CN1881522A - 一种具有辅助反射装置的高压气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有辅助反射装置的高压气体放电灯，包括有反射罩、放电灯管、辅助反射镜及冷却装置；其中放电灯管插设于反射罩的颈部，并使其放电区域位于反射罩内侧；辅助反射镜具有一辅助反射面及一穿孔，辅助反射镜以穿孔套设于放电灯管，同时将辅助反射面朝向放电区域及反射罩内侧，利用辅助反射面将放电区域发出的无效光反射回反射罩，形成可利用的有效光，以提高高压气体放电灯的亮度；而冷却装置用以产生一冷却气流，对放电灯管及辅助反射镜进行冷却，使放电灯管及辅助反射镜的温度都能维持在其工作温度上限之下，延长工作寿命。

Description

一种具有辅助反射装置的高压气体放电灯

技术领域

本发明涉及高压气体放电灯，特别是涉及一种高压气体放电灯的辅助反射装置，用以强化反射罩的反射效果，以提高有效光强度。

背景技术

请参照图1所示，高压气体放电灯大致可分为三个部分：反射罩1、放电灯管2及前灯盖玻璃3。反射罩1的内侧形成一椭圆面或抛物面的反射面1a，而放电灯管2则固定于反射罩的轴线上，并使球壳状的放电区域2a位于反射面1a的焦点上。前灯盖玻璃3则放置于反射罩1前方，滤除红外光及紫外光等不可见光谱，仅供可见光通过。

放电灯管2由放电区域2a进行放光，其光线朝向不特定方向投射，因此需利用反射罩1进一步反射光线，使光线改变前进方向，集中朝向前方投射。但是由于反射罩1的前侧壁需为开放状态以供光线通过，因此放电区域2a的前半部所发出的光线，并无法落在反射面1a上，使得这一部分的光线发散，无法朝向预定方向投射，形成无法利用的无效光A，使得放电灯管2产生的光线无法完全应用于需要指向性光源的场合，此一无效光的比例，往往会达到放电灯管2整体放光量的20％至30％，影响放电灯管2的使用效率。

以投影机所需的光源为例，实际上放电灯管2所产生的光线，有部分比例是在投影机内部发散，而无法投射于光学镜头上，而为了提高高压气体放电灯的亮度，加强投影的亮度及对比效果，只有提高放电灯管2放光强度一途。然而，提高放光强度代表着必须提高放电灯管2的工作温度，但是提高工作温度产生两个问题：

其一：放电灯管2本身具有一工作温度上限，无法不受限制地提高工作温度，以制作放电灯管2外壳的石英玻璃为例，其安全使用温度在1050℃以下，而放电区域2a内的钨丝电极软化点约在3400℃，放光过程中，必须使外壳温度维持在石英玻璃的安全使用温度以下，而电极的温度也必须维持在软化点以下；

其二：提高工作温度除了影响放电灯管2的工作寿命之外，也会对反射罩1造成影响，反射罩1本身会因为热应力或热震效应而碎裂，反射面1a上的反射镀膜层受高温影响也容易脱落，使去反光效果；要提高反射罩1及反射镀膜层所能承受的温度，往往必须耗费高额成本，然而其所产生的效益(放光强度提高的比例)，却远低于成本的增加，不符合经济效益。

在不提高放光强度的前提下，可在放电灯管前方设置一反射装置，将无效光反射回反射罩上，使原本无法使用的无效光形成有效光，而直接提高放光强度。

目前采用的方法是在放电灯管的前段加装小型反射镜，利用小型反射镜的抛物面或椭圆面可以将无效光反射回到反射罩，使无效光也能通过反射罩的反射朝向预定方向前进形成有效光，不需提高放电灯管的放光强度，就能提高高压气体放电灯的亮度。然而放电灯管放光时所产生的高温，仍会对小型反射镜产生影响，特别是小型反射镜位于反射罩内部，且非常接近(甚至是直接接触)放电灯管，直接受到放电灯管的加热产生高温。在高温下小型反射镜容易发生变形，使反射面的焦点位移，无法将无效光反射至正确方向。并由于通过辅助反射罩所反射的光束将必需再通过原气体放电灯的光弧位置，气体放电灯必需额外增加一次强烈光束通过所造成的温升，对于气体放电灯的寿命有极大的损伤。此外现有的反射镀膜层通常只能承受低于400℃的高温，超过此一高温则反射镀膜层与反射镜材质就会出现变质、脱落等现象，而失去反光效果。如若辅助反射罩使用金属亮面材料制成，也会因热而产生变形、失焦的负面结果。因此为了提高小型反射镜与气体放电灯的工作寿命，反而必须耗费高成本，缺乏经济效益。因此为增加放电灯组的集光、收光效率，就必须同时解决辅助反射罩的设计、安置与灯内各组件的冷却效率，本发明即为一有效的方法。

发明内容

现有的提高高压气体放电灯亮度的方法，是以提高放电灯管工作温度为主，然而提高放电灯管工作温度，却会使高压气体放电灯制造成本提高，且其工作寿命也会大幅降低。而加装小型反射镜反射无效光的方式，小型反射镜必须承受放电灯管放光时所产生的高温，极易出现变形导致焦点位移，或是反射镀膜层变质、脱落等问题。

因此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有辅助反射装置的高压气体放电灯，并利用一冷却装置冷却高压气体放电灯内部，延长用于反射无效光的辅助反射镜的工作寿命，可以在不改变放电灯管的放光强度及工作温度的条件下，将无效光转变为有效光，提高高压气体放电灯的亮度。

为了实现上述目的，本发明提供一种高压气体放电灯的辅助反射装置，包括有反射罩、放电灯管、辅助反射镜及冷却装置，利用冷却装置对反射罩内部进行直接冷却，使该辅助反射镜的温度维持在工作温度上限之下，以有效地将原本不会投射至反射罩的无效光，反射至反射罩上，以形成有效光，朝向预定方向前进。其中：反射罩的内侧面具有一呈现椭圆面或抛物面的主要反射面，此外，反射罩外侧具有一沿轴线向外突出的颈部，颈部中央开设有一穿设孔。放电灯管具有一放电区域，用以发出光线，该放电灯管的后端插设于该穿设孔中，使放电区域与放电灯管的前端位于反射罩内侧，且该放电区域位于主要反射面的焦点，此外，穿设孔与放电灯管之间，形成一气流信道，可供冷却气流由穿设孔内壁与放电灯管之间通过。辅助反射镜具有一辅助反射面及一穿孔，该辅助反射镜以该穿孔套设于该放电灯管的前段，同时将辅助反射面朝向该放电区域及该主要反射面，使得该辅助反射面可将放电区域发出的无效光反射至该主要反射面，再通过反射朝向反射罩前方投射，形成可利用的有效光，提高高压气体放电灯的亮度。而该冷却装置则包含有导流元件及气流产生装置，导流元件形成一凹设部，用以将导流元件覆盖于反射罩的颈部，导流元件的侧边设有一通气孔，连通导流元件外部及凹设部，利用气流产生装置对通气孔进行吹气或抽气，可带动一冷却气流通过通气孔及气流信道，对反射罩内部进行冷却，使气体放电灯表面温度与辅助反射镜的温度维持在其工作温度上限之下，不致出现软化变形，造成焦点位移的现象，或是反射面镀膜层变质脱落的问题，延长工作寿命，有效发挥提高加强亮度的功效。

本发明的功效在于，辅助反射镜可将原本无法应用的无效光再度反射至反射罩上，形成有效光，朝预定方向投射，可再不改变放电灯管的放光强度的情况下，就能有效提高高压气体放电灯的亮度，不需提高放电灯管的工作温度，使放电灯管及反射罩的工作寿命不受影响，并降低提高亮度所需耗费的成本。而冷却装置可由反射罩外部导入冷却气流，直接对辅助反射镜进行冷却，保护辅助反射镜不受放电灯管产生的高温破坏，可维持辅助反射镜的寿命，维持提高亮度的效果。

本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技术者了解本发明的技术内容并据以实施，且任何与本发明的优点及目的可轻易从本发明书所揭露的内容、申请专利范围及图式中理解。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有技术的高压气体放电灯的剖面示意图；

图2为本发明较佳实施例的剖面分解示意图；

图3为本发明的应用示意图；

图4及图5为本发明较佳实施例的剖面示意图；及

图6及图7为本发明另一较佳实施例的剖面示意图。

其中，附图标记：

1    反射罩

1a   反射面

2    放电灯管

2a   放电区域

3    前灯盖玻璃

10   反射罩

11   主要反射面

12   颈部

13   穿设孔

14   气隙

20   前灯盖玻璃

30   放电灯管

31   放电区域

40   辅助反射镜

41   辅助反射面

42   固定部

43   穿孔

44   陶瓷膏或陶瓷水泥

50   冷却装置

51   导流元件

511  凹设部

512  通气孔

52   气流产生装置

60   冷却装置

61   导流元件

612  通气孔

613  导管

62   气流产生装置

A    无效光

B    有效光

具体实施方式

请参阅图2及图3所示，为本发明一较佳实施例所提供的一种具有辅助反射装置的高压气体放电灯，可将放电灯管产生的无效光加以反射，改变其投射路径，而形成有效光，以提高高压气体放电灯组的照明效果。

本发明具有辅助反射装置的高压气体放电灯包含有：反射罩10、前灯盖玻璃20、放电灯管30、辅助反射镜40及冷却装置50。

其中反射罩10的内侧面形成一主要反射面11，该主要反射面11通常呈现抛物面或椭圆面形态。而反射罩10的外侧面，对应于轴线位置形成一向外突出的颈部12(Neck)，颈部12的中心轴线则具有一穿设孔13。前灯盖玻璃20则覆盖于反射罩10前侧，用以过滤红外光及紫外光等不可见光谱，只供可见光通过。而反射罩10前侧与前灯盖玻璃20连接处，具有微小间隙，形成气隙14(Air Gap)，此气隙也可为反射罩10前侧所开的孔隙，可供气体通过，使空气流通反射罩10内外。

而放电灯管30可概分为前段、中段及后段，其中放电灯管的30中段形成一个球状面或椭圆状的放电区域31，放电灯管30的电极则位于此一放电区域31，通过电子式控制线路激发电极与放电区域31内部填充成分，形成电弧放光，并朝不特定方向发散的光线。放电灯管30的后段则放置于反射罩10的穿设孔13中，穿设孔13的内径略大于放电灯管30的外径，使穿设孔13与放电灯管30之间形成一气流信道，而放电灯管30则是以陶瓷膏或陶瓷水泥等固定手段加以固定，耐温陶瓷水泥或陶瓷膏的涂布需符合冷却气流设计的原则，并预留一定孔隙供冷却气流通过。放电灯管30的前段及放电区域31对应于主要反射面11，且放电区域31位于主要反射面11的焦点，以将放电区域31所放出的光线通过反射后，朝向反射罩10的前方投射。

辅助反射镜40具备一个球状面或椭圆状的辅助反射面41，而其外部对应于轴线形成一突出的固定部42，辅助反射面41的中心则开设有一穿孔43，贯穿该固定部41，且穿孔43的内径略大于放电灯管30的前段的外径。辅助反射镜40可利用穿孔43将固定部42套设于该放电灯管30的前段，使辅助反射面40朝向主要反射面11及放电区域31，并调整辅助反射镜40的位置，使辅助反射面41的焦点位于适当位置，将放电区域31前半侧所发出的无效光A反射到主要反射面11上，通过主要反射面11的反射改变光线前进路线，使原本的无效光A可以朝向反射罩11的前方投射，形成有效光B以提高高压气体放电灯的亮度。

装配辅助反射镜40的过程中，先在放电灯管30的前段预定位置预先涂布于放电灯管30的陶瓷膏或是陶瓷水泥44，再将辅助反射镜40套上，使固定部42位于陶瓷膏或是陶瓷水泥44，利用陶瓷膏或是陶瓷水泥44将辅助反射镜40固定在放电灯管30的前段，之后再将前灯盖玻璃20装设于反射罩10前方，即可完成辅助反射镜40的装配及高压气体放电灯的组装。此陶瓷膏或是陶瓷水泥44可发挥隔热效果，避免辅助反射镜40与放电灯管30直接接触，避免放电灯管30工作时的高温损坏辅助反射镜40，同时形成应力缓冲作用，避免高温时因为放电灯管30及辅助反射镜40膨胀系数差异过大，而互相挤压产生碎裂。

冷却装置50则可进一步产生一冷却气流，进入反射罩10内部，针对放电区域31及辅助反射镜40直接进行冷却。冷却装置50包含有导流元件51及气流冷却装置51，其中导流元件51包含有凹陷部511，用以将导流元件51覆盖于反射罩10的颈部12，导流元件51的侧面设有通气孔52。气流产生装置52则在导流元件51外部对应于通气孔52进行吹气或抽气，用以产生冷却气流通过通气孔52，以使冷却气流进入反射罩内部，对放电区域31及辅助反射镜40进行冷却。

本发明利用辅助反射镜40反射无效光A至反射罩10的主要反射面11，再由主要反射面11反射无效光A，使其朝向前方投射，转变为有效光B。放电灯管30放光时，放电区域31前半部所发出的光线不会投射到主要反射面11，因此这一部份的光线无法通过主要反射面11反射改变前进方向，而是朝不特定方向发散形成无效光A，无法作为集中照明之用。而本发明在放电区域31前方设置辅助反射镜40，此一无效光A会先投到辅助反射面41上，利用辅助反射面41将无效光A反射至反射罩10的主要反射面11上，然后通过主要反射面11反射此一无效光A并改变光线前进路径，使原本无法集中照明的无效光A也可朝向预定的方向前进，转变为有效光B，而加强高压气体放电灯的亮度，不需再提高放电灯管30的放光强度。在高压气体放电灯中，放电灯管30的工作温度会随着放光强度提高，使得反射罩10及放电灯管30的寿命降低，而在本发明中，辅助反射镜40可将原有的无效光A转变为有效光B，在不改变放电灯管30放光强度的前提下，直接提高高压气体放电灯的亮度，使放电灯管30可以维持较低的工作温度，延长放电灯管30及反射罩10的寿命。

请再参阅图4及图5所示，气流产生装置52可采取吹气或是吸气方式运转，使冷却气流由通气孔512进入导流元件51，通过位于颈部12的穿设孔13，对放电区域31及辅助反射40进行冷却，吸热后的热空气由气隙14离开；或是由气隙14将冷却气流吸入，吸热后的热空气通过颈部12的穿设孔13进入导流元件50，然后由通气孔512离开。此一冷却气流可流过反射罩10内璧、放电灯管30及辅助反射镜40，发挥冷却效果，使反射罩10、放电灯管30及辅助反射镜40都可维持在其工作温度范围之内，避免因为高温受损，再产生高亮度的情况下同时延长其工作寿命。

图6及图7所示，为另一种型态的冷却装置60，装设于反射罩10的颈部12。其中导流元件61的外部，设有一突出的导管613连接通气孔612，而气流产生装置62则安装于导管613的末端，以加强气流产生装置62的吹气或吸气效果。此外，固定放电灯管30的陶瓷膏或陶瓷水泥15，填充于放电灯管30及穿设孔13的下半部，使冷却气流只能由上半部通过，形成一上导孔型态，使对于放电区域31的冷却效果，仅集中于上半部，而不会对下半部过度冷却，造成汞蒸汽冷凝。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (4)

1、一种具有辅助反射装置的高压气体放电灯，其特征在于，包括有：

一反射罩，其内侧形成有一主要反射面，其外侧形成有一颈部，该颈部具有一穿设孔；

一放电灯管，其中段具有一放电区域，用以发出一光线，该放电灯管的后段穿置于该穿设孔，且该穿设孔的孔径大于该放电灯管的直径，使该穿设孔的孔壁与放电灯管间形成一气流信道，该放电区域则对应于该主要反射面；

一辅助反射镜，具有一辅助反射面及一穿孔，该辅助反射镜以该穿孔套于该放电灯管的前段上，且该辅助反射面朝向该放电区域及该主要反射面，该辅助反射面可将放电区域发出的光线反射至该主要反射面，再通过反射朝向反射罩前方投射；及

一冷却装置，包含一导流元件及一气流产生装置，该导流元件具有一通气孔及一凹陷部，该放电灯管的一端置于该凹陷部，该通气孔与该凹陷部相通，该气流产生装置，用以产生一冷却气流通过该通气孔，与该放电灯管及辅助反射镜形成热交换后，而将热量流排出。

2、根据权利要求1所述的具有辅助反射装置的高压气体放电灯，其特征在于，该放电灯管涂布有一陶瓷膏或陶瓷水泥，用以固定该辅助反射镜。

3、根据权利要求1所述的具有辅助反射装置的高压气体放电灯，其特征在于，该辅助反射镜的外部形成一突出的固定部，该穿孔贯穿该固定部，使该固定部套设于该放电灯管上。

4、根据权利要求1所述的具有辅助反射装置的高压气体放电灯，其特征在于，该放电灯管以陶瓷膏或陶瓷水泥固定于该穿设孔，并预留一孔隙供冷却气流通过。

Images