DE4127100A1

DE4127100A1 - Long arc flash bulb for coupling onto optical guide as laser pumping light source - has tube with inset cathode and anodes and having mirrored internal surface except for end section for output

Info

Publication number: DE4127100A1
Application number: DE19914127100
Authority: DE
Inventors: Joachim Schroeder
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 1993-02-18

Abstract

The flash lamp has a discharge tube (1) with end closures (11, 12) of glass of 0.5 mm wall thickness. The inner diameter is typically 3 mm and the length 4 cm. Site projections are formed that have an inset cathode (3) and an anode (3). The internal space is filled with Xenon and the tube is then sealed. Internally, the lamp has a mirrored surface (5) with the light directed through a non mirrored end surface (12). An alternative version has the cathode set into the end of the tube and has a mirrored end surface. ADVANTAGE - High intensity output, long life, and high efficiency.

Description

Die Erfindung betrifft eine Langbogenblitzlampe mit einem langgestreckten Entladungsrohr mit zwei Endabschlüssen, zwei Elektroden nahe den Endabschlüssen und einem Entladungsgas.The invention relates to a long-arc flash lamp with a elongated discharge tube with two end terminations, two Electrodes near the end terminations and a discharge gas.

Derartige Langbogenblitzlampen sind handelsüblich und werden z. B. als Pumplichtquellen für Laser verwendet. Die Lichtab strahlung erfolgt radial über die Länge des Entladungsrohres verteilt. Die Leuchtdichte ist daher relativ gering und eine Fokussierung auf einen eng begrenzten Fleck nicht möglich.Such long-arc flash lamps are commercially available and are e.g. B. used as pump light sources for lasers. The lightab Radiation occurs radially over the length of the discharge tube distributed. The luminance is therefore relatively low and one Focusing on a narrowly defined stain is not possible.

Zur Erzielung eines Fokus mit hoher Leuchtdichte werden bis her Kurzbogenblitzlampen mit kleinem Brennfleck verwendet. Diese emittieren in einen Doppelkegel, und mit einem konkaven Rückspiegel und einer Sammellinse läßt sich das Licht effek tiv auf einen Fokus oder z. B. den Eingang eines Lichtleiters konzentrieren. Problematisch ist dabei, daß durch Abbrand der Elektroden und dergleichen der Brennfleck nach Lage, Form und Größe nicht stabil ist, so daß auch die Ausleuchtung des Lichtleiters entsprechend stark variiert. Zudem ist die Lichtausbeute bei bekannten Kurzbogenblitzlampen geringer als bei Langbogenblitzlampen.To achieve a focus with high luminance, up to forth short-arc flash lamps with a small focal spot. These emit in a double cone, and with a concave The rear-view mirror and a collecting lens let the light effek tiv on a focus or z. B. the input of an optical fiber focus. The problem here is that by burning the Electrodes and the like the focal spot by location, shape and Size is not stable, so that the illumination of the Light guide varies accordingly. In addition, the Luminous efficacy in known short-arc flash lamps less than for long-arc flash lamps.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Blitzlampe mit hoher Leuchtdichte, hoher Lebensdauer und mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen.The object of the invention is a flash lamp with high Luminance, long life and with high efficiency create.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Auswahl einer gattungsge mäßen Langbogenblitzlampe, die mit den kennzeichnenden Merk malen des Anspruches 1 versehen wird.The task is solved by selecting a genus Moderate long-arc flash lamp, which with the characteristic Merk paint of claim 1 is provided.

Demnach ist das Entladungsrohr bis auf den Bereich eines Endabschlusses verspiegelt, und die in diesem ,Bereich liegende Elektrode, in der Regel die Anode, ist seitwärts weggerückt oder ringförmig ausgebildet.Accordingly, the discharge tube is one except for the area Mirrored final accounts, and those in this, area lying electrode, usually the anode, is sideways moved away or formed in a ring.

Damit ist eine Langbogenblitzlampe mit axialem Lichtaustritt geschaffen. Das über die Länge der Entladung radial emittier te Licht wird durch die Verspiegelung in der Art eines Licht leiters zum unverspiegelten Endabschluß geleitet.This is a long arc flash lamp with axial light emission created. That emit radially over the length of the discharge te light is mirrored like a light headed to the non-mirrored end.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2-7.Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims 2-7.

Vorteilhaft ist die Verspiegelung als Zündelektrode ausge bildet, da die Verspiegelung ohnehin regelmäßig aus Metall besteht.The mirroring is advantageously used as an ignition electrode forms, since the mirroring is regularly made of metal anyway consists.

Besteht das Entladungsrohr aus einer möglichst dünnwandigen inerten inneren Isolatorschicht, einer Reflektorschicht und einer beliebig dicken äußeren Tragschicht, dann ergeben sich u. a. folgende Vorteile:If the discharge tube consists of a wall that is as thin as possible inert inner insulator layer, a reflector layer and an arbitrarily thick outer base layer, then arise u. a. following advantages:

Die Radien von Gasentladung, also Lichtquelle, und Reflektor unterscheiden sich möglichst wenig, so daß der Austrittsquer schnitt möglichst eng und die Leuchtdichte damit größer wird, ohne daß Verluste durch Rückreflexion an einer Verengung des Reflektors am Endabschluß zu hoch werden. Andererseits wird der Reflektor durch die Isolatorschicht vor Zerstörung durch die Entladung geschützt und wird die nötige elektrische Isolierung erreicht.The radii of gas discharge, i.e. light source, and reflector differ as little as possible, so that the exit cross cut as closely as possible and the luminance is greater, without losses due to back reflection from a narrowing of the Reflector at the end of the end too high. On the other hand the reflector through the insulator layer from being destroyed protected the discharge and becomes the necessary electrical Insulation achieved.

Durch die äußere Tragschicht kann die nötige mechanische Stabilität und die Ableitung der Wärme frei gestaltet werden. Die innere Isolatorschicht ist vorteilhafterweise ein dünnes Quarzrohr.Due to the outer base layer, the necessary mechanical Stability and heat dissipation can be designed freely. The inner insulator layer is advantageously a thin one Quartz tube.

Wird die Kathode dem unverspiegelten Endabschluß fern zen tral im Entladungsrohr angeordnet und verspiegelt, dann er reicht man, insbesondere mit einer ringförmigen Anode, Aus nutzung der Gesamtlänge der Gasentladung für die Lichtaus kopplung, ohne das axial rückwärts emittierte Licht zu ver lieren. Da die Kathode einer Langbogenblitzlampe im Betrieb - im Gegensatz zur Anode - praktisch nicht verändert wird, ist ihre Verspiegelung möglich und langzeitstabil.The cathode will zen far from the non-mirrored end tral arranged in the discharge tube and mirrored, then he is enough, especially with an annular anode use of the total length of the gas discharge for the lighting coupling without ver the light emitted axially backwards lieren. Since the cathode of a long arc flash lamp is in operation - in contrast to the anode - is practically not changed, mirroring is possible and long-term stable.

Wird gemäß Anspruch 5 der unverspiegelte Endabschluß unmit telbar durch einen Lichtleiter gebildet, dann ergibt sich der Vorteil, daß die Lichteinkopplung ohne Verluste aus zusätzli chen Grenzflächen erfolgt und entsprechend weniger Flächen bearbeitet werden müssen.According to claim 5, the unmirrored final termination is unmit telbar formed by a light guide, then results in Advantage that the light coupling without losses from additional Chen interfaces and accordingly fewer areas must be processed.

Soll aus herstellungstechnischen Gründen die Blitzlampe ein getrenntes Teil bleiben, so kann ein Lichtleiter doch stumpf an den unverspiegelten Endabschluß anschließen. Auf den bei Kurzbogenblitzlampen erforderlichen Aufwand für Spiegel und Linse kann jedenfalls verzichtet werden.For technical reasons, the flash lamp should be on remain separate part, so a light guide can be blunt connect to the non-mirrored end termination. On the at Short arc flash lamps required effort for mirrors and In any case, the lens can be omitted.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnung:The invention is explained in more detail with reference to the drawing:

Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt ein erstes Ausfüh rungsbeispiel; Fig. 1 shows schematically in section a first example Ausfüh approximately;

Fig. 2 zeigt schematisch im Schnitt ein zweites Ausfüh rungsbeispiel. Fig. 2 shows schematically in section a second example Ausfüh.

Die Langbogenblitzlampe der Fig. 1 besteht aus einem Entla dungsrohr (1) mit zwei Endabschlüssen (11, 12) aus Glas von ca. 0,5 mm Wandstärke. Der innere Rohrdurchmesser beträgt ca. 3 mm, die Gesamtlänge ca. 4 cm. In zwei seitlichen Fortsätzen sind Kathode (2) und Anode (3) angeordnet. Das Ganze ist in Glasbläsertechnik gefertigt und mit Xenon gefüllt und danach abgeschmolzen. Bei 11 KV Zündspannung und 300 V Brennspannung liefert diese insoweit konventionelle Langbogenblitzlampe etwa 1 J Blitzenergie.The long arc flash lamp of Fig. 1 comprises a discharge up tube (1) having two end closures (11, 12) mm of glass of about 0.5 thickness. The inner tube diameter is approx. 3 mm, the total length approx. 4 cm. The cathode ( 2 ) and anode ( 3 ) are arranged in two lateral extensions. The whole thing is made using glass blowing technology and filled with xenon and then melted. At 11 KV ignition voltage and 300 V operating voltage, this conventional long-arc flash lamp delivers about 1 J flash energy.

Neu ist, daß das Entladungsrohr (1) einschließlich eines Endabschlusses (11) mit einer spiegelnden Schicht (5), z. B. aufgedampftes oder galvanisch abgeschiedenes Silber, belegt ist. Der Lichtaustritt erfolgt daher axial durch den nicht verspiegelten Endabschluß (12).What is new is that the discharge tube ( 1 ) including an end termination ( 11 ) with a reflective layer ( 5 ), e.g. B. evaporated or electrodeposited silver is occupied. The light is therefore emitted axially through the non-mirrored end closure ( 12 ).

Aus der Gasentladung unter einem Winkel zur Längsachse emittiertes Licht wird von der spiegelnden Schicht (5) reflektiert und wie in einem Lichtleiter durch Mehrfachre flexion zum nicht verspiegelten Endabschluß (12) transpor tiert. Ein Anschlußdraht (51) an der spiegelnden Schicht (5) aus Metall erlaubt deren Verwendung als Zündelektrode.Light emitted from the gas discharge at an angle to the longitudinal axis is reflected by the reflective layer ( 5 ) and transported in a light guide by multiple reflection to the non-mirrored end closure ( 12 ). A connecting wire ( 51 ) on the reflective layer ( 5 ) made of metal allows it to be used as an ignition electrode.

Das aus dem unverspiegelten Endabschluß (12) austretende Licht kann direkt in einen stumpf davor angeordneten Licht leiter (6) mit Hülle (61) eingekoppelt werden. Deren Eigen schaften und der Reflexionsgrad der spiegelnden Schicht (5) bestimmen, wie große Divergenz des Lichts bezogen auf die Längsachse ausgenutzt wird.The light emerging from the non-mirrored end closure ( 12 ) can be coupled directly into a light guide ( 6 ) with a sheath ( 61 ) arranged in front of it. Their properties and the degree of reflection of the reflective layer ( 5 ) determine how large a divergence of light in relation to the longitudinal axis is used.

Ein zweites Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist komplett symmetrisch zur Achse des Entladungsrohres (1) aufgebaut. Die Anode (32) ist ringförmig, so daß der Lichtaustritt durch den unverspiegelten Endabschluß (12) unbehindert ist. Die gegen überliegende tellerförmige Kathode (22) liegt auf der Achse und ist mit einer Schicht (25) verspiegelt, so daß der katho denseitige Endabschluß (11) nicht verspiegelt zu sein braucht. Die gesamte Gasentladung und Lichtemission findet also entlang der Achse des Entladungsrohres (1) statt und kann so ausgenutzt werden.A second embodiment according to FIG. 2 is constructed completely symmetrically to the axis of the discharge tube ( 1 ). The anode ( 32 ) is ring-shaped so that the light exit through the non-mirrored end closure ( 12 ) is unobstructed. The opposite plate-shaped cathode ( 22 ) lies on the axis and is mirrored with a layer ( 25 ), so that the cathodic end ( 11 ) need not be mirrored. The entire gas discharge and light emission thus take place along the axis of the discharge tube ( 1 ) and can thus be used.

Das Entladungsrohr (1) besteht aus einem sehr dünnen Quarz rohr als inerter Isolierschicht, auf die der metallische Spiegel (5) aufgebracht ist. Mechanische und thermische Stabilität erhält das Ganze durch eine dicke Schicht (7) z. B. aus einer Kunststoff-Vergußmasse. Die Schicht (7) kann auch ein Glas-, Keramik-, oder Metallrohr sein, das formschlüssig oder mit einer Kitt- oder Vergußmassenzwischenlage um die spiegelnde Schicht (5) gelegt ist. The discharge tube ( 1 ) consists of a very thin quartz tube as an inert insulating layer to which the metallic mirror ( 5 ) is applied. The whole thing receives mechanical and thermal stability through a thick layer ( 7 ) z. B. from a plastic potting compound. The layer ( 7 ) can also be a glass, ceramic or metal tube which is placed around the reflecting layer ( 5 ) in a form-fitting manner or with a putty or potting compound.

Anodenseitig wird der Endabschluß (12) unmittelbar durch einen Lichtleiter (6) mit einem Mantel (61) realisiert. Die Verbindung zum Entladungsrohr erfolgt durch Verschmelzen oder Verkleben. Damit werden optisch wirksame Grenzflächen einge spart.On the anode side, the end termination ( 12 ) is realized directly by an optical fiber ( 6 ) with a jacket ( 61 ). The connection to the discharge tube is made by melting or gluing. This saves optically effective interfaces.

Die gezeigten Beispiele können vielfach abgewandelt werden. Insbesondere können Merkmale beider Beispiele untereinander kombiniert werden. Die Langbogenblitzlampe gemäß der Erfin dung ist auch nicht auf die Verwendung mit Lichtleitern be schränkt. Das austretende Licht kann ebensogut mit Linsen oder Spiegeloptiken weitergeleitet werden.The examples shown can be modified in many ways. In particular, features of the two examples can be interrelated be combined. The longbow flash lamp according to the Erfin is also not for use with light guides limits. The emerging light can just as well with lenses or mirror optics are forwarded.

Claims

1. Long arc flash lamp with an elongated discharge tube ( 1 ), with two end ends ( 11 , 12 ) two electrodes ( 2 , 3 ) near the end ends ( 11 , 12 ) and a discharge gas ( 4 ), characterized in that the discharge tube ( 1 ) with the exception of an end termination ( 12 ) is mirrored ( 5 ) and this end termination ( 12 ) near the electrode ( 3 ) is moved away to the side or is formed in a ring shape.

2. Long arc flash lamp according to claim 1, characterized in that the mirror coating ( 5 ) is out as an ignition electrode.

3. Long arc flash lamp according to claim 1 or 2, characterized in that the discharge tube ( 1 ) consists of a thin-walled inert inner insulator layer, a reflector layer ( 5 ) and an arbitrarily thick outer support layer ( 7 ).

4. Long arc flash lamp according to claim 3, characterized in that the inner insulator layer ( 1 ) is a quartz glass tube.

5. Long arc flash lamp according to at least one of claims 1-4, characterized in that the cathode ( 22 ) is the non-mirrored end termination ( 12 ), is located centrally in the discharge tube ( 1 ) and is mirrored ( 25 ).

6. Long arc flash lamp according to at least one of claims 1-5, characterized in that the non-mirrored end termination ( 12 ) is formed directly by an optical fiber ( 6 ).

7. Long arc flash lamp according to at least one of claims 1-5, characterized in that a light guide ( 6 ) bluntly connects to the non-mirrored end termination ( 12 ).