WO2004029508A1 - Beleuchtungssystem mit einer entladungslampe sowie verfahren zur vermeidung des austritts unerwünschter gase und glassplitter aus einem solchen beleuchtungssystem - Google Patents

Beleuchtungssystem mit einer entladungslampe sowie verfahren zur vermeidung des austritts unerwünschter gase und glassplitter aus einem solchen beleuchtungssystem Download PDF

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discharge lamp
lighting system
pressure
interior
relief valve
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PCT/DE2003/003112
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Florian Heike
Andreas Osten
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Celinius Co., Ltd.
Delta Electronics, Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to a lighting system with a discharge lamp according to the preamble of claim 1 and a method for avoiding the escape of undesired gases and glass fragments from a lighting system when a discharge lamp is destroyed according to the preamble of claim 13.
  • Known lighting systems include a discharge lamp which is arranged in a reflector. Such lighting systems are used, for example, for data projections, for car headlights, but also for other lighting purposes.
  • the reflectors used generally have an elliptical, parabolic or conic-like basic contour and are usually constructed from glass or glass ceramic.
  • the reflector has the task of collecting the light emitted by the plasma of the discharge lamp and reflecting it either in parallel or in a focused manner.
  • Discharge lamps are known in various designs. A basic distinction is made between low-pressure and high-pressure discharge lamps.
  • High-pressure discharge lamps are usually under a high internal pressure of over 200 bar.
  • High-pressure discharge lamps consist of a burner with two electrodes located in a closed glass body at a defined distance from one another, between which a plasma is formed during operation of the high-pressure discharge lamp.
  • the burner develops extremely high temperatures during operation, with a high internal pressure being achieved in the vitreous body.
  • Such high-pressure discharge lamps have numerous technological advantages, but their service life is limited, for example, due to thermochemical influences.
  • a serious disadvantage of high-pressure discharge lamps of this type is that they can be destroyed by an explosion at the end of their service life. '
  • the explosion of the high-pressure discharge lamp causes glass fragments of the glass body and extremely hot electrode material to be thrown against the reflector at high speed.
  • the mechanical and thermal shock can cause the reflector to explode on impact.
  • the smallest cracks, so-called “cracks”, can occur in the reflector as a result of the impact, through which undesired, in particular toxic, gases can escape from the lighting system.
  • a disadvantageous consequence of such an explosion is that undesired gases, for example toxic mercury vapors or mercury compounds, escape into the environment when a high-pressure mercury discharge lamp is used and pose a danger to the environment and to the users of the high-pressure discharge lamp.
  • undesired gases for example toxic mercury vapors or mercury compounds
  • the object of the invention is to further develop a lighting system with a discharge lamp to the extent that, in the event of an explosion of the discharge lamp, neither glass fragments nor undesired gases emerge from the lighting system.
  • the invention is also based on the object of providing a method for preventing the escape of undesired gases or glass splinters from such a lighting system when the discharge lamp is destroyed.
  • the invention is based on the knowledge that the lighting systems according to the prior art have numerous leaks from which undesired gases escape when the discharge lamp explodes.
  • Reflector through which at least one power supply line leads to the discharge lamp and C leakage in the reflector due to cracks and others
  • a lighting system with a discharge lamp which is arranged in a gas-tight device that the closed device has a pressure relief valve which is arranged and selected such that air which is present in the interior of the device when the discharge lamp is started up expands thermally, escapes through the pressure relief valve into the exterior of the device.
  • the core idea of the solution described here is therefore the pressure compensation between the interior of the device and the exterior of the device during the heating and operating phase of the discharge lamp and the targeted use of the negative pressure which arises when the interior of the device is cooled.
  • the cooling takes place immediately after the explosion of the discharge sheet.
  • a further development of the invention provides that the pressure relief valve is connected to the device in such a way that an overpressure that occurs briefly in the event of an explosion of the discharge lamp is reduced by the pressure relief valve, the distance from the device to the pressure relief valve being dimensioned such that no undesired gases or only negligibly small amounts of gases from the exploded discharge lamp can escape from the interior of the device.
  • Such an embodiment of the invention is useful in the event that the volume of the glass body of the Entladungs1am- • pe in relation to the interior of the device is not negligibly small.
  • the route from the device to to the pressure relief valve contains a dead volume filled with air which, as such, emerges through the pressure relief valve in whole or in part when the discharge lamp explodes, without first mixing with the undesired gases of the discharge lamp.
  • the discharge lamp is preferably a mercury discharge lamp, in particular a high-pressure mercury discharge lamp. In such lighting systems, it is particularly important to prevent toxic vapors from escaping when the discharge lamp explodes.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the discharge lamp is firmly connected to the device, preferably a reflector with a front pane, the connection point between the discharge lamp and the device being sealed in a gas-tight manner.
  • the connection point can have the pressure relief valve.
  • the closed device is a reflector with a front pane or a lamp module with a front pane.
  • the windscreen is closed gas-tight with the reflector or with the lamp module by gluing all over.
  • the reflector, lamp module or windscreen can have the pressure relief valve.
  • the electrodes of the discharge lamp with current supply lines are connected, which lead preferably gas-tight from the interior of the device to the outside by means of sealing. This ensures that no gas can escape from the interior of the device.
  • At least one of the power supply lines connected to the discharge lamp preferably leads through an opening in the wall of the device from the interior to the outside of the device, the opening being simultaneously provided with a gas-tight connection for the pressure relief valve relative to the device.
  • the outer surface of the device is coated with a protective jacket which is connected in a gastight manner to the outer surface. This ensures the gas tightness of the reflector even in the event of damage such as can typically occur in the case of burner explosions.
  • a protective jacket is already known from DE 101 50 656 AI.
  • the protective jacket preferably comprises a fully or partially applied Teflon coating, a temperature- and UV-resistant adhesive tape, which is preferably applied over the break-prone areas of the device, a mechanical reinforcement or a supporting device.
  • the aforementioned lighting system according to the invention is used in rear projection screen devices, projector devices or front Projection devices, can be used as a light source for fiber optics and as a light source for other suitable devices.
  • the object of the invention is also achieved in a lighting system with a discharge lamp, in particular a high-pressure discharge lamp, which is arranged in a gas-tight device, in that the interior of the device has a predetermined negative pressure relative to the exterior of the device and / or that the device has means for Setting a predetermined negative pressure in the interior u mentioned.
  • a discharge lamp in particular a high-pressure discharge lamp, which is arranged in a gas-tight device, in that the interior of the device has a predetermined negative pressure relative to the exterior of the device and / or that the device has means for Setting a predetermined negative pressure in the interior u mentioned.
  • the negative pressure set in the interior counteracts the escape of undesired gases and glass fragments from the device when the discharge lamp is destroyed.
  • the method according to the invention for avoiding the escape of undesired gases and glass splinters from a lighting system with a discharge lamp when this discharge lamp is destroyed, the discharge lamp being arranged in a gas-tight device is characterized in that certain pressure ratios between the interior of the device and the Outside of the device are generated by suitable means such that the pressure conditions generated counteract the escape of undesirable gases and glass splinters from the device when the discharge lamp is destroyed or do not promote the escape of these substances.
  • a further development of the method according to the invention provides that an overpressure in the interior of the device compared to the external pressure in the exterior of the device. device is prevented when the discharge lamp is started, a pressure relief valve preferably being used as a suitable means.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that a predetermined negative pressure in the interior of the device is set in relation to the external pressure in the exterior of the device, thereby preventing gases from escaping from the device.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a lighting system according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an illumination system according to the invention
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of a lighting system according to the invention
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of a valve connection in the reflector wall of the lighting system according to the invention.
  • the lighting system shown in FIG. 1 is a conventional lighting system according to the prior art. This includes a mercury
  • High-pressure discharge lamp which is inserted into a reflector 2, which is sealed gas-tight with a front pane 1 via an adhesive 3.
  • High-pressure discharge lamp with burner 4 is firmly connected to the reflector 2 by means of cementing at the connection point 5.
  • the high-pressure mercury discharge lamp also has a power supply line 6 on its front electrode, which leads out of the lighting system via an opening 7 in the wall of the reflector 2.
  • the stability of the cementing at the connection point 5 is usually not impaired in the event of a burner explosion.
  • the lighting system according to the invention is shown schematically in FIG.
  • the lighting system according to the invention comprises a high-pressure mercury discharge lamp which is arranged in a closed device 11, preferably a reflector 2 with a front pane 2.
  • the closed device 11 has a pressure relief valve 12 which is arranged and selected such that air which thermally expands in the interior 8 of the device 11 when the discharge lamp with heat source 10 is started up escapes through the pressure relief valve 12 into the exterior 9 of the device 11 ,
  • the invention is based on a closed device 11, which can be composed, for example, of the reflector 2 with windshield 1 shown in FIG. 1.
  • the main idea of the invention is that, despite the thermal expansion of the air in the interior 8 of the device 11, an overpressure (Pl> P2) in the closed interior 8 of the device 11 compared to the external pressure P2 in the exterior 9 of the device 11 is avoided. In the event of a burner explosion, this prevents an outward flow of the gas located in the interior 8 of the device 11.
  • a pressure relief valve 12 is provided, which is selected and arranged in such a way that — contrary to the gas flow direction to be prevented mentioned above — the air that expands thermally in the interior 8 of the device 11 is released.
  • cooling begins with a thermal contraction of the air located in the interior 8 of the device 11.
  • the now closed pressure relief valve 12 prevents gas exchange between the interior 8 of the device 11 and the exterior 9 of the device 11, a negative pressure being generated in the interior 8 of the device 11 (Pl ⁇ P2). This ensures that in the event of any leakage of the device 11, only uncontaminated outside air penetrates into the device 11, but there is no gas path for the gaseous mercury released by the burner and its connections from the inside to the outside, as long as this pressure difference between Exterior space 9 and interior space 8 are preserved.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through the lighting system according to the invention.
  • the structure of the lighting system essentially corresponds to the structure of the lighting system shown in FIG. 1 according to the prior art.
  • the high-pressure mercury discharge lamp is firmly connected to the reflector 2, the connection point 5 between the high-pressure mercury discharge lamp and reflector 2 being sealed gas-tight, preferably by means of cementing.
  • the reflector 2 has a windshield 1, which is also connected to the reflector 2 in a gas-tight manner by means of full-surface gluing using an elastic adhesive.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a valve connection 21 in the wall of the reflector 2 of the lighting system according to the invention.
  • the opening 7 provided for the power supply line 6 has been modified so that it can be used both as an electrical and a pneumatic connection.
  • a correspondingly shaped metal tube 13 is guided through the wall of the reflector 2 and sealed gas-tight with it.
  • the gas-tight closure takes place by means of two sealing rings 16 and 17, which are pressed against the reflector wall via the tightening force of the nut 20 used and the corresponding counterforce of the bead 18.
  • the use of a corresponding washer 19 ensures a uniform pressure of the sealing ring 16 on the inner wall of the reflector. This function is ensured on the outer wall of the reflector 2 by a correspondingly designed connecting shoe 14 for the electrical contact. The necessary valve is now connected to the metal tube 13 outside the reflector.
  • the front electrode connection is implemented outside the reflector 2 via the connection pin 14 and within the reflector via the connection pin 15. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe (4), insbesondere einer Hochdruckentladungslampe, die in einer gasdicht geschlossenen Vorrichtung angeordnet ist. Erfindungsgemäss weist die Vorrichtung ein Überdruckventil (12) auf, das derart angeordnet und ausgewählt ist, dass Luft, die sich im Innenraum der Vorrichtung bei Inbetriebnahme der Entladungslampe thermisch ausdehnt, durch das Überdruckventil (12) in den Aussenraum der Vorrichtung entweicht. Durch ein derartiges Beleuchtungssystem wird verhindert, dass giftige Gase, bei einer Explosion der Entladungslampe (4) aus dem Beleuchtungssystem in die Umgebung entweichen. Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zur Vermeidung des Austritts unerwünschter Gase oder Glassplitter aus einem Beleuchtungssystem mit Entladungslampe bei Zerstörung dieser Entladungslampe.

Description

Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe sowie Verfahren zur Vermeidung des Austritts unerwünschter Gase und Glas- splitter aus einem solchen Beleuchtungssystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein BeleuchtungsSystem mit einer Entladungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Vermeidung des Austritts unerwünschter Gase und Glassplitter aus einem Beleuchtungssystem bei Zerstörung einer Entladungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Stand der Technik
Bekannte Beleuchtungssysteme umfassen eine Entladungslampe, die in einem Reflektor angeordnet ist. Derartige Beleuchtungssysteme werden beispielsweise für Datenprojektionen, für Autoscheinwerfer, aber auch andere Beleuchtungszwecke einsetzt.
Die • erwendeten Reflektoren besitzen im allgemeinen eine elliptische, parabolische oder kegelschnittähnliche Grundkontur und sind üblicherweise aus Glas oder Glaskeramik aufgebaut. Der Reflektor hat die Aufgabe, das vom Plasma der Entladungs- lampe emittierte Licht einzusammeln und entweder parallel oder gebündelt ausgerichtet zu reflektieren. Entladungslampen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Man unterscheidet prinzipiell zwischen Niederdruck- und Hoch- druckentladungslampe .
Hochdruckentladungslampen stehen üblicherweise unter einem hohen Innendruck von über 200 bar. Bekannte
Hochdruckentladungslampen bestehen aus einem Brenner mit zwei sich in einem geschlossenen Glaskörper in einem definierten Abstand zueinander gegenüber befindlichen Elektroden, zwischen denen sich während des Betriebes der Hochdruckentladungslampe ein Plasma ausbildet. Der Brenner entwickelt während des Betriebs extrem hohe Temperaturen, wobei ein hoher Innendruck im Glaskörper erreicht wird.
Derartige Hochdruckentladungslampen haben zwar zahlreiche technologische Vorteile, jedoch ist ihre Lebensdauer beispielsweise aufgrund von thermochemischen Einflüssen begrenzt. Ein gravierender Nachteil derartiger Hochdruckentladungslampen besteht darin, dass am Ende ihrer Lebensdauer ihre Zerstörung durch eine Explosion eintreten kann.'
Die Explosion der Hochdruckentladungslampe innerhalb des Reflektors eines Beleuchtungssystems hat mehrere Nachteile.
Durch die Explosion der Hochdruckentladungslampe werden Glas- splitter des Glaskörpers sowie extrem heißes Elektrodenmaterial mit hoher Geschwindigkeit gegen den Reflektor geschleudert. Der Reflektor kann durch diesen mechanischen wie auch thermischen Schock beim Aufprall zerspringen. Insbesondere können durch den Aufprall kleinste Risse, so genannte „cracks", im Reflektor entstehen, durch die unerwünschte, insbesondere toxische Gase aus dem BeleuchtungsSystem entweichen können.
Nachteilige Folge einer derartigen Explosion ist somit, dass unerwünschte Gase, beispielsweise giftige Quecksüberdämpfe oder Quecksilberverbindungen bei Verwendung einer Quecksilber-Hochdruckentladungslampe, in die Umgebung entweichen und eine Gefahr für die Umwelt und die Nutzer der Hochdruckentladungslampe darstellen.
Zur Vermeidung eines Entweichens von Glassplittern des Glaskörpers aus dem Beleuchtungssystem ist bekannt, den Reflektor des Beleuchtungssystems mit einer Frontscheibe zu verschließen. Aus der DE 101 50 656 AI ist außerdem bekannt, die Außenfläche des Reflektors mit mindestens einem Polymer zu beschichten, um so ein Zerbersten des Reflektors und die damit zusammenhängende Splitterbildung zu verhindern.
Derartige Ausgestaltungen des Beleuchtungssystems sind zwar geeignet, eine Gefährdung durch Glassplitter einzuschränken. Ein Entweichen unerwünschter Gase, insbesondere von giftigen Quecksilberdämpfen oder Quecksilberverbindungen bei Verwendung einer Quecksilber-Hochdruckentladungslampe, wird aber nicht erreicht und ist auch nicht Aufgabe derartiger Ausgestaltungen. Aufgabe
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe dahingehend weiterzuentwickeln, dass bei einer Explosion der Entladungsla pe weder Glassplitter noch unerwünschte Gase aus dem Beleuchtungssystem austreten. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung des Austritts unerwünschter Gase oder Glas- splitter aus einem solchen BeleuchtungsSystem bei Zerstörung der Entladungslampe bereitzustellen.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird bei einem Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 12 gelöst und bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 13 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Beleuchtungssysteme nach dem Stand der Technik zahlreiche Undichtigkeiten aufweisen, aus denen unerwünschte Gase bei Explosion der Entladungslampe austreten.
Bei Beleuchtungssystemen, die einen Reflektor mit einer Frontscheibe aufweisen, können sich die folgenden drei Undichtigkeiten ergeben, durch die bei einer Explosion der Ent- ladungslampe unerwünschte Gase, insbesondere Quecksilber und deren Verbindungen bei Verwendung einer Quecksilber- Hochdruckentladungslampe, sowie Glassplitter aus dem Beleuchtungssystem entweichen können:
A Undichtigkeit zwischen Frontscheibe und Reflektor B Undichtigkeit durch eine Öffnung in der Wand des
Reflektors, durch die wenigstens eine Stromzuführungs- leitung zur Entladungslampe führt und C Undichtigkeit im Reflektor durch Risse und andere
Beschädigungen als Folge der Explosion der Entladungslampe
Eine vollständige Abdichtung dieser Undichtigkeiten würde jedoch die genannte Aufgabe nicht lösen, da die Erhitzung der Entladungslampe bei Inbetriebnahme zu einer thermischen Ausdehnung der Luft im Innenraum des mit der Frontscheibe verklebten Reflektors führt, wobei sich ein Überdruck im Innenraum gegenüber dem Aussendruck aufbaut, dem die Verklebung der Frontscheibe nicht zuverlässig standhalten kann. Außerdem kann eine der Explosion der Entladungslampe folgende Beschädigung des Reflektors eine größere Zerstörungswirkung entfalten, da der Reflektor bereits durch den erhöhten Druck im Innenraum vorbelastet ist . Hierbei können durch den bei der Explosion auftretenden mechanischen wie auch thermischen Schock kleinste Risse, so genannte „cracks", im Reflektor entstehen, durch die unerwünschte, insbesondere toxische Gase aus dem Beleuchtungssystem entweichen können. Erfindungsgemäß ist daher bei einem Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe, die in einer gasdicht -geschlossenen Vorrichtung angeordnet ist, vorgesehen, dass die geschlossene Vorrichtung ein Überdruckventil aufweist, das derart angeordnet und ausgewählt ist, dass Luft, die sich im Innenraum der Vorrichtung bei Inbetriebnahme der Entladungslampe thermisch ausdehnt, durch das Überdruckventil in den Außenraum der Vorrichtung entweicht .
Der Kerngedanke der hier beschriebenen Lösung ist also der Druckausgleich zwischen dem Innenraum der Vorrichtung und dem Außenraum der Vorrichtung während der Aufheiz- und Betriebsphase der Entladungslampe und die gezielte Nutzung des bei der Abkühlung des Innenraums der Vorrichtung entstehenden Unterdrucks . Die Abkühlung erfolgt unmittelbar nach der Explosion der Entladungsla pe.
Während der Anlaufphase nach Zünden des Lichtbogens im Brenner der Entladungslampe erwärmt sich die Luft im Innenraum der Vorrichtung. Der aufgrund der thermischen Ausdehnung entstehende Überdruck wird über das Überdruckventil abgebaut.
Im Falle einer Explosion der Entladungslampe entsteht kurzeitig ein Überdruck aufgrund des freiwerdenden Gases der Entladungslampe. Da das Volumen des Glaskörpers der Entladungslampe im Verhältnis zum Innenraum der Vorrichtung aber üblicherweise vernachlässigbar klein ist, stellt dieser kurzzeitige Überdruck im Innenraum der Vorrichtung eine zu vernachlässigende Größe dar. In der Abkühlphase bildet sich ein Unterdruck im Innenraum der Vorrichtung aus. Dieser Unterdruck stellt sicher, dass keine unerwünschten Gase, insbesondere keine toxischen Inhaltsstoffe, und keine Glassplitter aus dem BeleuchtungsSystem entweichen können.
Im Langzeitlagerverhalten des beschädigten Beleuchtungssystems wird sich zwar dieser Unterdruck im Innenraum der Vorrichtung aufgrund von unvermeidbaren KleinstÖffnungen dem Außendruck angleichen. Doch selbst bei Druckausgleich kann lediglich aufgrund der molekularen Eigenbewegungen der unerwünschten Gase, beispielsweise des Quecksilbers bzw. dessen Verbindungen, oder anderer toxischer Inhaltsstoffe ein minimaler Transport in Richtung Außenraum der Vorrichtung erfolgen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Überdruckventil derart mit der Vorrichtung verbunden ist, dass ein bei einer Explosion der Entladungslampe kurzfristig auftretender Überdruck durch dass Überdruckventil abgebaut wird, wobei die Wegstrecke von der Vorrichtung bis zum Überdruckventil derart dimensioniert ist, dass keine unerwünschten Gase oder nur vernachlässigbar geringe Mengen an Gasen der explodierten Entladungslampe aus dem Innenraum der Vorrichtung entweichen können.
Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung ist sinnvoll für den Fall, dass das Volumen des Glaskörpers der Entladungs1am- • pe im Verhältnis zum Innenraum der Vorrichtung nicht vernachlässigbar klein ist. Die Wegestrecke von der Vorrichtung bis zum Überdruckventil enthält hierbei ein mit Luft gefülltes Todvolumen, das als solches ganz oder teilweise bei Explosion der Entladungslampe durch das Überdruckventil austritt, ohne sich zuvor mit den unerwünschten Gasen der Entladungslampe zu vermischen.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Entladungslampe um eine Quecksilber-Entladungslampe, insbesondere eine Quecksilber- Hochdruckentladungslampe. Bei derartigen Beleuchtungssystemen ist es besonders wichtig, ein Entweichen toxischer Dämpfe bei Explosion der Entladungslampe zu verhindern.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Entladungslampe mit der Vorrichtung, vorzugsweise einem Reflektor mit Frontscheibe, fest verbunden ist, wobei die Verbindungsstelle zwischen Entladungslampe und Vorrichtung gasdicht abgedichtet ist. Hierbei kann die Verbindungsstelle das Überdruckventil aufweisen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die geschlossene Vorrichtung ein Reflektor mit Frontscheibe oder ein Lampenmodul mit Frontscheibe ist. Die Frontscheibe ist mit dem Reflektor bzw. mit dem Lampenmodul durch vollflächige Verklebung gasdicht geschlossen.
Erfindungsgemäß können Reflektor, Lampenmodul oder Frontscheibe das Überdruckventil aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektroden der Entladungslampe mit Stromzuführungs- leitungen verbunden sind, die vorzugsweise mittels Versiegelung gasdicht aus dem Innenraum der Vorrichtung nach außen führen. Dadurch wird erreicht, dass kein Gas aus dem Innenraum der Vorrichtung nach außen gelangen kann.
Vorzugsweise führt wenigstens eine der mit der Entladungslampe verbundenen Stromzuführungsleitungen durch eine Öffnung in der Wand der Vorrichtung aus dem Innenraum in den Außenraum der Vorrichtung, wobei die Öffnung gleichzeitig mit einem gegenüber der Vorrichtung gasdichten Anschluss für das Überdruckventil versehen ist.
Um eine Beschädigung der Vorrichtung durch bei der Explosion der Entladungslampe gegen die Vorrichtung geschleuderte Glassplitter der Entladungslampe zu verhindern, ist die Außenfläche der Vorrichtung mit einem Schutzmantel beschichtet, der gasdicht mit der Außenfläche verbunden ist. Dadurch wird die Gasdichtigkeit des Reflektors selbst bei Beschädigungen, wie sie bei Brennerexplosionen typischerweise auftreten können, sichergestellt. Ein derartiger Schutzmantel ist für sich bereits aus der DE 101 50 656 AI bekannt.
Der Schutzmantel umfasst vorzugsweise eine ganz oder teilweise aufgebrachte TeflonbeSchichtung, ein temperatur- und UV- beständiges Klebeband, das vorzugsweise über den bruchgefährdeten Bereichen der Vorrichtung aufgebracht ist, eine mechanische Verstärkung oder eine stützende Vorrichtung.
Das genannte erfindungsgemäße Beleuchtungssystem ist bei Rückprojektionsbildschirmgeräten, Beamergeräten bzw. Front- Projektionsgeräten, als Lichtquelle für Glasfaserlichtleiter und als Lichtquelle für andere geeignete Geräte verwendbar.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird außerdem bei einem Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe, die in einer gasdicht geschlossenen Vorrichtung angeordnet ist, dadurch gelöst, dass der Innenraum der Vorrichtung gegenüber dem Außenraum der Vorrichtung einen vorgegebenen Unterdruck aufweist und/oder dass die Vorrichtung Mittel zur Einstellung eines vorgegebenen Unterdrucks im genannten Innenraum u fasst .
Hierbei wirkt der im Innenraum eingestellte Unterdruck dem Entweichen unerwünschter Gase und Glassplitter aus der Vorrichtung bei Zerstörung der Entladungslampe entgegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung des Austritts unerwünschter Gase und Glassplitter aus einem Beleuchtungs- System mit einer Enladungslampe bei Zerstörung dieser Entladungslampe, wobei die Entladungslampe in einer gasdicht geschlossenen Vorrichtung angeordnet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass bestimmte Druckverhältnisse zwischen dem Innenraum der Vorrichtung und dem Außenraum der Vorrichtung durch geeignete Mittel erzeugt werden, derart, dass die erzeugten Druckverhältnisse dem Entweichen unerwünschter Gase und Glassplitter aus der Vorrichtung bei Zerstörung der Entladungslampe entgegenwirken bzw. das Entweichen dieser Stoffe nicht fördern. Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Überdruck im Innenraum der Vorrichtung gegenüber dem Außendruck im Außenraum der Vorrich- tung bei Inbetriebnahme der Entladungslampe verhindert wird, wobei als geeignetes Mittel vorzugsweise ein -Überdruckventil verwendet wird. Weiterhin ist vorgesehen, dass bei Zerstörung der Entladungslampe während des Betriebes oder beim Ausschalten der Entladungslampe ein Unterdruck im Innenraum der Vorrichtung erzeugt wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein vorgegebener Unterdruck im Innenraum der Vorrichtung gegenüber dem Außendruck im Außenraum der Vorrichtung eingestellt wird, wodurch ein Austritt von Gasen aus der Vorrichtung verhindert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der nachfolgenden Tab. 1 dargestellt:
Figure imgf000014_0001
Tab.1
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, dass in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Beleuchtungs- Systems nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen BeleuchtungsSystems ,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems, und Fig. 4 einen Längsschnitt eines Ventilanschlusses in der Reflektorwand des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems .
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beleuchtungssystem handelt es sich um ein herkömmliches Beleuchtungssystem nach dem Stand der Technik. Dieses umfasst eine Quecksilber-
Hochdruckentladungslampe, die in einen Reflektor 2 eingesetzt ist, der mit einer Frontscheibe 1 über eine Verklebung 3 gasdicht verschlossen ist. Die Quecksilber-
Hochdruckentladungslampe mit Brenner 4 ist mit dem Reflektor 2 über eine Verkittung an der Verbindungsstelle 5 fest verbunden. Die Quecksilber-Hochdruckentladungslampe weist außerdem an ihrer Frontelektrode eine Stromzuführungsleitung 6 auf, die über eine Öffnung 7 in der Wand des Reflektors 2 aus dem Beleuchtungssystem führt .
Eine Explosion des Brenners 4 geht mit der Bildung von Glas- splittern sowie der gasförmigen Freisetzung von Quecksilber sowie Quecksilberverbindungen einher.
Bei dem dargestellten Beleuchtungssystem nach dem Stand der Technik gibt es nun drei Wege, durch die im Falle einer Brennerzerstörung Quecksilber und deren Verbindungen sowie andere toxische Füllgase und Feinstglassplitter in die Umgebung entweichen können, so dass gesundheitliche Beeinträchtigungen der Nutzer derartiger BeleuchtungsSysteme zu befürchten sind. Es handelt sich hierbei um:
A) Schlitze zwischen Frontscheibe 1 und Reflektor 2 aufgrund unvollständiger Verklebung 3 der Frontscheibe 1 mit Reflektor 2
B) die Öffnung 7 in der Wand des Reflektors 2 für die Stromzuführungsleitung 6 der Frontelektrode
C) Risse und andere Beschädigungen des Reflektors 2, die infolge der Brennerexplosion entstehen
Die Stabilität der Verkittung an der Verbindungsstelle 5 wird für den Fall einer Brennerexplosion üblicherweise nicht beeinträchtigt .
In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem schematisch dargestellt.
Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem umfasst eine Quecksilber-Hochdruckentladungslampe, die in einer geschlossenen Vorrichtung 11, vorzugsweise einem Reflektor 2 mit Frontscheibe 2, angeordnet ist. Die geschlossene Vorrichtung 11 weist ein Überdruckventil 12 auf, das derart angeordnet und ausgewählt ist, dass Luft, die sich im Innenraum 8 der Vorrichtung 11 bei Inbetriebnahme der Entladungslampe mit Hitzequelle 10 thermisch ausdehnt, durch das Überdruckventil 12 in den Außenraum 9 der Vorrichtung 11 entweicht .
Die Erfindung beruht auf einer geschlossenen Vorrichtung 11, die sich beispielsweise aus dem in Fig. 1 dargestellten Reflektor 2 mit Frontscheibe 1 zusammensetzen kann. Der Kerngedanke der Erfindung ist, dass trotz der thermischen Ausdehnung der Luft im Innenraum 8 der Vorrichtung 11 ein Überdruck (Pl > P2) im geschlossenen Innenraum 8 der Vorrichtung 11 gegenüber dem Außendruck P2 im Außenraum 9 der Vorrichtung 11 vermieden wird. Dadurch wird für den Fall einer Brennerexplosion eine nach außen gerichtete Strömung des im Innenraum 8 der Vorrichtung 11 befindlichen Gases verhindert .
Erfindungsgemäß ist ein Überdruckventil 12 vorgesehen, welches so ausgewählt und angeordnet ist, dass es - entgegen der zuvor genannten zu verhindernden Gasströmungsrichtung - ein Entweichen der sich im Innenraum 8 der Vorrichtung 11 thermisch ausdehnenden Luft -ermöglicht .
Hierdurch wird sichergestellt, dass sich im Innenraum 8 der Vorrichtung 11 kein Überdruck gegenüber dem Aussendruck P2 einstellen kann (Pl < oder = P2) .
Bei einer Brennerexplosion und dem damit einhergehenden Ausfall der Hitzequelle 10 setzt eine Abkühlung mit einer thermischen Kontraktion der sich im Innenraum 8 der Vorrichtung 11 befindlichen Luft ein.
Aufgrund der gewählten Anordnung unterbindet das jetzt geschlossene Überdruckventil 12 einen Gasaustausch zwischen Innenraum 8 der Vorrichtung 11 und dem Außenraum 9 der Vorrichtung 11, wobei ein Unterdruck im Innenraum 8 der Vorrichtung 11 entsteht (Pl < P2) . Dieser stellt sicher, dass im Falle einer wie auch immer gelagerten Undichtigkeit der Vorrichtung 11 ausschließlich nicht kontaminierte Außenluft in die Vorrichtung 11 eindringt, aber kein Gaspfad für das vom Brenner freigesetzte gasförmige Quecksilber und dessen Verbindungen von innen nach außen besteht, so lange diese Druckdifferenz zwischen Außenraum 9 und Innenraum 8 erhalten bleibt .
In Fig. 3 ist einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem dargestellt .
Der Aufbau des BeleuchtungsSystems entspricht im wesentlichen dem Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Beleuchtungssystems nach dem Stand der Technik. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen daher gleiche Teile .
Die Quecksilber-Hochdruckentladungslampe ist mit dem Reflektor 2 fest verbunden, wobei die Verbindungsstelle 5 zwischen Quecksilber-Hochdruckentladungslampe und Reflektor 2 vorzugsweise mittels Verkittung gasdicht abgedichtet ist. Der Reflektor 2 weist eine Frontscheibe 1 auf, die mittels einer vollflächigen Verklebung durch einen elastischen Klebstoff ebenfalls gasdicht mit dem Reflektor 2 verbunden ist.
Außerdem weist die Wand des Reflektors 2 eine Öffnung 7 für eine Stromzuführungsleitung 6 auf, welche mit einem gegenüber dem Reflektor 2 gasdichten Ventilanschluss 21 für das Überdruckventil 12 versehen ist. Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt eines Ventilanschlusses 21 in der Wand des Reflektors 2 des erfindungsgemäßen Beleuchtungs- Systems .
Die für die Stromzuführungsleitung 6 vorgesehene Öffnung 7 ist hierbei dahingehend modifiziert worden, dass diese sowohl als elektrischer als auch pneumatischer Anschluss verwendet werden kann.
Hierbei wird ein entsprechend geformtes Metallrohr 13 durch die Wand des Reflektors 2 geführt und mit diesem gasdicht abgeschlossen. Der gasdichte Abschluss erfolgt mittels zweier Dichtungsringe 16 und 17, die über die Anzugskraft der verwendeten Mutter 20 und die entsprechende Gegenkraft der Wulst 18 an die Reflektorwand angedrückt werden. Die Verwendung einer entsprechenden Unterlegscheibe 19 stellt einen gleichmäßigen Andruck des Dichtungsrings 16 auf der Reflektorinnenwand sicher. Auf der Außenwand des Reflektors 2 wird diese Funktion durch einen entsprechend gestalteten Anschlussschuh 14 für den elektrischen Kontakt gewährleistet. Das notwendige Ventil wird nun außerhalb des Reflektors an das Metallrohr 13 angeschlossen.
Der Frontelektrodenanschluss wird außerhalb des Reflektors 2 über den Anschlusspin 14 und innerhalb des Reflektors über den Anschlusspin 15 realisiert. Bezugszeichenliste
(ist Bestandteil der Beschreibung)
1 Frontscheibe
2 Reflektor
3 Verklebung
4 Brenner
5 Verbindungsstelle
6 Stromzuführungsleitung
7 Öffnung
8 Innenraum
9 Außenraum
10 Hitzequelle
11 Vorrichtung
12 Überdruckventil
13 Metallrohr
14 Anschlussschuh
15 Anschlusspin
16 Dichtungsring
17 Dichtungsring
18 Wulst
19 Unterlegscheibe
20 Mutter
21 Ventilanschluss
A Undichtigkeit zwischen Frontscheibe und Reflektor
B Undichtigkeit in der Durchführung
C Undichtigkeit im Reflektor
Pl Innendruck
P2 Außendruck

Claims

13P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe, die in einer gasdicht geschlossenen Vorrichtung (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) ein Überdruckventil
(12) aufweist, das derart angeordnet und ausgewählt ist, dass Luft, die sich im Innenraum (8) der Vorrichtung (11) bei Inbetriebnahme der Entladungslampe thermisch ausdehnt, durch das Überdruckventil (12) in den Außenraum (9) der Vorrichtung (11) entweicht.
2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (12) derart mit der Vorrichtung (11) verbunden ist, dass ein bei einer Explosion der Entladungslampe kurzfristig auftretender Überdruck durch dass Überdruckventil (12) abgebaut wird, wobei die Wegstrecke von der Vorrichtung (11) bis zum Überdruckventil (12) derart dimensioniert ist, dass keine Gase oder nur vernachlässigbar geringe Mengen an Gasen der explodierten Entladungslampe aus dem Innenraum (8) der Vorrichtung (11) entweichen.
3. BeleuchtungsSystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungslampe eine Quecksilber- Entladungslampe, insbesondere eine Quecksilber- Hochdruckentladungslampe, ist.
4. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungslampe mit der Vorrichtung (11) , vorzugsweise einem Reflektor mit Frontscheibe, fest verbunden ist, wobei die Verbindungsstelle (5) zwischen Entladungslampe und Vorrichtung (11) gasdicht abgedichtet ist.
5. Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (5) das Überdruckventil (12) auf eist .
6. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Vorrichtung (11) ein Reflektor (2) mit Frontscheibe (1) ist, wobei der Reflektor (2) oder die Frontscheibe (1) das Überdruckventil (12) aufweisen.
7. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Vorrichtung (11) ein Lampenmodul mit Frontscheibe ist, wobei das Lampenmodul oder die Frontscheibe (1) das Überdruckventil (12) aufweisen.
8. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der mit der Entladungslampe verbundenen Stromzuführungsleitungen (6) durch eine Öffnung (7) in der Wand der Vorrichtung (11) aus dem Innenraum (8) in den Außenraum (9) der Vorrichtung (11) führt, wobei die Öffnung (7) gleichzeitig mit einem gegenüber der Vorrichtung (11) gasdichten Anschluss (21) für das Überdruckventil (12) versehen ist. -24
9. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche der Vorrichtung
(11) mit einem Schutzmantel beschichtet ist, der ein tempera- tur- und UV-beständiges Klebeband umfasst, das vorzugsweise über den bruchgefährdeten Bereichen der Vorrichtung (11) aufgebracht ist .
10. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche der Vorrichtung
(11) mit einem Schutzmantel beschichtet ist, der eine mechanische Verstärkung oder eine stützende Vorrichtung umfasst.
11. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Rückprojektionsbildschirmgeräten, Beamergeräten bzw. Frontprojektionsgeräten, als Lichtquelle für Glasfaserlichtleiter und als Lichtquelle für andere geeignete Geräte verwendbar ist .
12. Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe, insbesondere mit einer Hochdruckentladungslampe, die in einer gasdicht geschlossenen Vorrichtung (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (8) der Vorrichtung (11) gegenüber dem Außenraum (9) der Vorrichtung (11) einen vorgegebenen Unterdruck aufweist und/oder dass die Vorrichtung (11) Mittel zur Einstellung eines vorgegebenen Unterdrucks im genannten Innenraum (8) umfasst.
13. Verfahren zur Vermeidung des Austritts unerwünschter Gase und Glassplitter aus einem Beleuchtungssystem mit Entla- 1%
dungslampe, insbesondere mit einer Hochdruckentladungslampe, bei Zerstörung dieser Entladungslampe, wobei die Entladungslampe in einer gasdicht geschlossenen Vorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Druckverhältnisse zwischen dem Innenraum der Vorrichtung und dem Außenraum der Vorrichtung durch geeignete Mittel erzeugt werden, derart, dass die erzeugten Druckverhältnisse dem Entweichen unerwünschter Gase und Glassplitter aus der Vorrichtung bei Zerstörung der Entladungslampe entgegenwirken und/oder das Entweichen nicht fördern.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überdruck im Innenraum der Vorrichtung gegenüber dem Außendruck im Außenraum der Vorrichtung bei Inbetriebnahme der Entladungslampe verhindert wird, wobei als geeignetes Mittel vorzugsweise ein Überdruckventil verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Zerstörung der Entladungslampe während des Betriebes oder beim Ausschalten der Entladungslampe ein Unterdruck im Innenraum der Vorrichtung erzeugt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener Unterdruck im Innenraum der Vorrichtung gegenüber dem Außendruck im Außenraum der Vorrichtung eingestellt wird.
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