device solved at the outset according to the invention, that the discharge space of the high pressure gas discharge lamp an inner diameter less than 5 mm, preferably less than 2 mm, and that the optical system in RF applicator is housed and made of materials exists which is practical the electromagnetic field do not absorb.

Die hierbei verwendete Hochdruckgasentladungslampe ist so klein, daß sie praktisch als Punktlichtquelle betrachtet werden kann. Durch Unterbringung dieser kleinen Hochdruck gasentladungslampe im HF-Applikator wird erreicht, daß der HF-Applikator und das optische System zur Bündelung des ausgestrahlten Lichtes unabhängig voneinander für ihre Aufgabe optimiert werden konnen und sich gegenseitig in ihrer Funktion nicht beeinträchtigen.The high-pressure gas discharge lamp used here is like this small that it is practically viewed as a point light source can be. By housing this little high pressure gas discharge lamp in the HF applicator is achieved that the HF applicator and the optical system for bundling the emitted light independently for their Task can be optimized and mutually in do not impair their function.

Bei einer ersten Ausführungsform der Beleuchtungs vorrichtung nach der Erfindung weist das optische System einen Reflektor aus dielektrischem Material auf, der z. B. eine parabolische oder elliptische Form hat. Hierbei kann der Reflektor aus einem Träger aus dielektrischem Material, vorzugsweise aus Quarzglas, bestehen, der mit einem reflektierenden Belag aus einer oder mehreren dielektrischen Interferenzschichten versehen ist. Die Interferenzschichten bestehen zweckmäßigerweise abwechselnd aus Siliziumdioxid und Zinksulfid oder Titandioxid.In a first embodiment of the lighting device according to the invention has the optical system a reflector made of dielectric material, the z. B. has a parabolic or elliptical shape. Here can the reflector from a support made of dielectric Material, preferably made of quartz glass, with the a reflective covering made up of one or more dielectric interference layers is provided. The Interference layers expediently exist alternating from silicon dioxide and zinc sulfide or Titanium dioxide.

Eine andere Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das optische System eine Linse, vorzugsweise aus Quarzglas, aufweist, die entweder allein oder in Verbindung mit einem Reflektor verwendet wird.Another embodiment of the lighting device according to the invention is characterized in that the optical system a lens, preferably made of quartz glass, having either alone or in conjunction with a Reflector is used.

Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung naher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention will now described in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer in einem Mikrowellen- Hohlraumresonator untergebrachten elektrodenlosen Hochdruckgasentladungslampe, welche mit einem Reflektor zusammenwirkt, Fig. 1 is a perspective view of an illumination device having a accommodated in a microwave cavity resonator electrodeless high-pressure gas discharge lamp, which cooperates with a reflector,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung nach Fig. 1, bei welcher der Hochdruckgasentladungslampe noch eine optische Linse vorgesetzt ist. Fig. 2 is a perspective view of a lighting device according to Fig. 1, in which the high pressure gas discharge lamp is still an optical lens.

In Fig. 1 ist ein Mikrowellen-Hohlraumresonator 1 aus Metall dargestellt, in dessen Achse eine elektrodenlose Hochdruckgasentladungslampe 2 angeordnet ist, deren Entladungsraum einen Innendurchmesser kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 2 mm, besitzt. Eine derartige Lampe kann als Punktlichtquelle betrachtet werden. Sie sitz auf einem Haltestab 3 aus Quarzglas, der zentrisch am Boden des Hohlraumresonators 1 befestigt ist. Über den Hohlraumresonator 1 wird die Leistung eines nicht darge stellten Mikrowellengenerators der Hochdruckgasentladungs lampe 2 zugeführt. Unterhalb der Hochdruckgasentladungs lampe 2 ist im Hohlraumresonator 1 ebenfalls achs symmetrisch ein parabolischer Reflektor 4 angeordnet. Dieser Reflektor 4 besteht aus einem Träger aus dielek trischem Material, z. B. aus Quarzglas, der auf seiner der Lampe gegenüberliegenden Innenseite mit einem reflek tierenden Belag aus dielektrischen Interferenzschichten versehen ist. Der Belag kann z. B. aus zwanzig Schichten bestehen, die abwechselnd aus Zinksulfid und Silizium dioxid bestehen. Die Dicke der ZnS-Schichten betragt 0,05 µm, die der SiO₂-Schichten 0,09 µm. Ein derartiger Reflektor ist für optische Strahlung reflektierend, für Mikrowellen dagegen transparent. Das im Hohlraum resonator 1 erzeugte elektromagnetische Feld wird somit durch den Reflektor 4 praktisch nicht gestört.In Fig. 1, a microwave cavity resonator shown in metal 1, an electrodeless high-pressure gas discharge lamp 2 is arranged in the axis thereof, the discharge chamber mm an internal diameter of less than 5, preferably less than 2 mm, has. Such a lamp can be regarded as a point light source. You sit on a support rod 3 made of quartz glass, which is centrally attached to the bottom of the cavity 1 . Via the cavity resonator 1 , the power of a microwave generator (not shown) of the high-pressure gas discharge lamp 2 is supplied. Below the high-pressure gas discharge lamp 2 , a parabolic reflector 4 is also arranged axially symmetrically in the cavity 1 . This reflector 4 consists of a support made of dielectric material, for. B. made of quartz glass, which is provided on its inside opposite the lamp with a reflective coating of dielectric interference layers. The covering can e.g. B. consist of twenty layers, which consist alternately of zinc sulfide and silicon dioxide. The thickness of the ZnS layers is 0.05 µm, that of the SiO ₂ layers 0.09 µm. Such a reflector is reflective for optical radiation, but transparent for microwaves. The electromagnetic field generated in the cavity resonator 1 is thus practically not disturbed by the reflector 4 .

Damit das durch den Reflektor 4 gebündelte Licht der Hochdruckgasentladungslampe 2 den Hohlraumresonator 1 verlassen kann, ist in dessen Stirnfläche 5, auf die das gebündelte Licht auftrifft, ein kreisformiger zentrischer Bereich der Metallwand des Hohlraumresonators 1 durch ein Metallgitter 6 ersetzt, welches die optische Strahlung nur unwesentlich schwächt, Mikrowellen aber vollständig reflektiert.So that the light from the high-pressure gas discharge lamp 2, which is concentrated by the reflector 4 , can leave the cavity resonator 1 , a circular central region of the metal wall of the cavity resonator 1 is replaced by a metal grating 6 in its end face 5 , on which the concentrated light impinges, which only the optical radiation insignificantly weak, but microwaves completely reflected.

Gemäß Fig. 2 ist vor der Hochdruckgasentladungslampe 2 noch eine Linse 7 aus Quarzglas angeordnet, die eine weitere Bündelung des von der Lampe 2 ausgesandten Lichtes in Richtung auf das Metallgitter 6 bewirkt. Die Linse 7 kann z. B. an der Stirnfläche 5 des Hohlraumresonators 1 gehaltert sein.Referring to FIG. 2 is a lens, in front of the high-pressure gas discharge lamp 2 is still disposed 7 made of quartz glass which causes a further concentration of the light emitted from the lamp 2 in the direction of light to the metal grid 6. The lens 7 can e.g. B. on the end face 5 of the cavity resonator 1 .

Claims

1. Lighting device with an electrodeless high-pressure gas discharge lamp, which is arranged in an applicator generating a high-frequency electromagnetic field and interacts with a light-bundling optical system, characterized in that the discharge space of the high-pressure gas discharge lamp ( 2 ) has an inner diameter of less than 5 mm, preferably less than 2 mm, and that the optical system ( 3 ; 7 ) is housed in the HF applicator ( 1 ) and consists of materials which practically do not absorb the electromagnetic field.

2. Lighting device according to claim 1, characterized in that the optical system has a reflector ( 4 ) made of dielectric material.

3. Lighting device according to claim 2, characterized in that the reflector ( 4 ) consists of a support made of dielectric material which is provided with a reflective coating of one or more dielectric interference layers.

4. Lighting device according to claim 3, characterized in that the interference layers alternating from silicon dioxide and zinc sulfide or titanium consist of dioxide.

5. Lighting device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the carrier made of quartz glass consists.

6. Lighting device according to one of the preceding claims, characterized in that the optical system has a lens ( 7 ), preferably made of quartz glass.