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Projektionsvorrichtung mit einer oder mehreren Höchstdruckquecksilberdampfentladungsröhren
als Lichtquelle Gegenstand der Erfindung ist eitle Projektionsvorrichtung, bei der
als Lichtquelle eine oder mehrere Höchstdruckquecksilberdampfentladungsröhren verwendet
werden, bei denen hinter der Lichtquelle eine Spiegelfläche und vor der Lichtquelle
ein Linsensystem angeordnet sind.
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Unter einer Höchstdruckquecksilberdampfentladungsröhre soll eine Entladungsröhre
verstanden werden, bei der die' Spannung des in der Röhre vorhandenen Quecksilberdampfs
bei einer im Betrieb befindlichen Röhre höher als 6 Atm. ist, wobei dieser Druck
zweckmäßig höher als 2o Ätm. ist und sogar höher als ioo Atm. sein känn.
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Nach 'der Erfindung wird das bei einer solchen Vorrichtung von der
(den) als Lichtquelle dienenden Höchstdruckquecksilbetdampfentladungsröhre(n) ausgesandte
optisch verwertete (sichtbare) Licht, das dem eigentlichen Zweck der Beleuchtung
des zu beleuchtenden Gegenstandes dient, durch die ein hohes Reflexionsvermögen
für sichtbare Strahlen aufweisende Spiegelfläche auf das Linsensystem geworfen,
während die in optisch nicht verwertbaren Richtungen ausgesandten, im wesentlichen
ultravioletten Strahlen durch eine oder mehrere Spiegelflächen, die ein starkes
Reflexionsvermögen für ultraviolettes Licht "aufweisen, in die Entladungsbahnen)
zurückgeworfen werden.
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Es war bereits bekannt, bei Glühlampen den Glühfaden im Mittelpunkt
eines kugelförmigen, verspiegelten Kolbens anzuordnen, der eine Austrittsöffnung
für das Licht besitzt. Die Zurückwerfung des optisch zu verwertenden Lichtes in
die Entladungsbahn hat aber bei Gasentladungslampen den Nachteil, daß dieses Licht
in der Bahn absorbiert wird und somit das Lichtaustrittsfenster bzw. das Linsensystem
nicht erreichen kann, und ist daher unzweckmäßig.
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Bei der Anwendung einer Höchstdruckquecksilberdampfentladungsröhre
in einer Projektionsvorrichtung wird diese in der Regel in einem eine Kühlflüssigkeit
oder ein anderes Kühlmittel enthaltenden Gehäuse angeordnet. Meist wird die Vorderseite
dieses Gehäuses von einem Linsensystem gebildet, während die Rückseite des Gehäuses
verspiegelt ist.
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Es ist nun bekannt, daß ein verhältnismäßig großer Teil der der Lichtquelle
zugeführten Energie in Wärme umgewandelt wird, die an die die Lichtquelle umgebende
Flüssigkeit abgegeben wird. Weiter ist bekannt, daß der übrige Teil der zugeführten
Energie nur teilweise in sichtbares Licht umgewandelt
wird und
daß ein verhältnismäßig großer Teil der ihr zugeführten Energie in ultraviolettes
Licht umgewandelt wird. Dieses ultraviolette und dasjenige sichtbare Licht, das
in optisch nicht verwendbaren Richtungen ausgesandt wird, wird nun von Spiegelflächen,
die ein starkes Reflexionsvermögen für ultraviolettes Licht haben, in die Entladungsbahn-
oder -bahnen reflektiert. Dies bedeutet, daß eine beträchtliche Energiemenge, die
sonst für das Projektionslichtbündel als verloren anzusehen wäre, der Lichtquelle
wieder zugeführt wird, wodurch, wie Versuche gezeigt haben, der Druck in der Höchstdr
uckquecksilberdampfentladungsröhre stark gesteigert werden kann, so daß bei gleichbleibender
Stromstärke eine größere Lichtmenge von dieser Röhre ausgesandt wird oder für eine
gleiche Lichtmenge eine geringere Energiemenge, als bisher erforderlich war, der
Röhre -zugeführt zu werden braucht. Das ganze System arbeitet somit zufolge der
Anordnung dieser besonders das ultraviolette Licht stärk reflektierenden Spiegelflächen
erheblich wirtschaftlicher, als zu erwarten wäre.
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Die Spiegelflächen für das ultraviolette Licht werden bekanntlich
zweckmäßig aus Aluminium hergestellt, da dieses Metall die gewünschten Eigenschaften
in hohem Maße besitzt. Einige andere Metallarten können jedoch auch erfolgreich
angewendet werden. Auch ist es möglich, eine dünne Aluminiumfolie auf eine Unterlage
aus anderem Material, z. B. Glas, anzubringen, der zuvor die gewünschte Form gegeben
worden ist. Die Aluminiumfolie muß sich in diesem Fall auf der der Lichtquelle zugekehrten
Seite der Unterlage befinden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Projektionsanlage senkrecht
zu der Längsrichtung der im vorliegenden Fall Linienförmigen Lichtquelle z. Mit
2 ist der bei einer Projektionsanlage gewöhnlich vorhandene Spiegel und mit 3 das
im vorliegenden Fall der Einfachheit halber als eine einzige Linse dargestellte
Linsensystem bezeichnet. Die Figur zeigt, daß der Spiegel e Licht der Lichtquelle
unter einem in der Zeichenebene gerechneten Winkel a. auffängt und dieses als ein
Bündel reflektiert. Dieses Bündel trifft auf die Linse 3 und wird beispielsweise
zu einem konvergierenden Lichtbündel umgestaltet. Die Linse 3 fängt unter einem
Winkel ß das von der Lichtquelle direkt ausgestrahlte Licht auf. Die Figur zeigt,
daß die von der Lichtquelle unter den beiden Winkeln y ausgesandten Strahlen, wenn`
keine besonderen Vorkehrungen getroffen wären, verlorengehen würden. Diesem Übel
wird dadurch abgeholfen, daß beiderseits der Lichtquelle ein Spiegel ,4 angeordnet
wird, der ein starkes Reflexionsvermögen für ultraviolettes Licht hat, nach Möglichkeit
aber auch gleichzeitig für den übrigen Spektralbereich. Diese Spiegel sind bei vorliegender
Ausführungsform Kreiszylinderspiegel, die in dem durch die Zeichenebene gegebenen
Schnitt Kreise darstellen, deren Mittelpunkt mit der Entladungsbahn der Lichtquelle
zusammenfällt. Zufolge dieser Anordnung werden alle Lichtstralllea und ultravioletten
Strahlen in die Entladungsbahn zurückgeworfen. Durch diese Maßnahme wird somit ein
großer Teil der sonst als verloren anzusehenden Energie der Lichtquelle zurückgegeben,
was eine höhere Nutzwirkung der Lampe zur Folge hat, Die Spiegelflächen sind aus
Aluminium hergestellt. Der Raum zwischen der Lichtquelle und den umhüllenden Spiegel-
und Linsenflächen ist mit eine, Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, ausgefüllt, die zweckmäßig
umläuft und auch für ultraviolette Strahlen möglichst durchlässig ist. Es versteht
sich von selbst, daß die vorstellend angegebene Anordnung auch erfolgreich angewendet
werden kann,. wenn keine Wasserkühlung vorhanden ist. Ferner ist in der Figur zwischen
der Lichtquelle r und dem Linsensystem 3 noch eine Glasplatte 5 allgeordnet. Es
hat sich nämlich gezeigt, daß die Linse 3 manchmal nach einer gewissen Zeit platzt.
Dies wird allem Anschein nach dadurch verursacht, daß, obgleich die der Lichtquelle
zugekehrte Seite dieser Linse gut gekühlt wird, sie sich infolge der Absorption
der ultravioletten Strahlen erwärmt, so daß Temperaturspannungen auftreten. Es ist
gefunden worden, daß dieses Übel dadurch beseitigt werden kann, daß zwischen der
Linse 3 und der Lichtquelle z auf die in der Figur angegebene Weise eine Glasplatte
5 angeordnet wird. Diese filtert die ultravioletten Strahlen aus> so daß diese Strahlen
keinen schädlichen Einfluß mehr auf die Linse ausüben können. Die Glasplatte 5 kann
die auftretende Wärme leicht an das umgebende Medium abgeben.
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Der Ausdruck Projektionsvorrichtung soll im weitesten Sinne aufgefaßt
werden. Es kann z: B. die Vorrichtung nach der Erfindung nicht nur erfolgreich in
Filmprojektionsapparaten, Scheinwerfern o. dgl. verwendet werden, sondern ebensosehr
in Armaturen, z. B. für Straßenbeleuchtung, Gebäudeanstrahlung o. dgl:, überhaupt
überall dort, wo eine Höchstdrückquecksilberdampfentladungsröhre als Lichtquelle
verwendet wird und nur ein Teil der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen
für den eigentlichen Zweck angewendet wird. In allen diesen
Fällen
kann durch die allgemeine Lehre der Erfindung, die nicht zur nützlichen Lichtausstrahlung
verwendete Strahlungsenergie in die Entladungsbahn zurückzuführen, der Wirkungsgrad
erheblich erhöht werden.
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Das nachfolgende Beispiel kann ein Bild von der erzielten Energieersparnis
geben. Eine 6oo - Watt - Höchstdruckquecksilber -darnpfentladungsröhre gibt etwa
300 Watt der zugeführten Energie in der Gestalt von Wärme an die umgebende
Kühlflüssigkeit ab. Die verbleibende Energie wird teils als sichtbares, teils als
unsichtbares Licht von verschiedenen Längenwellen ausgestrahlt. Es hat sich gezeigt,
daß etwa ioo Watt der zugeführten Energie die Entladungsröhre als sichtbares Licht
verläßt. zoo Watt der Energie wird in ultraviolette Strahlen umgewandelt, die, wenn
keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, als verloren anzusehen sein würden.
Diese Energie wird nun über einen Bereich im Wert von (s. Figur), abgesehen von
Reflexions-,
Brechungs- und anderen Verlusten, der Lichtquelle von den beiden Spiegeln zurückgewonnen,
was zur Folge hat, daß man, damit eine gleiche Lichtmenge von der Lampe erzeugt
wird, nur mit einer Stromstärke von - der berechneten Stromstärke
zu arbeiten braucht.