DE29824809U1

DE29824809U1 - Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor

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Publication number: DE29824809U1
Application number: DE29824809U
Authority: DE
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2002-10-10
Anticipated expiration: 2008-12-15
Also published as: EP0961900B1; US6300717B1; JP3498966B2; CN1252861A; DE69834903T2; WO1999032825A1; JP2000515311A; CN1095968C; EP0961900A1; DE69834903D1

Description

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Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor, wobei diese Einheit die nachfolgenden Elemente umfasst:

- einen Reflektorkörper mit einem Reflektorteil mit einer konkaven Oberfläche mit einer optischen Achse, und mit einem hohlen halsförmigen Teil und mit einem Licht ausstrahlenden Fenster, das die genannte optische Achse umgibt und mit dem genannten Reflektorkörper einen integralen Teil bildet;

- eine elektrische Lampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß, das vakuumdicht abgedichtet ist, wobei dieses Gefäß einen Hohlraum einschließt und einen ersten und einen zweiten einander gegenüberliegenden abgedichteten Endteil aufweist, ein elektrisches Element, das in dem Hohlraum vorgesehen ist und betreffende Stromleiter, die mit dem elektrischen Element verbunden sind, wobei dieses elektrische Element sich durch die genannten abgedichteten Endteile erstreckt und von dem Lampengefäß nach außen geht, wobei die elektrische Lampe mit dem ersten Endteil innerhalb des halsförmigen Teils in dem Reflektorkörper befestigt ist, während der Hohlraum sich innerhalb des reflektierenden Teils befindet und das elektrische Element auf der optischen Achse liegt.

Eine ähnliche Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor ist aus EP 0 595 412 bekannt.

Die bekannte Lampe samt Reflektor kann für Projektionszwecke, die Filmoder Diaprojektion, aber auch in Projektionsfernsehgeräten benutzt werden. Bei diesen Projektions-Fernsehgeräten gibt es, ebenso wie bei Film- und Diaprojektion, in einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse des Reflektors einen das Licht übertragenden Bildträger, beispielsweise einen LCD-Schirm oder einen DMD-Schirm (Digital Mirror Device). Derartige Bildträger sind im Allgemeinen rechteckig, beispielsweise mit einem Seitenverhältnis von 4:3 oder 16:9.

Es ist nun u.a. eine Aufgabe der Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor den Bildträger im wesentlichen einheitlich hell zu beleuchten, so dass ein optisches System, das eine Projektionslinse enthalten kann, das Bild hell und einheitlich auf einem Schirm zum Betrachten wiedergeben kann.

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Die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung kann aber durch eine nicht einwandfreie Positionierung der Einheit in dem optischen System beeinträchtigt werden. Die Ausrichtung der Einheit in dem optischen System erfolgt im Allgemeinen dadurch, dass eine transparente Platte, die den Reflektor absperrt, gegen eine Bezugsfläche des optischen Systems gedrückt wird. Während dieses Vorgangs können auf der transparenten Platte Kratzer entstehen, die für die Klarheit der Beleuchtung beeinträchtigend sind. Wenn es keine transparente Platte gibt, erfolgt die Ausrichtung mit Hilfe eines Anpressrandes auf der Seite des Licht ausstrahlenden Fensters. Nachteilig für die Ausrichtung mit Hilfe der transparenten Platte und/oder des Anpressrandes ist, dass sie flach sein müssen, weil sonst die Orientierung der Einheit gegenüber der Bezugsfläche im optischen System variieren kann.

Die Positionierung der Einheit in dem optischen System erfordert einen bestimmten Spielraum zum Manövrieren. Die Einheit kann ihre Lage in dem optischen System ändern, beispielsweise durch Unterschiede in der Ausdehnung bei hohen Betriebstemperaturen, weil es, wenn die Einheit fest in dem optischen System angeordnet ist, möglich ist, dass eine Verlagerung in einer Ebene quer zu der optischen Achse der Einheit auftritt. Dieser Spielraum kann im Betrieb der Vorrichtung zu einer ungünstigen Situation führen, wobei die optische Achse der Einheit und die des optischen Systems nicht länger zusammentreffen, was einen nachteiligen Effekt auf die Klarheit und auf den Grad der Gleichmäßigkeit der Beleuchtung hat.

Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Einheit bestehend aus einer Lampe und einem Reflektor der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei die genannten nachteiligen Effekte weitgehend eliminiert sind.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch erfüllt, dass der Reflektorkörper auf der Seite des Licht ausstrahlenden Fensters, das von der reflektierenden Oberfläche abgewandt ist, Vorsprünge hat.

Der Vorteil der Vorsprünge an dem Reflektorkörper ist, dass die Positionierung der Einheit in dem optischen System der Vorrichtung äußerst genau ist. Dadurch, dass die Vorsprünge leicht kegelförmig ausgebildet werden, können sie auf einfache Weise in den Aussparungen des Reflektorsystems untergebracht werden und haben einen selbst ausrichtenden Effekt. Das Positionieren der Einheit in dem optischen System ist auf diese Weise einfach und genau, indem auf den Anpressrand des Reflektorkörpers Druck ausgeübt wird. Außerdem wird dadurch erreicht, dass eine Verlagerung quer zu der optischen Achse kaum noch möglich ist.

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Es ist bekannt, dass drei Punkte immer eine Ebene definieren. Dadurch, dass drei Vorsprünge verwendet werden, wenn die Einheit ausgerichtet wird, liegen sie immer in einer Ebene und es kann keine Änderung der Orientierung auftreten, wobei diese Änderung der Orientierung auftritt, wenn die transparente Platte und/oder der Anpressrand auch ausgerichtet wird. Da die Vorsprünge als Bezugselemente benutzt werden können, wenn die elektrische Lampe samt Reflektor am Fließband zusammengebaut werden, wird eine einwandfreie Positionierung automatisch erzielt, wenn diese Vorsprünge in derselben Orientierung benutzt werden, wenn die Einheit in das optische System eingefügt wird. Die zwei oben genannten Vorteile führen zu einer besser ausgerichteten Einheit und zu einem besser ausgerichteten optischen System, so dass die Helligkeit und die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung wesentlich verbessert werden.

Durch die Tatsache, dass der Reflektorkörper in Richtung des Licht

ausstrahlenden Fensters kegelförmig ist, wodurch dieser Körper Seitenflächen hat und dafür sorgt, dass die Einheit in Vorderansicht eine im wesentlichen rechteckige Form hat, hat die Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor eine relativ geringe Einbauhöhe. Diese geringe Einbauhöhe ist wichtig für die Verwendung der Einheit in kleinen tragbaren Einrichtungen. Ein kennzeichnendes Merkmal für diese Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor ist die relativ tiefe Positionierung der elektrischen Lampe in dem Hals des Reflektorkörpers, was durch die relativ kleine Brennweite des Reflektors, kombiniert mit einem sehr kurzen Licht ausstrahlenden Teil des elektrischen Elementes, beispielsweise 1,3 mm, sowie der geringfügigen Verengung in dem Halsteil möglich ist. Dadurch wird der größte Teil des erzeugten Lichtes reflektiert und auf effektive Weise vom hinteren Teil des Reflektors genutzt. Dies ist nur dann möglich, wenn die Positionierung der elektrischen Lampe in dem Reflektorkörper und dem optischen System sehr genau bestimmt wird, wozu die Verwendung von Vorsprüngen wesentlich ist. Wenn die Einheit zusammengebaut und ausgerichtet wird, können die Seitenflächen zum Bestimmen der Orientierung und zur weiteren Verbesserung der Positionierung benutzt werden. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich durch diese Maßnahmen eine wesentliche Steigerung der Klarheit der Beleuchtung um etwa 35% ergibt.

Es ist günstig für die Sicherheit der Einheit, wenn der Reflektorkörper durch eine transparente Platte abgeschlossen wird. Die kann vermeiden, dass entflammbare Gegenstände mit heißen Teilen der Lampe in Berührung kommen. Das Risiko einer Explosion des Lampengefäßes kann dadurch auch reduziert werden. Die transparente Platte kann mit Hilfe einer Klebmasse, beispielsweise Silikonleim, an dem Reflektorkörper

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befestigt werden. Auf alternative Weise kann die transparente Platte mit Hilfe mechanischer Mittel, beispielsweise eines mit einem Rand versehenen metallenen Ringes um den Reflektorkörper befestigt werden. Statt dessen kann auch ein Klemmring oder eine Anzahl Klemmen verwendet werden. Die transparente Platte kann auch eine optische Funktion haben, beispielsweise ein Farbkorrekturfilter oder eine positive Linse, beispielsweise um bei Projektion auf einen Schirm etwaige relativ kleine Randverluste zu vermeiden. Für eine konstante gute Positionierung der Einheit in einem optischen System ist es wesentlich, dass die transparente Platte die Funktion der Vorsprünge nicht stört. Dies wird dadurch erzielt, dass die transparente Platte in den Reflektorkörper versenkt wird, so dass die Vorsprünge nach wie vor von der transparenten Platte in Richtung der optischen Achse ragen.

Zwecks einer noch weiteren Verringerung der Einbauhöhe der Einheit wird der Anpressrand mit dem rechteckig geformten Reflektor durch Anpressflächen ersetzt, die sich an den Seiten der Vorsprünge befinden, der Richtung des Halsteils zugewandt. Zur Verstärkung der Vorsprünge sind diese in der Richtung des Halsteils längs der optischen Achse etwas verdickt. Die Ecken des rechteckig geformten Reflektors sind etwas gerundet. Eine Ecke bietet einer Anpressfläche Raum, ohne dass dadurch die Einbauhöhe und die reflektierende Oberfläche der Einheit beeinträchtigt werden. Andererseits verursacht das Fehlen des Anpressrandes, während die Einbauhöhe dieselbe geblieben ist, eine Vergrößerung der reflektierenden Oberfläche und folglich einen noch effizienteren Gebrauch des von der elektrischen Lampe erzeugten Lichtes.

Es ist günstig, wenn die transparente Platte an beiden Seiten eine antireflektierende Deckschicht erhält. Dadurch wird erzielt, dass Lichtverluste, verursacht durch Reflexion der betreffenden Fläche, die etwa 4% des eintreffenden Lichtes betragen können, reduziert oder nahezu vermieden werden. Eine Fläche kann eine Deckschicht aus einer S/4-Schicht eines Materials mit einer niedrigen Brechzahl haben, beispielsweise 1,38, wie MgF2. Auf alternative Weise kann eine Deckschicht aus zwei Schichten angebracht werden, wie beispielsweise eine S/4-Schicht, die eine hohe Brechzahl hat, beispielsweise &eegr; = 1,70, worauf sich eine Schicht mit einer niedrigen Brechzahl befindet. Es ist ebenfalls möglich, eine aus mehreren Lagen bestehende Deckschicht zu verwenden, wie beispielsweise S/4 mit &eegr; = 1,7, darauf eine S/2-Schicht mit &eegr; = 2,0 und darauf eine S/4-Schicht mit &eegr; = 1,38. S wird dann als eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich des Spektrums, beispielsweise in der Mitte des Spektrums gewählt.

Aus KR 9311373 ist eine rechteckig geformte Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor für Projektion aufrechteckige Schirme bekannt.

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Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden im Folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen: , Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform, teilweise weggeschnitten gemäß der Linie Ao-Ai und A0-A2, und

Fig. 3 eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform. In Fig. 1 ist ein Reflektorkörper 1 dargestellt, der eine im wesentlichen rechteckige Form hat. Eine transparente Platte 30 ist durch einen von Seitenflächen 25 gebildeten erhabenen Rand 27 eingeschlossen, der in den vier Ecken des Rechtecks in Vorsprünge 22 übergeht. Durch die transparente Platte 30 hindurch ist eine reflektierende Fläche 3 sichtbar, die in der Mitte eine elektrische Lampe 10 mit einem Stromleiter 17 aufweist.

In Fig. 2 haben die Teile, die denen aus Fig. 1 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen. In Fig. 2 hat die Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor einen Reflektorkörper 1, in Vorderansicht rechteckig, und einen Reflektorteil 2 mit einer konkaven, beispielsweise als Paraboloid gekrümmten reflektierenden Fläche 3 mit einer optischen Achse 4, und einen hohlen halsförmigen Teil 5, der die genannte optische Achse umgibt und mit dem genannten Reflektorkörper einen integralen Teil bildet. Bei einer anderen Ausführungsform kann aber die Oberfläche 3 als Ellipsoid ausgebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der Reflektorkörper 1 aus Glas hergestellt und hat eine Metalldeckschicht, beispielsweise eine Aluminiumdeckschicht als Reflektorelement. Der Körper 1 kann aber aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Die Einheit hat ebenfalls eine elektrische Lampe 10 mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß 11, beispielsweise aus Quarzglas, vakuumdicht abgedichtet, das einen Hohlraum 12 umschließt, in dem ein elektrisches Element 13, in der Figur ein Elektrodenpaar, mit einem leuchtenden Teil 8 (beispielsweise einem 1,3 mm Entladungsbogen) angeordnet ist. Das in der elektrischen Lampe 10 erzeugte Licht wird entweder direkt oder durch Reflexion an der reflektierenden Fläche 3 durch das Lichtemissionsfenster 28 hindurch ausgestrahlt.

Das Lampengefäß hat einen ersten 14 und einen zweiten Endteil 15, die einander jeweils gegenüberliegen, mit einer Abdichtung, durch die sich ein jeweiliger Stromleiter 16, 17 erstreckt, der mit dem elektrischen Element 13 verbunden ist und sich von dem Lampengefäß 11 nach außen erstreckt. Die dargestellte Lampe ist eine Hochdruck-Quecksilberentladungslampe, die im Betrieb einen Druck von etwa 175 Bar oder mehr hat. Das Lampengefäß enthält nebst Quecksilber ein Edelgas, beispielsweise Argon und Brom.

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Die elektrische Lampe 10, die einen Leistungsverbrauch von etwa 70 bis 150 W hat, ist in der dargestellten Ausführungsform mit Hilfe von Kitt 19 in dem Refjektorkörper 1 befestigt. Der erste Endteil 14 befindet sich innerhalb des halsförmigen Teils 5, der Hohlraum 12 innerhalb des reflektierenden Teils 2 und das elektrische Element 13 auf der optischen Achse 4. Ein elektrischer Kontakt 21, mit dem ein Stromleiter 16 verbunden ist, ist mit Hilfe von Kitt 29 an dem halsförmigen Teil 5 des Reflektorkörpers 1 befestigt. Der Stromleiter 17 erstreckt sich von dem zweiten Endteil 15 durch den Reflektorteil 2 nach außen und ist dort mit einem Kontaktelement 9 verbunden.

Der halsförmige Teil hat innen einen verengten Teil 6, der in die reflektierende Fläche 3 übergeht und sich innen von dem verengten Teil kegelförmig in Richtung des elektrischen Kontaktes 21 weitet. Die dargestellte Lampe 10 strahlt Licht in einem Winkel von + 45° zu der Senkrechten auf der Entladungsstrecke aus. Wegen des verengten Teils wird nahezu das gesamte erzeugte Licht in Richtung der reflektierenden Fläche 3 gelenkt, wo die als Paraboloid gekrümmt ist und nicht durch den gerundeten Teil, der in den halsförmigen Teil übergeht, verformt wird.

Der dargestellte Reflektorkörper 1 ist durch eine transparente Platte 30 abgeschlossen, die mit Kitt 39 befestigt ist, bündig zu einem Vorsprung 22 eingelassen ist und von einem erhabenen Rand 27 von Seitenflächen 25 umgeben wird. Er könnte aber auch mit Hilfe anderer Mittel montiert sein, beispielsweise mit Hilfe eines Metallringes. Der Vorsprung 22 hat eine Anpressfläche 23 an einer Seite, die der reflektierenden Fläche 3 zugewandt ist. Die transparente Platte 30 in der Figur hat eine antireflektierende Deckschicht 31.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Einheit mit einem kreisrunden Reflektorkörper 1. Teile, die denen aus den Fig. 1 und 2 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine transparente Platte 30 ist von einem erhabenen Rand 27 umgeben und an dem erhabenen Rand 27 gibt es drei Vorsprünge 22. Ein Anpressrand 24 umgibt den erhabenen Rand 27 mit Vorsprüngen 22. Durch die transparente Platte 30 hindurch ist die reflektierende Fläche 3 sichtbar, die in der Mitte die elektrische Lampe 10 mit dem Stromleiter 17 aufweist.

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Claims

1. Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor, wobei diese Einheit die nachfolgenden Elemente umfasst:

- einen Reflektorkörper (1) mit einem Reflektorteil (2) mit einer konkaven reflektierenden Oberfläche (3) mit einer optischen Achse (4), und mit einem hohlen, halsförmigen Teil (5) und mit einem Licht ausstrahlenden Fenster (28), das die genannte optische Achse umgibt und mit dem genannten Reflektorkörper einen integralen Teil bildet;

- eine elektrische Lampe (10) mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß (11), das vakuumdicht abgedichtet ist, wobei dieses Gefäß einen Hohlraum (12) einschließt und einen ersten (14) und einen zweiten (15) einander gegenüberliegenden abgedichteten Endteil, ein im Hohlraum (12) angeordnetes elektrisches Element (13) und jeweilige mit dem elektrischen Element (13) verbundene Stromleiter (16, 17), die sich durch die genannten abgedichteten Endteile vom Lampengefäß (11) nach außen erstrecken, aufweist, wobei die elektrische Lampe (10) mit dem ersten Endteil (14) innerhalb des halsförmigen Teils (5) in dem Reflektorkörper (1) befestigt ist, während der Hohlraum (12) sich innerhalb des reflektierenden Teils (2) befindet und das elektrische Element (13) auf der optischen Achse (4) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektorkörper (1) auf der Seite des Licht ausstrahlenden Fensters (28), die von der reflektierenden Fläche abgewandt ist, Vorsprünge (22) aufweist.

2. Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektorkörper (1) in einem Schnitt quer zu der optischen Achse (4) an der Stelle des Licht ausstrahlenden Fensters (28) eine rechteckige Form hat.

3. Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektorkörper (1) durch eine transparente Platte (30) abgeschlossen ist, während die Vorsprünge (22) nach wie vor von der transparenten Platte (30) längs der optischen Achse (4) vorragen.

4. Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (22) an der Seite, die von der reflektierenden Fläche abgewandt ist, eine Anpressfläche (23) haben.,

5. Einheit aus einer elektrischen Lampe und einem Reflektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Platte (30) eine antireflektierende Deckschicht (31) hat.