Beschreibung
Explosionsschutz für Hochdrucklampe
Technisches Gebiet
Vorliegende Erfindung betrifft einen Sockel für eine Hockdrucklampe und eine Lampenanordnung mit einem solchen Sockel.
Stand der Technik
Hochdrucklampen weisen ein Lampengefäß auf, das mit einem gasförmigen Medium gefüllt ist. Insbesondere im Betrieb treten innerhalb des Lampengefäßes Drücke von typisch einigen Bar bis einigen hundert Bar auf. Dies betrifft unter anderem einige Halogenglühlampentypen und insbesonde- re Hochdruckentladungslampen. Letztere weisen beispielsweise einen Entladungskolben mit darin angeordneter Anode und Kathode auf, zwischen denen im Betrieb über Gasentladung ein Lichtbogen entsteht. Daneben gibt es auch Hochdruckentladungslampen für den Wechselstrombetrieb, d.h. mit zwei gleichen Elektroden sowie elektrodenlose Entladungslampe, beispielsweise mit Mikrowellenanregung. Jedenfalls besteht das Lampengefäß vorzugsweise aus Quarzglas oder Glaskeramik und ist dazu ausgelegt, Drücken von teilweise über 300 bar und mehr standzuhalten. Dennoch kann es aufgrund der extremen Belastungen dieser Lampen, zu einer Materialermüdung kommen, was zu einem explosionsartigen Platzen des Lampengefäßes führen kann. Aufgrund des im Lampengefäß herrschenden hohen Drucks ist die bei einem Lampenplatzer freigesetzte Energie so groß, dass die unmittelbare Umgebung durch die auftreffenden
Gefäßfragmente in Mitleidenschaft gezogen wird. Viele herkömmliche Hochdrucklampen weisen zudem um das Lampengefäß herum einen Reflektor auf, dessen eines Ende geschlossen ausgebildet ist und an dessen anderen Ende eine Lichtaustrittsöffnung vorgesehen ist. Bei einem Lam- penplatzer können Gefäßfragmente sogar den Reflektor zerstören, so dass sich die Anzahl der gesplitterten Objekte erhöht. Zudem sind die Reflektorfragmente deutlich größer als die Gefäßfragmente, so dass die unmittelbare Umgebung nicht nur durch die Gefäßfragmente, sondern auch durch die großen Bruchstücke des Reflektors gefährdet ist. Dabei kann die unmittelbare Umgebung eine Projektionseinrichtung oder andere Maschine sein, es ist jedoch auch möglich, dass Menschen direkt gefährdet werden. Zum Schutz der Umwelt in der von der Reflektoröffnung abgewandt Richtung wird deshalb der Reflektor üblicherweise durch ein zusätzliches Element verstärkt, das im direkten Kontakt mit dem Reflektor ist. Dies kann ein Metallgitter sein, das um den Reflektor gelegt wird, oder eine zusätz- liehe Kappe, die fest mit dem Reflektor verklebt wird.
Diese Schutzmaßnahmen weisen jedoch einige Nachteile auf. Zum Einen wird im Fall des Metallgitters kein vollständiger Schutz gewährleistet, da nicht der gesamte Sockel abgedeckt ist. Zum Anderen ist im Fall der zusätzlichen Kappe diese fest mit dem Reflektor verbunden, was zur Folge haben kann, dass ein Bruch des Reflektors auch einen Bruch der Schutzkappe verursachen kann. Zudem müssen in diesem Fall die verwendeten Materialien ähnliche thermische Eigenschaften aufweisen, da sonst mechanische Ver- Spannungen auftreten können, die die Lampe beschädigen. Dies bedeutet jedoch auch, dass teilweise nur sehr insta-
bile Materialien verwendet werden können, mit denen dem Bruch des Reflektors nicht wirksam begegnet werden kann.
Darstellung der Erfindung
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdrucklampe bereitzustellen, die einen verbesserten Schutz beim Platzen des Lampengefäßes aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Sockel für eine solche Hochdrucklampe mit Seitenwandungen ausgebildet ist, die die Hochdrucklampe schutzkappenförmig umschließen .
Vorteilhafterweise können die schutzkappenförmigen Seitenwandungen integral mit dem Sockel ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, die Seitenwandungen als eigenständiges Schutzkappenelement auszubilden, das mit dem Sockel verbunden werden kann. Eine Verbindung mit dem So- ekel kann dabei beispielsweise mittels Kleben, Kitten, Klemmen, Schrauben oder Stecken erfolgen.
Ausschlaggebend ist, sowohl bei der integralen Ausbildung als auch bei der verbindbaren Ausbildung, dass die Seitenwandungen mit dem Sockel aber nicht mit dem Reflektor verbunden sind. Da deshalb kein direkter Kontakt zwischen Reflektor und Seitenwandungen besteht, können auch keine thermischen Spannungen bei der Verwendung unterschiedlicher Materialien auftreten. Dadurch können beispielsweise erheblich stabilere Materialien für die Ausbildung der Seitenwandung benützt werden, wie beispielsweise Keramik. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gerade bei der intega- len Ausbildung der Seitenwandung mit dem Sockel die Sei-
tenwandungen aus dem Keramikmaterial des Sockels bestehen .
Die Ausbildung der Schutzkappe als eigenständiges Element hat zudem den Vorteil, dass auch bestehende Lampenanord- nungen mit einer solchen Seitenwandung ausgestattet werden, so dass auch bereits bestehende Lampenanordnungen mit einem verbesserten Explosionsschutz versehen werden können .
Die kontaktlose Anordnung von Schutzkappe und Reflektor hat zudem den Vorteil, dass bei einem eventuell auftretenden Lampenplatzer der Reflektor einen Großteil der Energie in Form eines Bruchs oder einer Verformung aufnehmen kann ohne direkt die Schutzkappe zu schädigen. Die verbleibende Energie bzw. die Reflektorfragmente können dann von der Schutzkappe leicht aufgefangen werden.
Somit ist in einer von der Reflektoröffnung abgewandten Richtung bei einem Lampenplatzer eine Gefährdung von Mensch und Maschine durch Lampen- bzw. Reflektorfragmente verringert. Um zudem einen Austritt von Lampen- bzw. Re- flektorfragmenten in Richtung der Lichtaustrittsöffnung des Reflektors und der Schutzkappe zu verhindern, kann der Reflektor zusätzlich mit einer transparenten Schutzscheibe abgedeckt sein.
Besonders vorteilhaft ist dabei ein Ausführungsbeispiel, bei dem die transparente Schutzscheibe ein erstes und ein zweites Scheibenelement aufweist, wobei das lampenseitig angeordnete zweite Scheibenelement dazu ausgelegt ist, einen Großteil der kinetischen Energie von Lampen- bzw.
Reflektorfragmenten bei Bruch aufzufangen. Aufgrund des Bruchs des zweiten Scheibenelements kann so viel kineti-
sehe Energie umgewandelt werden, dass die verbleibenden Lampenfragmente von dem verbleibenden ersten Scheibenelement problemlos abgefangen werden können.
Vorteilhafterweise können erstes und zweites Scheibenele- ment jeweils einzeln mit dem Reflektor verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich die transparente Schutzscheibe mit der Schutzkappe bzw. den Seitenwandungen des Sockels zu verbinden, wodurch auch bei einem Bruch des Reflektors die Schutzscheibe noch ihre Schutzfunktion behält. Dabei können erstes und zweites Scheibenelement direkt aufeinander oder mit Beabstandung voneinander angeordnet sein.
Es ist jedoch auch vorteilhaft, wie ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, dass die Scheiben direkt miteinander verbunden sind, beispielsweise mittels Kleben, wodurch lediglich das erste Scheibenelement mit dem Reflektor verbunden werden muss. Statt eines direkten Kontakts zwischen erstem und zweitem Scheibenelement können erstes und zweites Scheibenelement auch mittels Abstandshalter miteinander verbunden sein, wodurch den Scheibenelementen ein Luftraum verbleibt.
Muss nur das erste Scheibenelement mit dem Reflektor verbunden werden, können vorteilhafterweise bereits bestehende Lampen mit der erfindungsgemäßen Abdeckscheibe für Reflektoren ausgestattet sein, so dass auch bereits be- stehende Lampen einen verbesserten Explosionsschutz aufweisen .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1: Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lampenanordnung;
Fig. 2: Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lampenanordnung; und
Fig. 3: ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Lampenanordnung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Im Folgenden werden gleich oder funktionell ähnliche Elemente mit gleichlautenden Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lampenanordnung. Eine solche Lampenanordnung weist einen Entladungbrenner 2 auf, der von einem Reflektor 4 umgeben ist und von einem Sockel 6 aufgenommen wird. Der Entladungsbrenner selbst weist ein mit einem Entladungsgas gefülltes Entladungsgefäß bzw. -kolben 8 auf, der über zwei Dichtungsbereiche, z.B. Quetschbereiche, 10 und 12 luftdicht abgeschlossen ist. In den Quetschbereichen 10 und 12 ist die Elektrode 14 eingebettet, deren freies Ende in den Kolben 8 hineinreicht. Im Quetschungsbereich 10, 12 sind die Elektroden üblicherweise über eingeschmolzene
Molybdenfolien mit Stromzuführungselementen 16, 18 verbunden, wobei das Stromzuführungselement 16 elektrisch den Sockel 6 kontaktiert, während das Stromzuführungselement 18 über eine Stromzuführung 20 durch den Reflektor 4 hindurchgeführt ist.
Über Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden 14 wird zwischen den Elektroden über Gasentladung ein Lichtbogen 22 ausgebildet, dessen Licht mittels des Reflektors 4 in Richtung einer Lichtaustrittsöffnung 24 abgegeben wird. Dazu ist vorteilhaft, wenn der Lichtbogen 22 im Brennpunkt des Reflektors 4 angeordnet ist. Dabei kann der Reflektor vorzugsweise eine elliptische, parabolische oder anderweitig geformte Ausbildung aufweisen. An seiner der Lichtaustrittsöffnung abgewandten Seite 26 ist der Reflektor 4 mit dem Sockel 6 verbunden.
Die Lichtaustrittsöffnung 24 ist mit einer transparenten Schutzscheibe 28 abgeschlossen, die ein erstes Scheibenelement 30 und ein zweites Scheibenelement 32 aufweist.
Sollte der Entladungsbrenner 2 aufgrund der extremen Be- lastung und Materialermüdung platzen, werden Teile, also Brennerfragmente in den Reflektorinnenraum 36 geschleudert und treffen zum Einen die Reflektorinnenwand und zum Anderen das zweite Scheibenelement 32. Aufgrund der hohen kinetischen Energie, mit der die Brennerfragmente auf Re- flektor und zweites Scheibenelement auftreffen - bedingt durch einen Druck von beispielsweise über 200 bar im Kolben 8 - kann ein Bruch des zweites Scheibenelements erfolgen, wodurch die kinetische Energie der Brennerfragmente absorbiert wird. Am ersten Scheibenelement 30 tref- fen aufgrund der Energieumwandlung nur noch Fragmente
auf, die eine deutlich geringere kinetische Energie aufweisen, so dass erstes Scheibenelement 30 keinen Bruch erfährt und die Brennerfragmente und Bruchstücke des zweiten Scheibenelements 32 im Reflektorinnenraum 36 verbleiben und damit die unmittelbare Umgebung nicht gefährden können.
Da aufgrund der hohen kinetischen Energie, die bei einem explosionsartigen Platzen des Brenners entsteht nicht nur die Abdeckscheibe 28, sondern auch der Reflektor 4 bruch- gefährdet ist, kann der Reflektor kontaktfrei von einem zusätzlichen Element umschlossen sein, indem der Sockel 6 integral ausgebildete oder anbringbare Seitenwandungen 40 aufweisen, die den gesamten Umfang des Reflektors vorzugsweise mindestens im Bereich des Kolbens 8 umgeben. Diese Seitenwandungen 40 bilden eine fest mit dem Sockel verbundene Schutzkappe, die eventuell auftretende Reflektorfragmente auffangen kann. Vorzugsweise besteht auch die so ausgebildete Schutzkappe aus der stabilen Sockelkeramik. Da Reflektor und Schutzkappe nicht direkt mit- einander verbunden sind, kann zum einen erreicht werden, dass nicht ein Bruch des Reflektors zu einem Bruch der Schutzkappe führt, und zudem können Materialien verwendet werden, deren thermische Eigenschaften von denen des Reflektors unterschiedlich sein können, ohne dass mechani- sehe Verspannungen zwischen Schutzkappe und Reflektor auftreten, die den Reflektor beschädigen. Dadurch können deutlich stabilere Materialien als Schutzkappenmaterial verwendet werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt können erstes und zweites Scheibenelement auch durch einen Luftabstand 34 voneinander getrennt sein. Dazu können, wie in Fig. 1 schematisch
dargestellt, zwischen erstem Scheibenelement 30 und zweitem Scheibenelement 32 angeordnete Abstandhalter 38 vorgesehen sein, die mit erstem bzw. zweiten Scheibenelement 30; 32 verbunden sind und die Scheibenelemente in einem definierten Abstand voneinander halten. Die so ausgebildete Abdeckscheibe kann entweder mit dem Reflektor 4 oder vorteilhafterweise mit den Seitenwandungen 40 verbunden sein (nicht dargestellt) , wobei bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nur eines der Scheibenele- mente mit dem Reflektor bzw. der Schutzkappe zu verbinden ist, so dass eine derart ausgebildete erfindungsgemäße Abdeckscheibe leicht bei bereits bestehenden Lampen eingesetzt werden kann. Statt der Verbindung von erstem und zweiten Scheibenelement über einen Abstandshalter, kön- nen, wie Figur 2 zeigt, die beiden Scheibenelemente auch direkt mit dem Reflektor oder den Seitenwandungen (nicht dargestellt) verbunden werden.
Statt einer Schutzscheibe 28, die aus zwei getrennt voneinander ausgebildeten ersten und zweiten Scheibenelemen- ten besteht, die mit dem Reflektor 4 bzw. den Seitenwandungen verbunden sind, können, wie in Fig. 3 gezeigt, erstes und zweites Scheibenelement in direktem Kontakt miteinander stehen. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Abdeckscheibe 28 über ein Aufeinanderkleben von ers- tem und zweitem Scheibenelement 30, 32 ausgebildet sein. Wie Fig. 2 weiterhin zu entnehmen, ist es bei einem solchen Aufbau der Schutzscheibe 28 ebenfalls möglich, die Schutzscheibe nur einmal bezüglich eines der beiden Elemente - hier erstes Scheibenelement - mit dem Reflektor 4 bzw. den Seitenwandungen zu verbinden. Eine solche Schutzscheibe hat den Vorteil, dass bereits bestehende
Hochdrucklampen mit erfindungsgemäßen Schutzscheiben ausgestattet werden können.
Obwohl die Erfindung vorstehend am Beispiel einer Hochdruckentladungslampe erläutert wurde, ist die Erfindung nicht auf diesen Lampentyp beschränkt. Vielmehr können die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei anderen Hochdrucklampentypen erzielt werden, beispielsweise bei Halogenglühlampen mit hohem Fülldruck.
Offenbart wird ein Sockel für eine Hochdrucklampe, der Seitenwandungen aufweist, die den Lampenkolben umschließen, derartige Seitenwandungen für einen Sockel, sowie eine Lampenanordnung mit einem solchen Sockel.