DE2709221A1

DE2709221A1 - Spiegelkondensorlampe

Info

Publication number: DE2709221A1
Application number: DE19772709221
Authority: DE
Inventors: Jozef Cyriel Isidoor Peeters
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1977-09-22
Also published as: BE852221A; NL7602483A; US4174487A; FR2344122A1; IT1076612B; GB1516609A; JPS52111288A

Description

Spiegelkondensorlampe

Die Erfindung betrifft eine Spiegelkondensorlampe, bestehend aus einem Glaskolben mit einer ein Inertgas aufweisenden Gasfüllung sowie einem rotationssymmetrisch gekrümmten, verspiegelten Wandteil und einem rotationssymmetrisch gekrümraten, durchsichtigen Wandteil, wobei auf der Schnittlinie beider gekrümmter Teile ein zylindrischer Wandteil mit einem vakuumdichten Verschluß zur Aufnahme der Stromzuleitungen herausragt, und einem Wolframglühkörper, der den im Lampenkolben liegenden Brennpunkt des verspiegelten Wandteils umgibt.

Derartige Lampen sind u.a. aus der DT-PS 1 023 525 bekannt. Sie dienen zur Verwendung in Schraalfilmprojektoren. Um den Lampen eine hohe Farbtemperatur und eine große Helligkeit zu geben, wird der Glühkörper derart entworfen, daß er im Betrieb eine sehr hohe Temperatur hat.

Um sowohl den Spiegel als auch das Lichtfenster der Lampe für die ganze Lebensdauer frei von Wolframablagerung zu halten, sind die bekannten Lampen mit einem domförmigen Teil versehen, der diametral gegenüber dem zylindrischen Wandteil liegt und in dem unter dem Einfluß der Konvektionsströme die Wolframablagerung konzentriert wird.

Durch die Größe des Lampenkolbens der bekannten Lampen und der damit zusammenhängenden geringen mechanischen Festigkeit kann darin nur ein niedriger Gasdruck herrschen. Dadurch und durch die hohe Temperatur des Glühkörpers beschränkt sich die Lebensdauer der bekannten Lampen auf 15 bis 25 Stunden.

Nicht nur bei Schmalfilmpro.jektionsgeräten sondern auch bei anderen Geräten, in denen Lichtquellen benutzt werden, wie Lesegeräte, V/agen u.dgl., neigt man zu einem gedrängteren Aufbau. Mit Lampen vom bekannten Typ ist es nicht möglich, dieses Ziel zu erreichen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spiegelkondensorlampen zu schaffen, mit denen die angestrebte Miniaturisierung von Geräten, in denen Lichtquellen benutzt werden, erreicht werden kann, und die ebenfalls bei einer zumindest gleichen GlUhkörpertemperatur eine längere Lebensdauer aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einer Spiegelkondensorlampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gasatmosphäre im Lampenkolben einen Druck über 1 Atmosphäre hat und Halogen enthält, der Lampenkolben aus einem halogenbeständigen Hartglas mit einem Erweichungspunkt von mindestens 50O⁰C besteht und die Innenseite der Wand des Lampenkolbens im Betrieb eine Temperatur annimmt, bei der Wolframhalogenverbindungen flüchtig sind.

Zwar ist es bekannt, daß Lampen mit einem Wolframhalogenzyklus in halogenbeständigem Hartglas ausgeführt werden können (siehe beispielsweise die US-PS 3 648 094 und 3 829 729)r aber diese Lampen haben alle, wie Halogenlampen in Quarzglas, einen zylindrischen Lampenkolben.

überraschenderweise hat es sich als möglich erwiesen, Lampen der oben beschriebenen, stark von der Zylinderfcrm abweichenden Form herzustellen, mit denen es einerseits möglich ist, das Fenster von Schmalfilmprojektionsgeräten vollständig und gleichmäßig zu beleuchten, während zum anderen die Innenwand des Lampenkolbens dennoch an allen Stellen eine Temperatur annimmt, bei der Volframhalogenverbindungen flüchtig sind, so daß eine Abschwärzung des Lampenkolbens vermieden wird. Die geringen Abmessungen der Lampe zum Erhalten der erforderlichen minimalen Wandtemperatur bringen es mit sich, daß hohe Fülldrüpke angewandt werden können, wodurch die Lampen eine längere Lebensdauer aufweisen und der Glühkörper höher belastet werden kann.

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Bei den erfindungsgemäßen Lampen ist der domförmige Teil des Lanpenkolbens überflüssig, da kein Platz vorgesehen zu werden braucht, an dem sich Wolfram ablagern kann, ohne daß die Lichtausbeute der Lampe dadurch nachteilig beeinflußt wird. Ein derartiger domförmiger Teil ist bei den neuen Lampen sogar unerwünscht, da die Wand des Lampenkolbens an dieser Stelle eine zu niedrige Temperatur - die Wandtemperatur muß an Jeder Stelle zumindest 200°C betragen - haben würde, um den Halogen-Wolfram-Zyklus ablaufen zu lassen, und ein derartiger domförmiger Teil die wirksame Oberfläche des verspiegelten Wandteils verkleinern würde.

Die Schnittlinie..des gekrümmten, verspiegelten Wandteils und des gekrümmten, durchsichtigen Wandteils ist daher nahezu kreisförmig außer an der Stelle des zylindrischen Wandteils.

Der zylindrische Teil des Lampenkolbens wird vorzugsweise möglichst kurz gewählt, d.h. nicht langer als zur Verwirklichung des vakuumdichten Verschlusses des Lampenkolbens notwendig ist. In der Regel beträgt die Länge des zylindrischen Teils des Lampenkolbens, gemessen zwischen der kreisförmigen Schnittlinie der gekrümmten Wandteile des Lampenkolbens und dem vakuumdichten Verschluß, höchstens 5 nun.

Ein Vorteil dieses Lampenaufbaus besteht darin, daß die Stromzuführungsdrähte in einer Richtung quer zum Strahlenbündel herausgeführt werden. Im Vergleich zu den^Reflektorlampen, bei denen die Strom<oileitungsdrähte längs der optischen Achse durch den Reflektor herausgeführt werden, bedeutet dies eine wesentliche Vergrößerung der wirksam reflektierenden Oberfläche.

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Erfindungsgemäße Lampen können nicht nur in Schmalfilmprojektoren benutzt werden sondern auch für die Projektion von 16-mm-Filmen, von Diapositiv-Mikroskopbeleuchtung, Mikroleseapparatur und für Wagen. Weiter können die Lampen als Spotlights, Fahrrad- und Mopedleuchten, Signallampen u.dgl. benutzt werden.

Lampen für die letztgenannten Anwendungen haben in der Regel einen paraboloidischen, verspiegelten Wandteil, während dieser Wandteil bei Lampen für die zuerst genannten Anwendungen häufig ellopsoidisch gekrümmt ist. Der durchsichtige Wandteil ist häufig sphärisch oder hyperboloidisch.

Die erfindungsgemäßen Lampen sind wesentlich kleiner als bekannte Lampen mit gleicher Leistung, so daß sie dem Gerätekonstrukteur viele Möglichkeiten hinsichtlich weitergehender Miniaturisierung bieten. Der Durchmesser der beschriebenen kreisförmigen Schnittlinie und die größte Abmessung quer zu dieser Linie liegen bei den Lampen in der Regel zwischen und 40 mm.

Der Lampenkolben wird aus halogenbeständigem Hartglas mit einem Erweichungspunkt von mindestens 500°C hergestellt. Als solches kommen primär Alkali-Alumino-Borosilikat-Gläser mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 31-37 χ 10" C~¹ bei 0-30O⁰C in Betracht. Diese Gläser enthalten 71 bis 81 Gewichtsprozent SiO₂, 12 bis 15 Gewichtsprozent BpO-,, 3 bis 5»5 Gewichtsprozent Ka₂O und 1,5.bis 2,5 Gewichtsprozent Al₂O, und sind u.a. unter dem Namen "Pyrex" im Handel erhältlich. Auch kann beispielsv/eise ein Glas benutzt werden, wie es in der oben erwähnten US-PS 3 829 729 beschrieben ist.

Der Lampenkolben kann beispielsweise dtirch Erwärmen eines einseitig geschlossenen Glasrohres und durch Ausblasen in einer Matrize in der gewünschten Form hergestellt werden.

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Dabei kann vorzugsweise auf der Schnittlinie beider gekrümmter Wandteile ein Pumpstengel angeordnet werden. Obgleich dieser am Ende des Produktionsganges derart abgeschmolzen werden kann, daß die Schnittlinie beider gekrümmter Wandteile außer an der Stelle, an der sich der zylindrische Wandteil befindet, nahezu kreisförmig ist, ist es weiter möglich, im Verschluß, beispielsweise in einer Quetschabdichtung, die sich im zylindrischen Teil des Lampenkolbens befindet, einen Pumpkanal offenzuhalten, der am Ende des Produktionsganges geschlossen wird.

Der verspiegelte Wandteil der Lampe weist in einer einfachen Ausführungsform eine Metallschicht auf, beispielsweise eine Silber- oder Aluminiumschicht an der Außenseite. Es ist jedoch auch möglich, daß dieser Wandteil einen Interferenzspiegel aufweist, so daß er sichtbare Strahlung reflektiert und Wärmestrahlung durchläßt.

Der durchsichtige Wandteil kann mit einem lichtdurchlässigen, Wärmestrahlung reflektierenden Filter ausgerüstet sein. In diesem Fall kann der andere gekrümmte Wandteil mit einer Metallschicht versehen sein. Ist der verspiegelte Wandteil ein Ellipsoid, so ist der durchsichtige Wandteil vorzugsweise hyperboloidisch gekrümmt.

Die Brennpunkte des verspiegelten und des durchsichtigen Wandteils läßt man vorzugsweise zusammenfallen.

Als Halogen für den Wolfram-Halogen-Zyklus wird Brom bevorzugt. Dieser Stoff kann als soloher, gegebenenfalls zusammen mit Wasserstoff, oder auch als Verbindung, beispielsweise Bromwasserstoff oder ein bromierter Kohlenwasserstoff, dosiert werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestell-

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ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Frontansicht einer Lampe in zweifacher Vergrößerung,

Fig. 2 einen Längsschnitt längs der Linie II-II.

Ein Hartglaslampenkolben 1 v/eist einen gekrümmten, durchsichtigen Wandteil 2 und einen gekrümmten Wandteil 3 auf, der mit einer spiegelnden Schicht 4 versehen ist. Auf der Schnittlinie beider gekrümmter Randteile befindet sich ein zylindrischer Teil 5, in dem sich eine Quetschabdichtung befindet. Durch diese Abdichtung sind Stromleiter 7 und 8 vakuumdicht hindurchgeführt. Ein Pumpkanal 9 ist außerhalb der Quetschabdichtung 6 bei 10 abgeschlossen. Die Stromleiter tragen einen Glühkörper 11, der den Brennpunkt des gekrümmten, verspiegelten Wandteils umgibt.

Beispiel

Ein.an einem Ende geschlossenes Hartglasrohr mit einem Außendurchmesser von 8 mm wurde in einer Matrize zu einem Lampenkolben^ für eine · erfindungsgemäße Lampe ausgeblasen. Der für die Verspiegelung bestimmte Wandteil 3 war ellipsoidisch gekrümmt. Die halbe Längsachse des Ellipsoids hatte eine Länge von 23,4 mm. Der halbe Brennpunktabstand betrug 14 mm. Der andere gekrümmte Wandteil 2, der als Lichtfenster dienen mußte, war hyperboloidisch gekrümmt; halber Abstand zwischen den Kuppen des Hyperboloids 8,4 mm, halber Brennpunktabstand - 14 mm. Die kreisförmige Schnittlinie dieser beiden gekrümmten Teile hatte einen Durchmesser von 30 mm. Die größte Abmessung des Lampenkolbens senkrecht zur kreisförmigen Schnittlinie betrug 15 mm.

Molybdänstromleiter 7, 8 mit einem Durchmesser von 400 /um wurden mit einer Glasperle durch Verschmelzen einer Kapillare

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(Innendurchmesser 420/um, Außendurchmesser 600/um) auf den Leitern 7, 8 versehen. Die Stromleiter wurden mit einem Wolframglühkörper 11 verbunden, wonach das Ganze so weit durch den zylindrischen Teil 5 in den Lampenkolben 1 hineingeschoben wurde, bis sich die zusammenfallenden Brennpunkte des ellipsoidisch und des hyperboloidisch gekrümmten Teils im Glühkörper 11 befanden. Die Längsachse des Glühkörpers wurde senkrecht zur optischen Achse des Lampenkolbens angeordnet. Nachdem zwischen den Stromleitern ein Glasröhrchen 9, in dem ein Metalldorn angeordnet war, in die öffnung des Lampenkolbens hineingeschoben war, wurde der Lampenkolben durch eine Quetschbearbeitung zum größten Teil geschlossen. Über die Pumpöffnung wurde nach Entfernung des Metalldornes der Lampenkolben evakuiert, und mit 3 Torr HBr und 3 atm Krypton gefüllt, wonach die Pumpöffnung 10 dichtgeschmolzen wurde.

Der ellipsoidisch gekrümmte Wandteil 3 wurde mit Silber verspiegelt und anschließend mit Aluminiumlack bedeckt. Die Lampe nahm bei 8 Volt eine Leistung von 50 Watt auf.

Das benutzte Glas hatte eine Zusammensetzung von 80,5 Gew.% SiO₂, 13 Gew.% B₂O,, 3,5 Gew.% Na₂O, 0,7 Gew.% K₂O und

2,3 Gew.% Al₂O,. Diese Lampe ist in den Figuren dargestellt.

In einer zweiten Ausführungsform wurde der hyperbolcidisch gekrümmte Wandteil an der Außenseite mit einem Wärmestrahlung reflektierenden Interferenzfilter bedeckt, das aus fünf Schichtenpaaren von ZnS und MgF₀ aufgebaut war. Die Pumpstengelabschmelzung befand sich bei dieser Lamps auf der nahezu kreisförmigen Schnittlinie des ellipsoidisehen und hyperboloidischen Wandteils, diametral gegenüber dem zylindrischen Teil des Lampenkolbens.

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Claims

UV. Philips'Gb^onn

Patentansprüche t

Spiegelkondensorlampe, bestehend aus einem Glas-6lben mit einer ein Inertgas aufweisenden Gasfüllung sov/ie einem rotationssymmetrisch gekrümmten, verspiegelten Wandteil und einem rotationssymmetrisch gekrümmten, durchsichtigen Wandteil, wobei auf der Schnittlinie beider gekrümmter Teile ein zylindrischer Wandteil mit einem vakuumdichten Verschluß zur Aufnahme der Stromzuleitungen herausragt, und einem Wolframglühkörper, der den im Lampenkolben liegenden Brennpunkt des verspiegelten Wandteils umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasatmosphäre im Lampenkolben (1) einen Druck über 1 Atmosphäre aufweist und Halogen enthält, der Lampenkolben aus halogenbeständigem Hartglas mit einem Erweichungspunkt von mindestens 500°C besteht und die Innenseite der Wand des Lampenkolbens im Betrieb eine Temperatur annimmt, bei der Wolframhalogenverbindungen flüchtig sind.
2. Spiegelkondensorlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie des gekrümmten, verspiegelten Wandteils (3) und des gekrümmten, durchsichtigen Wandteils (2) des Lainpenkolbens (1) außer an der Stelle des zylindrischen Wandteils (5) nahezu kreisförmig ist.

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ORIGINAL INSPECTED