DE3880590T2 - Lamp reflector and a device having the lamp reflector. - Google Patents
Lamp reflector and a device having the lamp reflector.Info
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Description
Die Erfindung betrifft einen Lampenreflektor zur Verwendung in Verbindung mit einer quer angeordneten Entladungslichtbogenlampe. Die Erfindung betrifft auch eine Lampenanordnung, die den Lampenreflektor in Kombination mit einer quer angeordneten Entladungslichtbogenlampe enthält und sie betrifft im besonderen, wenn auch nicht ausschließlich, eine Preßglasreflektor- oder Sealed-beam-Lampenanordnung einschließlich einer quer angeordneten quetschabgedichteten Entladungslichtbogenlampe.The invention relates to a lamp reflector for use in conjunction with a transversely arranged discharge arc lamp. The invention also relates to a lamp assembly incorporating the lamp reflector in combination with a transversely arranged discharge arc lamp and particularly, though not exclusively, relates to a molded glass reflector or sealed beam lamp assembly including a transversely arranged pinch sealed discharge arc lamp.
Figur 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine transversale Querschnittsansicht durch eine bekannte Sealed- beam-Lampenanordnung, die eine Reflektorumhüllung 1 mit einer paraboloidischen reflektierenden Oberfläche 2, eine doppelendige oder zweiseitig gesockelte, quetschabgedichtete Entladungslichtbogenlampe 3, die quer in der Reflektorumhüllung auf einem Paar elektrischer Zuleitungselemente 4, 4' angeordnet ist, und eine Abdeckung 5, die normalerweise eine Prismenverteiler- oder -aufweitungslinse, die an der Reflektorumhüllung befestigt ist, aufweist. Eine solche Sealed-beam-Lampenanordnung, die beim Photokopieren und auf verwandten Gebieten Verwendung findet, umfaßt eine Hochdruckmetallhalogenid- Entladungslichtbogenlampe, die Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 315 nm bis 450 nm ausstrahlt.Figure 1 of the accompanying drawings shows a transverse cross-sectional view through a known sealed beam lamp assembly comprising a reflector envelope 1 having a paraboloidal reflecting surface 2, a double-ended or double-capped, pinch-sealed discharge arc lamp 3 mounted transversely within the reflector envelope on a pair of electrical lead elements 4, 4', and a cover 5, typically having a prism distributor or expander lens attached to the reflector envelope. One such sealed beam lamp assembly, used in photocopying and related fields, comprises a high pressure metal halide discharge arc lamp emitting radiation in a wavelength range of 315 nm to 450 nm.
Figur 2 der Zeichnungen zeigt eine Lichtintensitätsverteilung "I" über ein im wesentlichen rechteckiges Feld, die von einer Sealed-beam-Lampenanordnung der in Figur 1 dargestellten Art stammt. Diese Verteilung weist einen betonten zentralen Spitzenwert auf. Für viele Anwendungen wäre jedoch eine gleichförmigere Lichtintensitätsverteilung wünschenswert.Figure 2 of the drawings shows a light intensity distribution "I" over a substantially rectangular field, obtained from a sealed beam lamp arrangement of the type shown in Figure 1. This distribution has a pronounced central peak. However, for many applications a more uniform light intensity distribution would be desirable.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Lampenreflektor zu schaffen, der zur Verwendung in Verbindung mit einer quer angeordneten Entladungslampe geeignet ist, was die vorgenannten Probleme zumindest mildert.It is therefore an object of the present invention to provide a lamp reflector suitable for use in connection with a transversely arranged discharge lamp, which at least mitigates the aforementioned problems.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Lampenreflektor zur Verwendung in Verbindung mit einer quer angeordneten Entladungslichtbogenlampe bereitgestellt, wobei der Reflektor schüsselförmig ist und eine reflektierende Oberfläche aufweist, von der ein erster Teil im wesentlichen einem Ellipsoid entspricht und von der ein weiterer Teil dem nicht entspricht, wobei der weitere Teil derart geformt und positioniert ist, daß er Licht auf einen Bereich in dem Beleuchtungsfeld verteilt, der, falls die reflektierende Oberfläche vollständig dem Ellipsoid entsprechen würde, von einem Endabschnitt der Entladungslichtbogenlampe und/oder von einer Endbefestigung für die Entladungslichtbogenlampe, die quer in Bezug auf eine Hauptachse des Ellipsoids angeordnet ist, verdeckt werden würde.According to a first embodiment of the present invention, there is provided a lamp reflector for use in connection with a transversely arranged discharge arc lamp, the reflector being bowl-shaped and having a reflective surface, a first part of which substantially conforms to an ellipsoid and a further part of which does not, the further part being shaped and positioned to distribute light to an area in the illumination field which, if the reflective surface were to conform entirely to the ellipsoid, would be obscured by an end portion of the discharge arc lamp and/or by an end attachment for the discharge arc lamp arranged transversely with respect to a major axis of the ellipsoid.
Es ist zu erkennen, daß der Teil, der im wesentlichen einem Ellipsoid entspricht, eine ellipsoidische Oberfläche umfaßt, die facettiert ist.It can be seen that the part which essentially corresponds to an ellipsoid comprises an ellipsoidal surface which is faceted.
Der Lampenreflektor ist besonders geeignet zur Verwendung in Verbindung mit einer quer angeordneten, quetschabgedichteten Entladungslichtbogenlampe.The lamp reflector is particularly suitable for use in conjunction with a transversely arranged, pinch-sealed discharge arc lamp.
Der Erfinder hat festgestellt, daß ein Lampenreflektor der definierten Art eine Lichtintensitätsverteilung hervorruft, die im Vergleich mit bisher bekannten Konfigurationen bemerkenswert gleichförmig ist.The inventor has found that a lamp reflector of the defined type produces a light intensity distribution which is remarkably uniform in comparison with previously known configurations.
Der Lampenreflektor kann in Verbindung mit einer entweder einseitig oder zweiseitig gesockelten, quetschabgedichteten Entladungslichtbogenlampe verwendet werden, wobei im letzteren Fall die reflektierende Oberfläche zwei der weiteren Teile enthalten kann, die symmetrisch auf jeder Seite einer Ebene angeordnet sind, die die Hauptachse des Ellipsoids enthält. Dieser weitere Teil oder die weiteren Teile kann/können im wesentlichen einer Kugelform entsprechen, wobei das Krümmungszentrum der Kugel aus der Hauptachse des Ellipsoids verschoben ist. Alternativ dazu kann/können der weitere Teil/die weiteren Teile im wesentlichen einem Paraboloid entsprechen, wobei der Brennpunkt des Paraboloids aus der Hauptachse verschoben ist.The lamp reflector may be used in conjunction with either a single-ended or double-ended pinch-sealed discharge arc lamp, in which case the reflecting surface may comprise two of said further parts arranged symmetrically on each side of a plane containing the major axis of the ellipsoid. This further part or parts Parts may substantially correspond to a sphere, with the center of curvature of the sphere being displaced from the major axis of the ellipsoid. Alternatively, the further part(s) may substantially correspond to a paraboloid, with the focal point of the paraboloid being displaced from the major axis.
Facetten können auf dem ellipsoidischen Teil der reflektierenden Oberfläche vorgesehen sein, um die Gleichförmigkeit der Lichtintensitätsverteilung weiter zu verbessern und die Facetten können nebeneinanderliegende, ringförmige, die Hauptachse des Ellipsoids umgebende Bänder aufweisen. Jede Facette kann in ihrer transversalen Richtung flach sein.Facets may be provided on the ellipsoidal part of the reflective surface to further improve the uniformity of the light intensity distribution, and the facets may comprise adjacent annular bands surrounding the major axis of the ellipsoid. Each facet may be flat in its transverse direction.
In einer bevorzugten Anordnung sind die Facetten derart konfiguriert, daß eine größere Lichtaufweitung näher dem Zentrum des Reflektors erreicht wird, und zu diesem Zweck nehmen die Breiten von aufeinanderfolgenden Bändern von zumindest einigen der nebeneinanderliegenden, ringförmigen Bändern in einer sich dem Zentrum des Reflektors nähernden Richtung progressiv zu.In a preferred arrangement, the facets are configured to achieve greater light expansion closer to the center of the reflector, and to this end, the widths of successive bands of at least some of the adjacent annular bands increase progressively in a direction approaching the center of the reflector.
Zusätzlich kann die reflektierende Oberfläche punktiert sein.In addition, the reflective surface can be dotted.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Lampenanordnung bereitgestellt, die einen Lampenreflektor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung in Kombination mit einer quer angeordneten Entladungslichtbogenlampe einschließt.According to another embodiment of the present invention, there is provided a lamp assembly including a lamp reflector according to the first embodiment of the invention in combination with a transversely arranged discharge arc lamp.
Die Lampenanordnung kann eine Sealed-beam-Lampeneinheit sein, bei der der Reflektor eine Glasumhüllung aufweist, die mit der reflektierenden Oberfläche gebildet ist und eine Abdeckung einschließt, die an der Glasumhüllung dicht befestigt ist. Die Abdeckung und/oder die reflektierende Oberfläche kann punktiert sein und die Abdeckung kann eine Aufweitungs- bzw. Verteilerlinse enthalten.The lamp assembly may be a sealed beam lamp unit in which the reflector comprises a glass envelope formed with the reflective surface and including a cover sealed to the glass envelope. The cover and/or the reflective surface may be dotted and the cover may include a spreader lens.
Damit die Erfindung sofort verwirklicht werden kann, wird nun ein Ausführungsbeispiel beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:In order that the invention can be implemented immediately, an embodiment is now described by way of example under Reference to the accompanying drawings in which:
Figur 1 eine Querschnittsansicht durch eine bekannte Sealed-beam-Lampenanordnung darstellt,Figure 1 is a cross-sectional view through a known sealed beam lamp arrangement,
Figur 2 eine Lichtintensitätsverteilung zeigt, die unter Verwendung einer Lampenanordnung der in Figur 1 dargestellten Art erzeugt worden ist,Figure 2 shows a light intensity distribution produced using a lamp arrangement of the type shown in Figure 1,
Figur 3 eine Lichtintensitätsverteilung zeigt, die unter Verwendung eines gänzlich ellipsoidischen Lampenreflektors erzeugt worden ist,Figure 3 shows a light intensity distribution generated using a fully ellipsoidal lamp reflector,
Figuren 4a und 4b eine Querschnittsansicht durch eine Lampenanordnung bzw. eine Draufsicht auf eine Lampenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, undFigures 4a and 4b show a cross-sectional view through a lamp arrangement and a plan view of a lamp arrangement according to the present invention, respectively, and
Figur 5 eine Lichtintensitätsverteilung zeigt, die unter Verwendung der Lampenanordnung nach den Figuren 4 erzeugt worden ist.Figure 5 shows a light intensity distribution that was generated using the lamp arrangement according to Figures 4.
Figur 3 der Zeichnungen zeigt eine Lichtintensitätsverteilung "I", die unter Verwendung eines Reflektors erzeugt worden ist, der ähnlich dem in Figur 1 gezeigten Reflektor ist, der jedoch eine ellipsoidische reflektierende Oberfläche zum Verteilen des Lichts verwendet. Wie vorher hat die Lichtintensitätsverteilung "I" einen zentralen Spitzenwert, jedoch weist sie zusätzlich zwei Senken auf, von denen eine auf jeder Seite des Spitzenwertes ist, wobei die Senken "Schatten" zuzuschreiben sind, die durch die Quetschverschlüsse und/oder die Endbefestigungen einer quer angeordneten Entladungslichtbogenlampe erzeugt werden.Figure 3 of the drawings shows a light intensity distribution "I" produced using a reflector similar to the reflector shown in Figure 1, but which uses an ellipsoidal reflective surface to distribute the light. As before, the light intensity distribution "I" has a central peak, but in addition it has two troughs, one on either side of the peak, the troughs being attributable to "shadows" produced by the crimps and/or end attachments of a transversely arranged discharge arc lamp.
Der Erfinder hat festgestellt, daß die Form der ellipsoidischen reflektierenden Oberfläche derart modifiziert werden kann, daß Licht auf einen Bereich, der sonst durch einen Quetschsockel der Entladungslichtbogenlampe und/oder ihren Träger verdeckt würde, verteilt werden kann, und dies bewirkt eine Reduzierung des Hervortretens des zentralen Spitzenwertes, während die Intensität in den Senken verstärkt wird. Der Erfinder bemerkt, daß die daraus resultierende Lichtintensitätsverteilung eine merklich verbesserte Gleichmäßigkeit aufweist im Vergleich mit derjenigen, die unter Verwendung eines gänzlich ellipsoidischen Reflektors oder unter Verwendung einer paraboloidförmigen reflektierenden Oberfläche in Kombination mit einer Prismenverteilerlinse erzeugt worden ist.The inventor has found that the shape of the ellipsoidal reflecting surface can be modified to distribute light over an area that would otherwise be obscured by a pinch base of the discharge arc lamp and/or its support, and this has the effect of reducing the prominence of the central peak while increasing the intensity in the valleys. The inventor notes that the resulting light intensity distribution provides a noticeably improved uniformity compared to that produced using a fully ellipsoidal reflector or using a paraboloidal reflecting surface in combination with a prism distribution lens.
Nun wird auf die Figuren 4a und 4b der Zeichnungen Bezug genommen. Eine Lampenanordnung 10 enthält eine schüsselförmige Reflektorumhüllung 11 in Form eines Glaspreßkörpers in Verbindung mit einer zweiseitig gesockelten, quetschabgedichteten Entladungslampe 12, die innerhalb der Reflektorumhüllung quer angeordnet ist. Aus Gründen der Klarheit der Darstellung sind elektrische Zuführelemente 13, 13', die zum Halten der Lampe verwendet werden, nur mit unterbrochenen Linien dargestellt.Referring now to Figures 4a and 4b of the drawings, a lamp assembly 10 includes a bowl-shaped reflector envelope 11 in the form of a glass compact in conjunction with a double-ended, pinch-sealed discharge lamp 12 disposed transversely within the reflector envelope. For clarity of illustration, electrical feed elements 13, 13' used to support the lamp are shown only in dashed lines.
Die Umhüllung 11 weist eine reflektierende innere Oberfläche 14 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel aus einer dünnen Aluminiumschicht besteht, jedoch kann alternativ beispielsweise eine dichroitische Schicht verwendet werden.The enclosure 11 has a reflective inner surface 14, which in this embodiment consists of a thin aluminum layer, but alternatively, for example, a dichroic layer can be used.
Ein spezifischer Bereich der reflektierenden Oberfläche, der mit Bezugszeichen 15 in den Figuren 4a und 4b bezeichnet und mit strichpunktierten Grenzlinien 15' und 15'' in Figur 4b umschlossen ist, entspricht im wesentlichen einem Ellipsoid mit einer Hauptachse XX, wohingegen zwei andere Oberflächenbereiche 16, 16', die nahe dem Zentrum der Reflektorumhüllung und auf beiden Seiten einer Ebene YY, die die Achse XX enthält, symmetrisch angeordnet sind, im wesentlichen kugelförmig sind. Jeder kugelförmige Oberflächenbereich 16, 16' weist einen Krümmungsradius R, R' auf mit einem Mittelpunkt bei einem Punkt C, C', der von der Achse XX auf eine jeweilige Seite der Ebene YY verschoben ist.A specific region of the reflecting surface, designated by reference numeral 15 in Figures 4a and 4b and enclosed by dot-dash boundary lines 15' and 15'' in Figure 4b, substantially corresponds to an ellipsoid with a major axis XX, whereas two other surface regions 16, 16', symmetrically arranged near the center of the reflector envelope and on either side of a plane YY containing the axis XX, are substantially spherical. Each spherical surface region 16, 16' has a radius of curvature R, R' with a center at a point C, C' displaced from the axis XX to a respective side of the plane YY.
Die Entladungslichtbogenlampe 12 ist symmetrisch bezüglich der Ebene YY am oder nahe dem Brennpunkt F der ellipsoidischen Oberfläche 15 angeordnet, wobei die Längsachse ZZ der Lampe die Achse XX orthogonal schneidet.The discharge arc lamp 12 is arranged symmetrically with respect to the plane YY at or near the focal point F of the ellipsoidal surface 15, with the longitudinal axis ZZ of the lamp intersecting the axis XX orthogonally.
Der Erfinder hat festgestellt, daß die kugelförmigen Bereiche 16, 16' wirksam sind, um Licht in Bereiche zu verteilen, die, falls die reflektierende Oberfläche gänzlich ellipsoidisch wäre, durch die Lampensockel P, P' und/oder die Lampenendbefestigungen abgedeckt würden, wodurch eine gleichförmigere Lichtintensitätsverteilung bereitgestellt wird. Für optimale Wirkung wird die Entladungslampe vorzugsweise etwa auf halbem Weg entlang der Krümmungsradien R, R' der kugelförmigen Bereiche 16, 16' angeordnet.The inventor has found that the spherical areas 16, 16' are effective to direct light into areas which, if the reflecting surface were entirely ellipsoidal, would be covered by the lamp caps P, P' and/or the lamp end fittings, thereby providing a more uniform light intensity distribution. For optimum effect, the discharge lamp is preferably positioned approximately halfway along the radii of curvature R, R' of the spherical regions 16, 16'.
Die Gleichförmigkeit kann weiter verbessert werden, indem Facetten auf der ellipsoidischen Oberfläche 15 geschaffen werden, und in diesem Ausführungsbeispiel enthalten die Facetten eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden, ringförmigen Bändern 17, die die Hauptachse XX umgeben. Jede Facette, die in ihrer transversalen Richtung flach ist, hat die Form eines Kegelstumpfes.The uniformity can be further improved by creating facets on the ellipsoidal surface 15, and in this embodiment the facets comprise a plurality of juxtaposed annular bands 17 surrounding the major axis XX. Each facet, which is flat in its transverse direction, has the shape of a truncated cone.
Die Facetten sind derart konfiguriert, daß sie eine größere Lichtaufweitung näher dem Zentrum des Reflektors erzeugen, und zu diesem Zweck nimmt die Breite aufeinanderfolgender Bänder progressiv in einer sich dem Zentrum der Reflektorumhüllung nähernden Richtung zu, mit Ausnahme des innersten Bandes 17', das zur Erleichterung bei der Herstellung relativ schmal gemacht ist.The facets are configured to produce a greater light spread closer to the center of the reflector, and to this end the width of successive bands increases progressively in a direction approaching the center of the reflector envelope, with the exception of the innermost band 17' which is made relatively narrow for ease of manufacture.
Figur 5 stellt die Lichtintensitätsverteilung "I" dar, die unter Verwendung eines Reflektors der in Figur 4 dargestellten Art erzielbar ist. Diese Verteilung zeigt einen bemerkenswerten Grad an Gleichförmigkeit und weist keinen wesentlichen Abfall der in den Verteilungen der Figuren 2 und 3 dargestellten Art auf.Figure 5 illustrates the light intensity distribution "I" achievable using a reflector of the type shown in Figure 4. This distribution shows a remarkable degree of uniformity and does not exhibit any significant drop-off of the type shown in the distributions of Figures 2 and 3.
Das Ausführungsbeispiel der Figuren 4 bezieht sich auf eine Sealed-beam-Lampenanordnung, bei der eine Glasabdeckung 18 an der Umhüllung 11 dicht befestigt ist. Die Frontseite der Abdeckung 18 und/oder die reflektierende Oberfläche 14 kann ein punktiertes Muster aufweisen, das wirksam ist, um die Gleichförmigkeit der Verteilung weiter zu verbessern und, falls gewünscht, kann die Abdeckung auch eine Verteiler- oder Aufweitungslinse aufnehmen.The embodiment of Figures 4 relates to a sealed beam lamp assembly in which a glass cover 18 is sealed to the enclosure 11. The front of the cover 18 and/or the reflective surface 14 may have a dotted pattern effective to further improve the uniformity of distribution and, if desired, the cover may also accommodate a distribution or expansion lens.
Es ist offensichtlich, daß bei anderen Anwendungen der Erfindung die Abdeckung weggelassen werden kann, und die Reflektorumhüllung kann aus gepreßtem Blech, wie beispielsweise aus Aluminium hergestellt werden. Während das in den Figuren 4 dargestellte Ausführungsbeispiel kugelförmig geformte Oberflächenbereiche 16, 16' aufweist, beabsichtigt der Erfinder, daß alternativ geformte Oberflächen verwendet werden können, um den gewünschten Effekt zu erreichen, und insbesondere kommen paraboloidförmige Oberflächen in Betracht.It will be appreciated that in other applications of the invention the cover may be omitted and the reflector enclosure may be made of pressed sheet metal such as aluminum. While the embodiment shown in Figures 4 has spherically shaped surface areas 16, 16', the inventor envisages that alternatively shaped surfaces may be used to achieve the desired effect and in particular paraboloidal shaped surfaces are contemplated.
Ein Reflektor gemäß dieser Erfindung kann auch in Verbindung mit einer einseitig gesockelten, quetschabgedichteten Entladungslichtbogenlampe verwendet werden und unter diesen Umständen ist nur ein solcher Bereich 16 notwendig.A reflector according to this invention can also be used in connection with a single ended, pinch sealed discharge arc lamp and in these circumstances only one such region 16 is necessary.
Die Erfindung ist auch anwendbar auf quer angeordnete Entladungslichtbogenlampen, die andere als quetschabgedichtete Lampen sein können, bei denen ein Endabschnitt oder Endabschnitte und/oder eine Lampenendbefestigung Licht abdecken, das am Reflektor reflektiert worden ist.The invention is also applicable to transversely arranged discharge arc lamps, which may be other than pinch sealed lamps in which an end portion or end portions and/or a lamp end fixture cover light that has been reflected from the reflector.
Eine Lampenanordnung einschließlich eines Reflektors gemäß dieser Erfindung findet besondere Anwendung beim Photokopieren und auf verwandten Gebieten, kann jedoch auch in anderen Anwendungsfällen verwendet werden, die eine gleichförmige Lichtintensitätsverteilung erfordern, zum Beispiel in Verbindung mit der Kultivierung von Pflanzen und der Innenbeleuchtung (z. B. Wandbeleuchtung und Auflicht).A lamp assembly including a reflector according to this invention finds particular application in photocopying and related fields, but may also be used in other applications requiring a uniform light intensity distribution, for example in connection with the cultivation of plants and indoor lighting (e.g. wall lighting and incident lighting).
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