-
Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, versehen mit einem
konkaven Reflektor, der eine Symmetrieachse hat, und einem Lichtaustrittsfenster,
das von einem umlaufenden Rand des Reflektors begrenzt wird, der
quer zu der Achse steht,
- – einem langgestreckten Körper, der
nahezu axial auf der Symmetrieachse angeordnet ist und in einer
Halterung gegenüber
dem Lichtaustrittsfenster untergebracht ist,
- – einer
axial positionierten Kappe, die als optisches Abschirmmittel dient,
das die Lichtquelle teilweise umgibt, um unreflektierte Lichtstrahlen abzufangen.
-
Eine
derartige Beleuchtungseinheit ist aus
EP
0336478 bekannt. Die Lichtquelle ist mit einem Außenkolben
versehen. Auf dem Außenkolben
ist an der dem Lichtaustrittsfenster zugewandten Seite eine für Licht
undurchlässige
Kappe angebracht. Die lichtundurchlässige Kappe auf ihrem Platz
zu halten, ist ein Problem, weil eine direkte Verbindung zwischen der
Kappe und dem Außenkolben
infolge der auftretenden großen
Temperaturunterschieden starken Spannungen ausgesetzt ist. Dies
führt in
der Praxis häufig
zu einem Versagen der Verbindung, so dass die Position der betreffenden
Kappe nicht mehr gewährleistet
ist. Das oben festgestellte Problem ist noch ernsthafter, wenn die
Lichtquelle mit Hilfe einer Hochdruck-Entladung realisiert wird.
Es zeigt sich, dass eine Kappe, die von einer dünnwandigen Metallbuchse gebildet
wird, welche klemmend über
den Außenkolben
geschoben wird, ebenfalls wegen der thermischen Spannungen nicht
zuverlässig
positioniert ist. Befestigung der Kappe am Reflektor mit Hilfe radialer
Befestigungsarme hat den Nachteil, dass die Befestigungsarme reflektiertes
Licht abfangen und so das vom Reflektor gebildete Lichtbündel stören.
-
Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine solche Lösung für das obige
Problem zu schaffen, dass die genannten Nachteile beseitigt werden. Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist die Beleuchtungseinheit erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass die Lichtquelle von einer Hülse umgeben ist, die ein dem
Lichtaustrittsfenster zugewandtes Ende hat, und die Kappe nahe dem
genannten Ende mit Hilfe eines an der Hülse angebrach ten Sicherungselementes über der
Hülse positioniert
ist. Eine Hülse
ist an sich als Schutzmittel für
den möglichen
Fall einer Explosion des Lampengefäßes bekannt. Insbesondere im Fall
einer Hochdruck-Entladung besteht ein Risiko, dass das Entladungsgefäß explodiert.
Die Hülse
ist vorzugsweise aus Glas gebildet, das gegen Temperaturen von zumindest
600°C beständig ist,
wie z. B. Hartglas, Quarzglas und Quarz, und wird am Ort der Halterung
an dem Reflektor befestigt. Am Ort eines Endes der Hülse ist
diese mit der Kappe mit einem zusammenarbeitenden Sicherungselement
versehen. Mit der Befestigung der Hülse am Reflektor am Ort der
Halterung wird erreicht, dass kein vom Reflektor reflektiertes Licht
abgefangen wird. Auch befindet sich der Reflektor in einem solchen
Abstand zur Lichtquelle, dass thermische Spannungen beträchtlich
reduziert werden. Dies wird in einer bevorzugten Ausführungsform,
in der der Reflektor aus Metall hergestellt ist, beispielsweise
Aluminium, noch verstärkt.
Ein solcher Reflektor begünstigt
den Wärmetransport
und daher den Temperaturausgleich.
-
Das
Sicherungselement ist vorzugsweise mittels Klemmung an der Hülse angebracht,
vorzugsweise mittels Federklemmung. In diesem Zusammenhang ist es
vorteilhaft, wenn in einer Außenfläche der
Hülse zumindest
eine Aussparung vorgesehen ist, in die ein Abschnitt des Sicherungselementes greift.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Beleuchtungseinheit ist die Kappe an der dem Lichtaustrittsfenster
zugewandten Seite mit einem Abschirmring versehen, der undurchlässig für Licht ist
und der sich über
einen Abstand d radial von der Lichtquelle weg erstreckt. Die Positionierung
des Abschirmrings macht es möglich,
eine Emission unreflektierten Lichtes wirksam zu verhindern, d.
h. desjenigen Lichtes, das aus dem zwischen der Kappe und der Halterung
liegenden Abschnitt der Lichtquelle stammt. Indem dem Sicherungselement
eine geeignete Form gegeben wird, ist es möglich, die Kappe über dem
Ende der Hülse
mit Hilfe des Abschirmrings zu sichern.
-
Vorzugsweise
ist der Abschirmring mit einem der Lichtquelle zugewandten Ringrand
versehen und ist das Sicherungselement mit einem laschenförmigen Element
versehen, das mit Federkraft radial von der Lichtquelle weg in den
Ringrand greift. Die Kappe kann dann leicht montiert werden, indem
die Kappe über
das Ende der Hülse
und über
das darauf angebrachte Sicherungselement geschoben wird, bis der Ringrand
des Abschirmrings über
das laschenförmige
Element greift. Die Kappe ist dann gegen eine in Bezug auf die Hülse entgegengesetzte
Bewegung gesichert. Um dafür
zu sorgen, dass die Kappe in einer definierten Position relativ
zu der Lichtquelle fixiert wird, ist die Kappe vorzugsweise mit
Mitteln versehen, die auf einem zu diesem Zweck entworfenen Abschnitt
der Hülse
lagern. Eine vorteilhafte Ausführungsform
ist, dass die Kappe auf dem Ende der Hülse lagert, beispielsweise
indem die Kappe an der Seite des Lichtaustrittsfensters mit einer
Bodenfläche versehen
ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist
die Kappe an der Seite des Lichtaustrittsfensters weitgehend offen
und mit zumindest einem geformten Abschnitt versehen, der radial
zur Lichtquelle hin gerichtet ist und der auf dem Ende der Hülse lagert. Wenn
die Kappe mit einer Bodenfläche
versehen ist, kann die Hülse
an ihrem Ende offen sein, ohne dass dies im Fall einer Explosion
der Lichtquelle zu erhöhten
Risiken führt.
Wenn die Kappe an der Seite des Lichtaustrittsfensters zum größten Teil
offen ist, ist es jedoch vorzuziehen, dass die Hülse an ihrem Ende geschlossen
ist.
-
Bei
einer alternativen Ausführungsform
greift das Sicherungselement mit einem Abschnitt in eine passende
Aussparung in der Hülse,
während
es gleichzeitig mit einem anderen Abschnitt in einer passenden Sicherungshalterung
der Kappe eingeschlossen ist. Vorzugsweise ist das Sicherungselement
so geformt, dass es einerseits mit Federkraft in die jeweilige Aussparung
in der Hülse
greift und andererseits mit Federkraft auf der Sicherungshalterung
ruht.
-
Die
Lichtquelle kann durch einen Glühkörper, beispielsweise
eine Glühwendel,
oder durch eine in einem Entladungsgefäß erzeugte Entladung gebildet sein.
Geeignete bevorzugte Entladungen sind Hochdruck-Natriumentladungen
und Halogenmetalldampf-Entladungen.
In beiden Fällen
ist das Entladungsgefäß vorzugsweise
aus einem Keramikmaterial gebildet, wobei dieser Begriff in der
vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen Saphir, dicht gesintertes
polykristallines Metalloxid, beispielsweise Aluminiumoxid, und dicht
gesintertes polykristallines Aluminiumnitrid bezeichnet. Wegen ihrer
hohen Lichtausbeute können
mit Hilfe solcher Entladungen sehr kompakte Lichtquellen hergestellt
werden, welche Lichtquellen wiederum sehr geeignet sind, kompakte
Abmessungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit
in Kombination mit günstigen Strahlenbündeleigenschaften
zu realisieren. Eine Halogenmetalldampf-Lichtquelle hat die günstigen Eigenschaften,
dass mit ihr sehr gute Farbeigenschaften realisiert werden können und
dass sie eine lange Lebensdauer hat.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Halterung
mit einem elektrischen Anschlusskontakt zum Anschließen einer
elektrischen Speisequelle versehen.
-
Der
Reflektor und die Lichtquelle sind vorzugsweise unlösbar zu
einer Lampe integriert, beispielsweise mittels Verbindungen mit
der Halterung.
-
Vorzugsweise
ist die Halterung nahe einer Verbindung mit der Lichtquelle und
der Hülse
mit einem Sicherungsmechanismus versehen. Dieser Mechanismus ist
vorzugsweise so ausgebildet, dass die Kopplung zwischen Halterung
und Reflektor einerseits und zwischen Lichtquelle und Hülse andererseits
trotz der Unterschiede in der Ausdehnung während des Betriebs der Lichtquelle
erhalten bleibt. Der Sicherungsmechanismus wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform
durch eine Einkerbung nahe einem Ende der Halterung gebildet. Sehr
geeignet ist eine Anordnung, bei der drei Einkerbungen in zueinander gleichem
Abstand auf dem Umfang des betreffenden Endes der Halterung vorgesehen
sind.
-
Die
Beleuchtungseinheit ist vorteilhafterweise mit einem Keramik-Sockel
versehen, der mittels Kitt mit der Lichtquelle verbunden ist, so
dass der Kitt ein wechselseitig sicherndes Mittel bildet.
-
Obengenannte
und weitere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit,
-
2A und
B Ansichten der Kappe und des Sicherungselementes zur Verwendung
in der Beleuchtungseinheit von 1,
-
3, 4,
und 5 alternative Formen der Hülse, Kappe und des Sicherungselementes
zur Verwendung in der Beleuchtungseinheit, und
-
6 eine
weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit.
-
In 1 ist
eine Beleuchtungseinheit 1 mit einem konkaven Reflektor 2 versehen,
der eine Symmetrieachse 3 hat, und einem Lichtaustrittsfenster 21,
das von einem umlaufenden Rand 20 des Reflektors begrenzt
wird, der quer zu der Achse steht, mit einer langgestreckten Lichtquelle 30,
die auf der Symmetrieachse nahezu symmetrisch axial angeordnet ist
und in einer Halterung 4 gegenüber dem Lichtaustrittsfenster
untergebracht ist, und mit einer als optisches Abschirmmittel dienenden,
axial positionierten Kappe 5, die die Lichtquelle teilweise
umgibt, um unreflektierte Lichtstrahlen abzufangen. Die Lichtquelle
ist von einer Hülse 60 umgeben,
die ein dem Lichtaustrittsfenster zugewandtes Ende 61 hat.
-
Die
Kappe ist über
der Hülse
nahe deren Ende mit Hilfe eines an der Hülse angebrachten Sicherungselementes 70 positioniert.
In der dargestellten Ausführungsform
wird die Lichtquelle von einem Keramik-Entladungsgefäß 31 gebildet,
das an jeweiligen axialen Endflächen 32, 33 mit äußeren Verschlussstopfen 320, 330 versehen
ist, zum Positionieren von Durchführelementen zu in dem Entladungsgefäß angeordneten
Elektroden, zwischen denen sich im Betriebszustand eine Entladung
erstreckt. Dies ist bei dem beschriebenen Beispiel eine Halogenmetalldampf-Entladung.
Das Entladungsgefäß ist in
einem Außenkolben 34 untergebracht.
Der Außenkolben 34,
die Hülse 60 und
der Reflektor 2 sind in dem beschriebenen Fall am Ort der
Halterung 4 unlösbar
miteinander verbunden. Der Reflektor und die Lichtquelle sind also
zu einer Halogenmetalldampflampe integriert worden.
-
Die
Hülse 60 ist
ein röhrenförmiger Körper aus
Hartglas, über
den am Ort des Endes 61 die Kappe 5 geschoben
worden ist. Die Kappe ist an der dem Lichtaustrittsfenster abgewandten
Seite mit einem Abschirmring 51 versehen, der sich über einen
Abstand d radial von der Lichtquelle weg erstreckt. Die Positionierung
des Abschirmrings verhindert wirksam eine Emission unreflektierten
Lichtes, d. h. desjenigen Lichtes, das aus dem zwischen der Kappe
und der Halterung liegenden Abschnitt der Lichtquelle stammt. Der
Abschirmring ist mit einem Ringrand 52 versehen, und das
Sicherungselement 70 ist mit einem laschenförmigen Element 71 versehen,
das unter Federkraft radial von der Lichtquelle weg in den Ringrand
greift. In einer Außenfläche 6 der
Hülse 60 ist
zumindest eine Aussparung 62 vorgesehen, in die unter Federkraft
ein Abschnitt des Sicherungselementes 70 greift.
-
2A und
B sind gesonderte Ansichten der Kappe bzw. des Sicherungselementes
gemäß der Erfindung. 2A zeigt
die Kappe 5 mit dem Abschirmring 51 sowohl in
Perspektiv- als auch in Querschnittsansicht. Der Ringrand 52 ist
in der letztgenannten Ansicht in einem Einsatz im Detail dargestellt.
Die Kappe ist mit einer Bodenfläche 53 versehen. 2B zeigt
eine geeignete Ausführungsform des
mit laschenförmigen
Elementen 71 versehenen Sicherungselementes 70 in
Perspektivansicht. Das Sicherungselement 70 ist ein umlaufender
federnder Körper 700 mit
einem Profil 701, mit dem drei Gruppen aus je vier laschenförmigen Elementen 71 in
nahezu gleichem gegenseitigen Abstand miteinander verbunden sind.
Im montierten Zustand wird das Profil 701 des federnden
Körpers 700 in
die passende Aussparung 62 in der Hülse 60 greifen.
-
3, 4,
und 5 sind Explosionsansichten unterschiedlicher Ausführungsformen
von Sicherungselementen für
zugehörige
unterschiedliche Ausführungsformen
der Hülse,
bei denen das Sicherungselement 70 mit seinen Segmenten
K, L, M teilweise in passende Aussparungen 62 in der Hülse 60 greift
und gleichzeitig mit anderen Segmenten KK, LL, MM in zugehörigen Sicherungshalterungen 510 der
Kappe 5 eingeschlossen ist. Die Sicherungshalterung ist
vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einerseits mit Federdruck
in die passende Aussparung in der Hülse greift und andererseits
unter Federkraft in der Sicherungshalterung ruht. In der dargestellten Ausführungsform
wird die Sicherungshalterung 510 als Teil des Abschirmrings 51 der
Kappe 5 gebildet.
-
Obwohl
die Segmente K, L, M, und KK, LL, MM in den dargestellten Ausführungsformen
in einer Ebene liegen, braucht dies nicht notwendigerweise der Fall
zu sein.
-
6 zeigt
eine weitere vorteilhafte Ausführungsform,
bei der die Halterung 4 mit einem Sockel 8 mit
elektrischen Anschlusskontakten zum Anschließen einer elektrischen Speisequelle
versehen ist.
-
Der
Reflektor und die Lichtquelle sind vorzugsweise unlösbar miteinander
verbunden, um eine Lampe zu bilden, vorzugsweise am Ort der Halterung 4.
-
In 6 ist
die Halterung 4 nahe einer Verbindung mit der Lichtquelle 34 und
der Hülse 60 mit einem
Sicherungsmechanismus 41 in Form einer Einkerbung nahe
einem Ende der Halterung 4 versehen. Diese Einkerbung ist
so geformt, dass die Kopplung zwischen dem Reflektor einerseits
und der Lichtquelle und Hülse
andererseits trotz Unterschieden in der Ausdehnung während des
Betriebs der Lichtquelle erhalten bleibt. Sehr günstig ist eine Situation, bei der
drei Einkerbungen 41 in zueinander gleichem Abstand auf
dem Umfang des betreffenden Endes der Halterung vorgesehen sind.
-
Der
Sockel 8, die Halterung 4 und die Hülse 60 sind
mit Hilfe eines Kitts 80 mit einer Abdichtung 341 der
Lichtquelle, beispielsweise in Form einer Quetschung, verbunden.
Der Sockel 8 ist mit einem Füllloch 81 und einem
Steigloch 811 versehen, um die noch flüssige Kittmasse bereitzustellen.
In an sich bekannter Weise wird die Kittmasse durch Erhitzen zu
Kitt 80 ausgehärtet,
wodurch die oben genannte Verbindung hergestellt wird. Indem ein
Füllumfang 82 für das Füllloch 81 gewählt wird,
der größer ist
als ein Austrittumfang 821, wird vorteilhafterweise erreicht, dass
der Kitt 80 im ausgehärteten
Zustand eine wechselseitig sichernde Befestigung bildet. Dies wird bei
der dargestellten Ausführungsform
dadurch realisiert, dass das Füllloch 81 im
Querschnitt einen konischen Verlauf hat. Die Sicherungswirkung wird
dadurch erhöht,
dass das Steigloch 811 auch einen koni schen Verlauf hat,
mit einem größten Durchmesser an
der der Halterung 4 abgewandten Seite.