專利名稱：冷卻弧光燈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常關(guān)于弧光燈，但也不排除用作移動(dòng)圖像投影儀的投影燈。
背景技術(shù)：
氙弧光燈在工作時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，為了使該燈得到可接受的壽命必須進(jìn)行冷卻。在空氣冷卻的投影儀中，燈位于燈罩中，必須給燈罩提供足夠的氣流以除去弧光燈產(chǎn)生的熱量。在美國專利No.5587750(Gibbon等)中公開一個(gè)具有氣冷氙弧光燈的投影儀的例子。該專利并未專門公開燈是如何冷卻的，但在附

圖1中(在46處)確實(shí)示出一根軟管，燈罩(42)的冷卻氣體通過該軟管從投影儀排出。這里公開Gibbon等的專利以供參考。
一個(gè)氙弧光燈通常具有封住在其之間放電的陰、陽極的玻璃罩。在罩中具有加壓的隋性氙氣。位于玻璃罩的燈泡中的陰、陽極處于相應(yīng)電極組件的相對(duì)端上。電極組件罩在該罩的同軸的圓柱部分內(nèi)，該圓柱部分從燈泡的相對(duì)方向延伸出來。因此，該燈具有由陰、陽極組件確定的軸。在一些應(yīng)用中，燈以其垂直軸(如±15°)定向，陽極通常在最上部，然而氙弧光燈也可安置成水平方向。
先有技術(shù)的描述本文包含幾個(gè)關(guān)于冷卻燈的建議的例子。在美國專利No.5721465(Roberts)中公開了具有改進(jìn)冷卻的投影儀的氙弧光燈。在美國專利No.5369557(Ronney)中公開了裝有氙弧光燈的探照燈。
美國專利No.4630182(Moroi等)提供一種冷卻短弧光水銀燈的建議，短弧光水銀燈與氙弧光燈不同，它沒有陰極和陽極，工作時(shí)燈的方向要求也不嚴(yán)格。
其它的一些公開燈的冷卻的專利的例子是美國專利Nos.5091835(Malek等)和5458505(Prager)。
發(fā)明概述本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在氣冷弧光燈中，必須提供足夠的氣流來除去由燈產(chǎn)生的熱量，氣流在燈泡上方的特性也是很重要的，它可影響燈的性能。如果氣流太大，在燈泡本身內(nèi)會(huì)產(chǎn)生氣體(氙氣)渦流，使電弧不穩(wěn)定。在投影燈的情況下，該不穩(wěn)定在投影屏上可以看到令人討厭的閃爍。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣流如果不均勻地分布在燈泡表面上方，也可使電弧不穩(wěn)定和閃爍。
如果燈垂直定向(通常陽極在上)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)電弧具有高頻漂移的傾向，這會(huì)在投影屏上產(chǎn)生很大的閃爍。為此有人提出嚴(yán)格地精確控制燈上的氣流。
因此，本發(fā)明的目的在于解決與移動(dòng)圖像的投影儀孤光燈和總的弧光燈有關(guān)的上述問題。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種冷卻弧光燈的方法，該弧光燈具有同軸的陽極端部分和陰極端部分，還具有在上述端部分之間包括一燈泡的玻璃罩。該方法包括用包括燈的端部分的一個(gè)護(hù)罩的支撐裝置來支撐燈罩中燈的端部分中的一個(gè)。該護(hù)罩提供了圍繞燈的端部分的環(huán)形空氣空間，并具有冷卻空氣的入口和導(dǎo)向罩子的燈泡的環(huán)形空氣出口。使冷卻空氣從護(hù)罩入口通過護(hù)罩流到護(hù)罩出口，離開出口的空氣像環(huán)狀氣流那樣流過燈泡，從而冷卻該燈。
本發(fā)明還提供了一種弧光燈組件，它包括上述形式的燈和燈罩，燈罩包括聚光器和一個(gè)開口，由聚光器反射的燈光通過該開口離開燈罩。燈罩具有冷卻空氣的入口和出口，一個(gè)電風(fēng)扇使入口和出口之間的空氣流動(dòng)。該組件包括燈支撐件，燈支撐件用來支撐燈的相應(yīng)的端部分，使燈相對(duì)于聚光器恰當(dāng)定位。一個(gè)燈支撐件包括用于燈的相關(guān)端部分的護(hù)罩，該護(hù)罩提供圍繞燈的端部分的環(huán)形空氣空間。護(hù)罩具有冷卻空氣的入口和導(dǎo)向燈罩的燈泡的環(huán)形空氣出口。通向燈罩的冷卻空氣入口與通向護(hù)罩的空氣入口聯(lián)通，燈罩的冷卻空氣出口位于遠(yuǎn)離護(hù)罩的位置，從而在使用時(shí)冷卻空氣流過護(hù)罩，并像在燈泡上流過的環(huán)狀氣流那樣離開護(hù)罩出口，從而冷卻該燈。
正如前面指出的，本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)精確控制流過燈泡的表面的冷卻空氣對(duì)電弧的穩(wěn)定性來說是很關(guān)鍵的。護(hù)罩和燈的端部分(通常是陽極端)之間的環(huán)形空氣間隙產(chǎn)生傾向于“附著”到燈泡表面的一“塊”層狀空氣流，由此提供了有效的冷卻。在實(shí)踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)投影燈罩來說，僅用一個(gè)冷卻風(fēng)扇是必需的，這樣做氣流可被精確控制從而提供合適的冷卻，同時(shí)能避免過量的氣流(它會(huì)導(dǎo)致不希望出現(xiàn)的電弧移動(dòng))。
護(hù)罩最好由從燈罩壁朝內(nèi)延伸的一根支撐臂支撐。該臂是中空的、并在其一端與護(hù)罩的空氣入口聯(lián)通，通到燈罩的空氣入口在其相對(duì)的一端。于是冷卻空氣沿臂流入護(hù)罩。該護(hù)罩最好定位成與燈的端部偏置，從而使護(hù)罩和燈之間的間隙從鄰近空氣入口的最大改變到燈端的相對(duì)側(cè)上的最小。這種偏置消除了靠近入口處空氣移動(dòng)較快的傾向，較寬的間隙減小空氣的速度，相對(duì)側(cè)上較窄的間隙增大了空氣的速度。結(jié)果使圍繞燈的整個(gè)外圍的氣流較為均勻。
附圖概述為了更好地理解本發(fā)明，下面將參照說明作為示例性的本發(fā)明的特殊的優(yōu)選實(shí)施例的附圖，其中圖1是移動(dòng)圖像投影儀的概略透視圖，該投影儀具有由本發(fā)明形式的弧光燈組件；圖2是圖1所示投影儀的燈罩的垂直剖視圖；圖3是圖2所示的燈的陽極端、支撐臂和護(hù)罩的分解透視圖；圖4是從圖3右方看的放大透視圖。
優(yōu)選實(shí)施例的描述圖1表示前面提到的美國專利′750(Gibbon)公開的整個(gè)的移動(dòng)圖像投影儀。對(duì)于該專利公開的投影儀機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)可以作為參考，為此完全可以看出這種投影儀是所謂的“滾動(dòng)環(huán)”型的。參照數(shù)字20表示位于投影儀轉(zhuǎn)子22下方的燈罩。通過投影儀傳送的膠片示為24，它繞著定子26內(nèi)部的轉(zhuǎn)子22表面的一部分通過。投影鏡頭組件示為28。來自燈罩20的光向上引導(dǎo)并由鏡子30向前反射、通過膠片24，然后再穿過投影鏡頭。參照數(shù)字32表示一個(gè)“支架”，它可轉(zhuǎn)動(dòng)地從上部支撐轉(zhuǎn)子22。
燈罩20基本為一長方形的盒或罩，投影燈34和聚光器36支撐在罩內(nèi)。正如圖2所示，燈34具陽極端部分38和陰極端部分40，該兩部分相互同軸。一個(gè)石英玻璃罩42包住相應(yīng)的陽極和陰極組件44和46，該罩42包括兩端之間的燈泡48。該燈泡罩住實(shí)際的陽極和陰極50、52，在該兩極之間燈產(chǎn)生電孤放電。在玻璃罩內(nèi)保持有高壓惰性氣體(通常是氙氣)，陽極和陰極組件44、46分別具有壓力密封件(未示出)。供到陽極的電纜用54表示。
該燈具有一般的結(jié)構(gòu)。
燈34相對(duì)于聚光器36由陽極支撐件56和陰極支撐件58固定和定位。
圖1概略示出陰極支撐件58，它基本是一個(gè)普通件，它為燈的陰極端在相互垂直的所謂的“X”、“Y”和“Z”方向上提供可調(diào)節(jié)的支撐。換言之，燈的位置可通過使陰極端向上、向下或在相互成直角的兩個(gè)橫向方向上的移動(dòng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。正如圖中看到的，事實(shí)上燈34穿過聚光器底上的開口36a，從而使燈泡的陰極端位于聚光器外側(cè)。陰極支撐件58可以調(diào)節(jié)成使陽極和陰極50、52之間的電弧相對(duì)于聚光器的焦點(diǎn)精確定位，從而在屏幕上提供適當(dāng)?shù)恼斩取?br> 燈泡的陽極端基本是不可調(diào)的，正如圖3和4所示，燈的陽極支撐件56包括一根中空的臂60，它從燈罩20的壁向內(nèi)延伸；一個(gè)圓柱形的護(hù)罩62，它如圖2所示配合在燈的陽極端的上方。臂60是一個(gè)中空的盒式截面的金屬件，在它的外端具有法蘭60a，臂通過該法蘭并穿過絕緣塊63螺接到燈罩的壁上。臂60的相對(duì)端的端部是一個(gè)長方形的端邊緣60b，如圖2所示，該端邊緣貼靠組裝后的燈罩的護(hù)罩62的外表面。護(hù)罩62的側(cè)壁上的軸向槽64與臂60的開口端對(duì)準(zhǔn)。槽64的頂部的凹口64a接納陽極電纜56。
護(hù)罩62和臂60由一對(duì)線式“法蘭”68相互定位，該通常為V形(見圖3)的“法蘭”68安置成環(huán)繞該護(hù)罩。事實(shí)上該兩個(gè)法蘭形成部分相應(yīng)的線型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由支撐臂60上的支架70支撐。包括法蘭68的結(jié)構(gòu)在圖4中表示為72，它包括向后的法蘭74，該法蘭形成拉伸彈簧76的附著點(diǎn)。彈簧76環(huán)繞護(hù)罩62(見圖3)并鉤在臂60對(duì)側(cè)的法蘭74的成對(duì)件的一個(gè)上，從而將燈的陽極端牢固地固定到臂上。支架70由螺釘78固定到臂60上，螺釘78穿過支架上的槽，從而使支架(因此該臂的兩個(gè)線型結(jié)構(gòu))可作相對(duì)于護(hù)罩的調(diào)整，以確保護(hù)罩(因此使燈的陽極端)相對(duì)于臂60精確定位。
護(hù)罩62上的槽64包括進(jìn)入護(hù)罩的冷卻空氣的入口。在圖3中，箭頭80指出通過入口82(圖2)進(jìn)入燈罩的冷卻空氣，該冷卻空氣沿臂60的中空的內(nèi)部進(jìn)入護(hù)罩62。圖2還示出燈罩底部(即遠(yuǎn)離護(hù)罩62)的冷卻空氣的出口84。出口84與抽吸通過燈罩的冷卻空氣的電風(fēng)扇(示為F)的吸入側(cè)相聯(lián)。這電風(fēng)扇還從另一開口(未示出)引入空氣，從而以公知的方式為包括聚光器36和鏡片(未示出)的燈罩的其它區(qū)域提供冷卻。
參見圖3和4，可以看出一根銷子86從燈的陽極端向上伸出，在護(hù)罩62的頂壁上具有相應(yīng)的開口88，該開口用以接納銷子86并使護(hù)罩相對(duì)于燈泡定位。一組以89表示的螺釘用來將銷子86固定在開口88中。
可以看出，開口88在離開空氣進(jìn)口槽64的方向偏離護(hù)罩的縱軸，正如圖2所示，當(dāng)護(hù)罩裝到燈上時(shí)，在燈的陽極端和護(hù)罩之間存在環(huán)形空氣空間90，在護(hù)罩的底端，提供了一個(gè)護(hù)罩的環(huán)形空氣出口92(槽64是空氣入口)。
由于護(hù)罩62上的開口88的偏置，如圖2所示，空氣空間的寬度在最大的鄰近空氣入口64到最小的護(hù)罩的相對(duì)側(cè)之間變化，該偏置消除了靠近空氣入口槽移動(dòng)較快的傾向?？拷?4的較寬的空間減小了進(jìn)入護(hù)罩的空氣速度，而護(hù)罩相對(duì)側(cè)的較窄的空間增大空氣速度。結(jié)果使流過陽極周圍的氣流更均勻，因此離開環(huán)形空氣出口92的氣流更均勻。
正如圖2所示，環(huán)形空氣出口92導(dǎo)向燈泡48。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)離開出口92的空氣在燈泡48上形成環(huán)狀的層狀氣流，該氣流如圖2中的箭頭所示，結(jié)果是一“塊”層狀氣流具有“附著”到燈炮表面的傾向，由此提供了均勻和穩(wěn)定的冷卻效果。
由于燈罩20的出口84位于燈罩的底部并遠(yuǎn)離護(hù)罩62，這就能確保離開護(hù)罩出口92的空氣圍繞著燈向下抽吸，從而在燈的基本整個(gè)長度上(當(dāng)然陽極端最重要)保持冷卻。
冷卻空氣不僅用于確保電弧的移定性，而且冷卻了陽極和陰極組件的密封件，從而延長了燈的壽命。
應(yīng)該看到，在提供了上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，陽極護(hù)罩62的尺寸做成避免構(gòu)成陰影或有損于由聚光器36反射的光線。因此，護(hù)套位于電孤放電時(shí)由陰極52已產(chǎn)生的陰影內(nèi)。在圖2中，94代表的線表示在聚光器開口36a邊緣上反射的電弧光線時(shí)由陰極產(chǎn)生的正常陰影，這些線沿96所示的線反射并在燈罩20外匯聚?？梢钥闯?，護(hù)罩62落入該陰影內(nèi)，不會(huì)影響光線96的匯聚。
應(yīng)該看到，前面描述的是關(guān)于本發(fā)明的一個(gè)特殊的實(shí)施例，很多修改是可能的。例如，本發(fā)明是在垂直指向的弧光燈的情況下描述的，本發(fā)明還可用于弧光燈水平指向的情況。同樣，護(hù)罩可用于燈的一端，也可用于燈的兩端，不過通常陽極端是最熱的，因此最需要冷卻。
護(hù)罩相對(duì)于燈偏置從而得到改變寬度的環(huán)形氣隙，而這不是在所有的應(yīng)用場合均是基本的，可提供其它的可能性來實(shí)現(xiàn)偏置的可調(diào)節(jié)性。例如銷子86(圖3和4)可接納在一個(gè)代替開口88的槽中，可提供一對(duì)相對(duì)作用的螺釘來調(diào)節(jié)銷子沿槽移動(dòng)的位置。
在圖示的實(shí)施例中，空氣通過支撐燈的陽極端的臂60引導(dǎo)，在替換實(shí)施例中，空氣可不通過該臂、而通過單獨(dú)的管道送到護(hù)罩。
應(yīng)該看到，本發(fā)明所描述的是移動(dòng)圖像的投影儀的氙弧光燈，本發(fā)明還可用于其它目的的弧光燈，或許還可用于不用氙氣作惰性氣體的弧光燈。
權(quán)利要求
1.一種冷卻弧光燈的方法，該弧光燈具有一個(gè)陽極端部分、一個(gè)與陽極端部分同軸的陰極端部分和一個(gè)玻璃罩，該玻璃罩包括上述陰、陽極端部分之間的燈泡；該方法包括的步驟有用一個(gè)支撐裝置支撐燈罩內(nèi)的燈，該支撐裝置包括用于上述燈的端部分中的一個(gè)的護(hù)罩，該護(hù)罩提供了圍繞燈的端部分的環(huán)狀空氣空間，并具有一個(gè)冷卻空氣的入口和導(dǎo)向罩的燈泡的環(huán)形空氣出口；和使上述冷卻空氣從上述入口到上述出口流過護(hù)罩，離開出口的空氣作為冷卻燈的環(huán)狀氣流流過燈泡。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中使上述冷卻空氣流過護(hù)罩的步驟是這樣進(jìn)行的通過使來自燈罩外部的冷卻空氣從入口到出口流過燈罩、將從入口進(jìn)來的冷卻空氣引導(dǎo)到護(hù)罩的出口、將燈罩的空氣出口安置在遠(yuǎn)離護(hù)罩的位置，從而使離開護(hù)罩出口的冷卻空氣傾向于在燈的燈泡上流向與護(hù)罩相對(duì)的燈的端部。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中護(hù)罩的空氣入口包括位于護(hù)罩側(cè)壁上的槽，其中該方法包括進(jìn)一步的步驟使護(hù)罩相對(duì)于燈偏置，使環(huán)狀空氣空間從鄰近空氣入口槽的最大寬度改變到遠(yuǎn)離空氣入口槽的護(hù)罩一側(cè)的最小寬度，從而使流過燈周圍的氣流相等。
4.一種弧光燈組件包括一個(gè)燈，該燈具有一個(gè)陽極端部分、一個(gè)與陽極端部分同軸的陰極端部分，和包括上述端部分之間的燈泡的玻璃罩；一個(gè)燈罩，該燈罩包括一個(gè)聚光器，并具有一個(gè)由聚光器反射的燈光離開燈罩的出口，一個(gè)冷卻空氣的入口和一個(gè)出口；使上述冷卻空氣在燈罩的上述入口和上述冷卻空氣出口之間流動(dòng)的裝置；燈的支撐件，用來支撐燈的相應(yīng)的上述端部分，從而使燈相對(duì)于聚光器定位；其中上述支撐件中的一個(gè)包括一個(gè)支撐的上述燈端部分的護(hù)罩，該護(hù)罩提供了圍繞上述端部分的環(huán)狀空氣空間，并具有一個(gè)冷卻空氣的入口和導(dǎo)向上述罩的燈泡的環(huán)狀空氣出口；其中，燈罩的冷卻空氣入口與上述護(hù)罩的上述空氣入口聯(lián)通，燈罩的冷卻空氣出口位于遠(yuǎn)離護(hù)罩的位置，這樣在使用中冷卻空氣流過護(hù)罩和上述環(huán)狀護(hù)罩出口，使離開上述護(hù)罩出口的空氣像流過燈泡上的環(huán)狀氣流那樣流動(dòng)，從而來冷卻該燈。
5.如權(quán)利要求4的弧光燈組件，其中上述包括護(hù)罩的燈支撐件包括一根從燈罩的側(cè)壁延伸到護(hù)罩的臂和可釋放地將護(hù)罩連到臂上的裝置，其中該護(hù)罩相對(duì)于燈的相關(guān)的上述端部分固定。
6.如權(quán)利要求4的弧光燈組件，其中上述進(jìn)入護(hù)罩的空氣入口包括一個(gè)在護(hù)罩側(cè)壁上的槽，其中護(hù)罩相對(duì)于燈偏置，使圍繞該燈的端部分的環(huán)形空間從上述空氣入口附近的最大寬度變成護(hù)罩相對(duì)側(cè)上的最小寬度，從而使圍繞燈炮的空氣流相等。
7.如權(quán)利要求4的弧光燈組件，其中上述臂和護(hù)罩是獨(dú)立的構(gòu)件，附著裝置使護(hù)罩保持與臂貼靠。
8.如權(quán)利要求7的弧光燈組件，其中上述附著裝置包括圍繞護(hù)罩并連在上述臂的相對(duì)端的拉緊彈簧。
9.如權(quán)利要求4的弧光燈組件，包括垂直放置在上述燈罩內(nèi)的氙弧光燈，該燈的上述陽極端部分位于頂部，該燈穿過聚光器中的開口，從而使聚光器的上述開口的邊緣反射的光投射出包括燈的燈泡的陰影，其中護(hù)罩的尺寸做成宜裝在上述陰影內(nèi)。
10.一種移動(dòng)圖像投影儀，它包括如權(quán)利要求4所述的弧光燈組件。
全文摘要
一種用于移動(dòng)圖像投影儀的氙弧光燈,通過提供具有護(hù)罩的燈的陽極端部分進(jìn)行冷卻,護(hù)罩形成該燈端的支撐件的一部分。冷卻空氣沿支撐臂流入護(hù)罩并通過它的側(cè)壁進(jìn)入護(hù)罩。護(hù)罩具有圍繞燈的陽極的環(huán)形空氣空間,并具有一個(gè)環(huán)形出口,冷卻空氣通過該出口離開護(hù)罩,象一“塊”層狀空氣流那樣,傾向于附著到燈泡表面上,從而提供有效的冷卻,這樣減小或避免了電弧的不穩(wěn)定性,同時(shí)延長了燈的壽命。
文檔編號(hào)F21V29/02GK1345461SQ00805730
公開日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者邁克爾·A·吉本, 瑪麗安·托普吉威茨 申請(qǐng)人:圖象公司