DE3915044C2 - Lichtquelle mit einer durch Mikrowellen angeregten elektrodenlosen Lampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtquelle mit einer durch Mikrowellen angeregten und drehbar angeordneten elektrodenlosen Lampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrodenlose Lampen, auf die sich die Erfindung bezieht, enthalten allgemein einen Lampenkolben, der ein plasmabilden­ des Medium enthält. Zum Betreiben der Lampen wird das Medium in dem Kolben mit Mikrowellen, Hochfrequenz oder einer anderen elektromagnetischen Energie angeregt, wodurch ein Plasma er­ zeugt wird, das Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Teil des Spektrums aussendet.

Es ist bekannt, daß elektrodenlose Lampen während des Betriebs eine große Wärmemenge auf den Kolben übertragen, und es hat sich gezeigt, daß die Wirksamkeit, mit der die Lampenkolben gekühlt werden können, beim gesamten Verhalten der Lampe ein einschränkender Faktor ist. Die Helligkeit, mit der die Ener­ gie von der Lampe abgestrahlt wird, nimmt mit der Energiedich­ te der Mikrowellen oder der anderen Energie im Lampenkolben zu, jedoch nimmt mit dem Anstieg der Energiedichte auch die Kolbentemperatur zu, wobei ein Punkt erreicht wird, an dem der Kolben schmilzt, wenn er nicht ausreichend gekühlt wird. Die mit der Lampe zu erreichende Helligkeit hängt letztendlich von der Kühlung ab. Selbst wenn eine Lampe bei einer gegebenen Kolbentemperatur zufriedenstellend arbeitet, bewirkt das Küh­ len des Kolbens eine beträchtliche Verlängerung seiner Lebens­ dauer.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen elektrodenloser Lampen sind in der US-PS 4 485 332 beschrieben. Die darin be­ schriebene Vorrichtung bewirkt ein Drehen des Lampenkolbens, während ein Kühlgasstrom über seine Außenfläche geleitet wird. Der Lampenkolben wird durch einen Elektromotor gedreht, dessen Welle an einem länglichen Schaft befestigt ist, der am Lampen­ kolben angebracht ist. Das äußere Ende des länglichen Schafts ist mit einer aus Metall bestehenden Verbindungshülse verse­ hen, die in eine Kupplung eingeklebt ist. Die Kupplung ist ihrerseits an der Motorwelle mittels einer Madenschraube oder einer Kugelrastvorrichtung befestigt.

Verbesserungen elektrodenloser Lampen erfordern eine Reduzie­ rung des Gesamtabstandes zwischen dem Motor und dem Lampenkol­ ben. Die Länge der Kombination aus der Verbindungshülse und dem Kopplungsschaft kann jedoch nicht beträchtlich herabge­ setzt werden.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Verbindung zwischen dem elektrodenlosen Lampenkolben und dem Antriebsmotor zu schaffen, die einen kompakten Aufbau dieser Komponenten ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird eine Lichtquelle mit einer durch Mikrowellen angeregten und drehbar angeordneten elektroden­ losen Lampe, die einen Lampenkolben und einen mit dem Lampenkolben einstückig verbundenen länglichen Schaft auf­ weist und mit einem Elektromotor, an dem der Schaft abnehm­ bar befestigt ist, geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schaft in eine hohle Motorwelle eingesetzt ist, wobei der Schaft eine radial verlaufende Nut aufweist, die auf einen radial verlaufenden Schlitz in der Motorwelle aus­ gerichtet ist und zur Befestigung eine Federdrahtklammer in Schlitz und Nut eingreift.

Die sich ergebende Struktur hat eine beträchtlich reduzierte Gesamtlänge, was einen kompakteren Aufbau ermöglicht. Außer­ dem ergeben sich eine Reduzierung der Anzahl der Kupplungs­ teile, ein tieferes Ineinandergreifen des Schafts und der Motorwelle sowie ein kraftschlüssiger Eingriff zwischen dem Schaft und der Welle. Das Austauschen des Lampenkolbens ist einfach, und es ergibt sich auch nach langem Gebrauch nur eine geringe Abnützung zwischen den Kupplungsteilen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 einen Teilschnitt einer elektrodenlosen Lampe, wobei die Verbindung eines Schafts mit der Welle eines Motors gemäß dem Stand der Technik; dargestellt ist,

Fig. 3 einen Schnitt der hohlen Motorwelle,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines zum Erfassen der hohlen Wel­ le von Fig. 3 geeigneten Schafts,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Ende des in Fig. 4 darge­ stellten Schafts und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Federklammer zum Befestigen des Schafts in der hohlen Welle.

Fig. 2 zeigt eine mikrowellengespeiste elektrodenlose Licht­ quelle mit einer bekannten Vorrichtung zum Verbinden eines Mo­ tors 31 mit einem Schaft 8. Die Lichtquelle 2 besteht aus ei­ nem kugelförmigen Lampenkolben 6 und einer kugelförmigen Mik­ rowellenkammer 4, in der der Lampenkolben angeordnet ist. Der Lampenkolben besteht typischerweise aus Quarz, während die Kammer aus einem leitenden Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt ist; der Lampenkolben wird mit Hilfe des Schafts 8 in der Mitte der Kammer gehalten. Die Kammer 4 weist für das Abstrahlen von Licht eine kreisförmige Öffnung 10 auf. Die Öffnung 10 ist mit einem leitenden Gitter 12 bedeckt, das die Mikrowellenenergie in der Kammer zurückhalten kann, während es das Austreten von ultraviolettem Licht gestattet, das vom Lam­ penkolben 6 abgestrahlt wird.

Der Lampenkolben 6 ist mit einem plasmabildenden Medium ge­ füllt, beispielsweise mit Quecksilber in einem Edelgas. Beim Erregen mit Mikrowellenenergie wird dieses Medium zu einem heißen Plasma, das ultraviolette Strahlung aussendet. Die Mik­ rowellenenergie wird von einem Magnetron 14 geliefert, das von einer elektrischen Stromversorgungseinheit 16 mit Energie ver­ sorgt wird. Die vom Magnetron ausgesendete Mikrowellenenergie wird über einen rechtwinkligen Wellenleiterabschnitt 20 in die Kammer 4 gekoppelt, wobei das Koppeln mittels einer Abstim­ mungs-Stichleitung 22 optimiert wird. Die Kammer 4 weist einen rechtwinkligen Schlitz 24 auf, durch die die Mikrowellenener­ gie in die Kammer eintritt und das Plasma im Lampenkolben 6 erregt.

Zum Drehen des Schafts 8 des Lampenkolbens ist ein Motor 31 vorgesehen. An der Kammeröffnung ist ein Flansch 26 angeord­ net, in dem sich eine Dichtung 27 befindet; dieser Flansch wird dadurch festgehalten, daß er an einem Ende an einer Git­ terträgerplatte 35 und am anderen Ende an Trägerstäben 36 be­ festigt ist, die längs der Kammer verlaufen.

Der Schaft 8 ist an einem Ende mit einer Verbindungshülse 28 versehen, die in einer zylindrischen Kupplung 29 beispielswei­ se durch Kleben befestigt ist, während die Motorwelle 30 am anderen Ende der Kupplung beispielsweise mit Hilfe einer Ma­ denschraube oder einer (nicht dargestellten) Kugelrastvorrich­ tung befestigt ist. Der Schaft 8 ist somit praktisch eine Ver­ längerung der Motorwelle 30. Der Motor ist am Flansch 32 be­ festigt, der seinerseits mit Hilfe von Haltepfosten 33 am Flansch 26 befestigt ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt; Teile, die Teilen der Ausführung von Fig. 2 gleichen, sind mit den entsprechenden Bezugszeichen gekenn­ zeichnet. Nach Fig. 1 ist der Lampenkolben 6' mit einem läng­ lichen Schaft 8' versehen, der seinerseits in einer hohlen Welle 60 des Motors 31' angebracht ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Schaft 8' an seinem abgewandten Ende 7 mittels einer Fe­ derklammer 50 befestigt, die sich durch einen Schlitz 61 in der hohlen Welle 60 und in eine Nut 41 am Schaft 8' erstreckt, wie aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen sind.

Der Ausdruck "abgewandtes Ende" für den Schaft 8' und die hoh­ le Welle 60 bezieht sich auf das vom kugelförmigen Lampenkol­ ben 6' am weitesten entfernt liegenden Ende.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt der hohlen Welle 60, wobei die Po­ sition des Schlitzes 61 in der Wand 62 nahe des abgewandten Endes der Welle zu erkennen ist.

Die Fig. 4 und 5 sind Schnitte des Schafts 8', in denen der Schlitz 41 und eine Schrägfläche 42 zu erkennen sind. Diese Schrägfläche ermöglicht ein einfaches Zusammenbauen des Schafts 8' mit der hohlen Welle 60 und den Eingriff der Feder­ klammer 50 in den Schlitz 61.

Fig. 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die U-förmige Federklammer 50, die einen gekrümmten Abschnitt 53 aufweist, der Schenkel 54, 55 miteinander verbindet. Der Schenkel 55 ist gemäß der Darstellung mit zwei 90°-Biegungen 51, 52 im Endbe­ reich versehen, damit das Ausmaß der Trennung der Schenkel 54, 55 eingeschränkt und dadurch ein unbeabsichtigtes Losen der Federklammer verhindert wird, wenn sie im Schlitz 61 der Welle 60 befestigt ist.

Nachdem die Erfindung beschrieben worden ist, werden im nach­ folgenden Beispiel weitere Einzelheiten veran­ schaulicht.

Beispiel

Es ist ein Synchronmotor mit 5 Watt vorgesehen, der für eine Drehzahl von 300 U/min bei 60 Hz ausgelegt ist und mit einer hohlen Welle versehen ist, deren Innendurchmesser 4 mm, deren Außendurchmesser 6,35 mm und dessen Länge 34,8 mm beträgt. In einem Abstand von 3 mm vom abgewandten Ende der Welle ist ein Schlitz mit einer Breite von 1,14 mm und einer Tiefe von 2,3 mm angebracht.

Ein Schaft für einen kugelförmigen Lampenkolben mit einer Län­ ge von etwa 15,24 cm und einem Durchmesser von 4 mm ist mit einer sich längs einer Sehne erstreckenden Nut versehen, deren Tiefe 0,76 mm beträgt und die im Abstand von 3,8 mm vom abge­ wandten Ende des Schafts entfernt ist. Eine Schrägfläche mit einem Winkel von 25° gegenüber der Horizontalen ist am abge­ wandten Ende des Schafts gemäß Fig. 4 und Fig. 5 angebracht.

Der Schaft sitzt mit Gleitsitz in der hohlen Welle, und er ist mit Hilfe einer Federklammer befestigt, die sich durch den Schlitz in der hohlen Welle und in die Nut im Schaft erstreckt, wodurch relative Axial- oder Drehbewegungen des Schafts bezüg­ lich der Welle verhindert werden.

Claims (4)

1. Lichtquelle mit einer durch Mikrowellen angeregten und drehbar angeordneten elektrodenlosen Lampe, die einen Lampenkolben und einen mit dem Lampenkolben einstückig ver­ bundenen länglichen Schaft aufweist und mit einem Elektro­ motor, an dem der Schaft abnehmbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8') in eine hohle Motorwelle (60) eingesetzt ist, wobei der Schaft (8') eine radial ver­ laufende Nut (41) aufweist, die auf einen radial verlaufen­ den Schlitz (61) in der Motorwelle (60) ausgerichtet ist und zur Befestigung eine Federdrahtklammer (50) in Schlitz (61) und Nut (41) eingreift.

2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8') eine distale Stirnfläche mit reduziertem Querschnitt aufweist, damit das Zusammenbauen der Lampe mit der hohlen Motorwelle (60) erleichtert wird.

3. Lichtquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8') mit einem Schrägflächenabschnitt (42) ver­ sehen ist, der sich von der Stirnfläche zur zylindrischen Mantelfläche des Schafts (8') erstreckt.

4. Lichtquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federklammer (50) einen im wesentlichen U-förmigen Draht mit ersten und zweiten Schen­ keln (54, 55) aufweist, wobei einer der Schenkel des U-för­ migen Drahts an einem Ende so umgebogen ist, daß die Tren­ nung der Schenkel (54, 55) eingeschränkt wird.