DE2546191A1 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

DtPU-ING.

H. KlNKELDEY L Ό H Ο I CJ I

DR-INGl · AeE ICAUHCHI

K. SCHUMANN

Dft RER NAT ■ CiPU-PHYS

P. H. JAKOB

D(PU-ING

G. BEZOLD

DR RER NAT · DtPU-CHEM.

MÜNCHEN

E. K. WEIL

DR RER OEClNG

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

15. Oktober 1975 P

USHIO EIECTRIC INC.

Asahi Tokai Building, No. 6-1, Ohtemachi 2-Chome,

Chiyoda-Ku, Tokyo, Japan

Beleuchtungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle mit hoher Leistungsaufnahme und insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen, länglichen Hochdruckquecks ilbsr dampf lampe, die hohe Leistungsaufnahme hat und starker Wärmebelastung ausgesetzt ist.

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TELEFON (083)22 28 62 TELEX OS-29 38Ο TELEGRAMME MONAPAT

Röhrenförmige, längliche Hochdrucklampen, die als leistungsstarke Lichtquellen wie beispielsweise als Lichtquellen für Diazo-Naßkopiergeräte benutzt werden, sind bisher auf vielen Gebieten eingesetzt worden, da sie aufgrund ihres breiten Spektralbereichs, der vom Ultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich geht, zahlreiche Vorteile haben. Dementsprechend ist versucht worden, Hochdruckquecks über dampf lampen als typische Kunstlichquelle bei Herstellungsverfahren oder zur Verhinderung von Verunreinigungen anzuwenden.

Eine solche Lichtquelle wird jedoch nicht so, wie sie ist, sondern in ein Lampengehäuse eingesetzt benutzt. Bei einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer leistungsstarken Lichtquelle steht im Inneren der Beleuchtungsvorrichtung wenig Raum zur Verfügung, da darin ein Kühlgebläse, ein Reflektor, ein Verschluß und weitere notwendige Teile untergebracht sind. Darüber hinaus werden kleinere Beleuchtungsvorrichtungen mit leistungsstarker Lichtquelle benötigt, und es wird gewünscht, das Herstellungsverfahren für industriell einsetzbare Gegenstände zu beschleunigen. Beispielsweise ist eine kleinere Beleuchtungsvorrichtung zum Trocknen UV-gehärteter Druckfarbe entwickelt worden, bei der eine leistungsstarke Lichtquelle benutzt werden soll.

Bisher ist es aus verschiedenen Gründen noch nicht gelungen, eine günstigere Beleuchtungsvorrichtung zum Trochnen UV-gehärteter Druckfarbe zu schaffen. Es ist festgestellt worden, daß bei einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen, länglichen Lichtquelle mit hoher Leistungsaufnahme, insbesondere mit einer röhrenförmigen, länglichen Hochdruckquecksilberdampflampe, die unter hoher Wärme-

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belastung steht und die eine elektrische Leistungsaufnahme von mehr als 90 Watt je cm Bogenlänge hat, die Temperaturverteilung auf der Glaskörperwand sehr ungleichmäßig ist und daß die Gefahr besteht, daß die Glaskörperwand aufgrund hoher Wärmespannungen an bestimmten Stellen bricht.

In den Fig. 1 und 2 ist eine herkömmliche Beleuchtungsvorrichtung dargestellt. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung umfaßt normalerweise ein Gehäuse 1, ein Gebläse auf der Rückwand des Gehäuses 1, einen wannenförmigen Reflektor, der in zwei Segmente 2a und 2b unterteilt ist, sowie eine Lichtquelle 3 im Gehäuse 1, beispielsweise eine röhrenförmige, längliche Hochdruckquecksilberdampflampe. Die Lichtquelle 3 wird gekühlt, indem um das Zentrum der Lichtquelle 3 herum ein Kühlstrom geführt wird, der nur unter rechtem Winkel zur Achse der Lichtquelle 3 auf trifft. Wie Fig. 3 zeigt, ist dementsprechend die Kühlwirkung in einem bezüglich des Kühlstromes stromauf gelegenen Bereich 3a der Glaskörperwand hoch, wogegen sie in einem bezüglich des Kühlstromes stromab gelegenen Bereich 3b niedrig ist. Dies liegt daran, daß der Winkel Θ, der erfaßt, wie weit sich der Kühlstrom um die Glaskörperwand herumlegt, unabhängig von der Kühlstromgeschwindigkeit ungefähr 20 beträgt und daß daher im Bereich des Abschnitts 3b Wirbel 10 erzeugt werden. Von den Erfindern durchgeführt Untersuchungen haben gezeigt, daß die Temperaturverteilung auf der Glaskörp^rwand einer Lichtquelle 3, bei der es sich um eine röhrenförmige, längliche Hochdruckquecks über dampf lampe handelt, der über 90 Watt je cm Bogenlänge zugeführt werden, in der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung sehr ungleichmäßig ist, wie dies Fig. 4 zeigt.

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Wenn eine leistungsstarke Lichtquelle kleiner ausgeführt wird, nimmt in der Regel die Belastung der Glaskörperwand der Lichtquelle zu, so daß die Wärmebelastung der Glaskörperwand hoch wird und ein stärkerer Kühlstrom benötigt wird. Wenn der Kühlstrora stärker ist, wird jedoch der Bereich 3a zu stark gekühlt, so daß dann die gewünschte hohe Lichtausbeute nicht erreicht werden kann, da das Quecksilber in der Lichtquelle nicht mehr vollständig verdampft wird. Andererseits wird der Abschnitt 3b wegen des geringen Umströmungswinkels nicht vollständig gekühlt, so daß die Gefahr besteht, daß die Glaskörperwand aufgrund starker Wärmespannungen an bestimmten Stellen bricht. Aus diesen Gründen ist es bisher nicht gelungen,eine günstige Beleuchtungsvorrichtung zum Trocknen UV-gehärteter Druckfarbe zu schaffen. Dies heißt mit anderen Worten, daß es nicht ausreicht, die Glaskörperwand kräftig zu kühlen, wenn die Wärmebelastung des Glaskörpers hoch ist, sondern daß es erforderlich ist, den Kühlstrom für die Lichtquelle entsprechend anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kleinere Beleuchtungsvorrichtung mit einer leistungsstarken Lichtquelle, beispdd.sweise einer röhrenförmigen, länglichen Lichtquelle, zu schaffen, bei der die Glaskörperwand der Lichtquelle gleichmäßig gekühlt wird, damit örtliche Beschädigungen der Glaskörperwand verhindert werden und damit es möglich wird, daß die Lichtquelle Licht der gewünschten hohen Intensität abgibt.

Ein weiteies Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer kleineren Beleuchtungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen, länglichen Hochdruckquecksilberdampflampe, bei der die Lampe eine elektrische Eingangsleistung bzw. Leistungsaufnahme

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von mehr als 90 Watt je cm Bogenlänge hat, so daß sie zum Trocknen UV-gehärteter Druckfarbe eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung ;
Fig. 2 einen Schnitt gemäß H-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Kühlstromes in der herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung ;

Fig. 4 eine Darstellung der Temperaturverteilung auf der Glaskörperwand einer Lichtquelle in der herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvonichtung, wobei die Schnittführung Fig. 2 entspricht;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Kühlstromes in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Temperatur eines bezüglich des Kühlstroms stromab gelegenen Abschnitts der Glaskörperwand in Abhängigkeit von t/R zeigt;

Fig. 8 eine Darstellung der Temperaturverteilung auf der Glaskörperwand einer Lichtquelle in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;

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Fig. 9 eine Schnxttdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfxndungsgemaßen Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Schnittführung Fig. entspricht; und

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, die den Reflektor und den Luftkanal der Beleuchtungsvorrichtung gemäß Fig. 8 zeigt.

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In den Fig. 1 und 2 ist eine herkömmliche Beleuchtungsvorrichtung dargestellt. Wie bereits erläutert wurde, umfaßt diese ein längliches, kastenförmiges Gehäuse 1, zwei Segmente 2a und 2b eines geteilten Reflektors, die an der Innenseite des Gehäuses 1 mit Hilfe von Schrauben 5a, 5b, 5c und 5d befestigt sind. Ferner umfaßt diese Beleuchtungsvorrichtung eine längliche, röhrenförmige Lichtquelle 3, die von Fassungen 8a und 8b getragen wird, die ihrerseits von den Seitenwänden 1 des Gehäuse getragen werden. Auf der Rückseite des Gehäuses 1 ist mit Hilfe von Schrauben 6a und 6b ein Gebläse 4 befestigt, mittels dessen die Lichtquelle 3 gekühlt werden kann.

Die in Fig. 5 dargestellte, erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfaßt einen wannenformigen Reflektor, der in zwei Segmente 2a und 2b unterteilt ist, die parallel zu einer länglichen, rohrförmigen Lichtquelle 3, bei der sich es beispielsweise um eine Hochdr uckquecks über dampflampe handelt, in einem länglichen, kastenförmigen Gehäuse 1 in dessen Längsrichtung angeordnet sind. Durch einen am Boden 2'a, 2'b des Reflektors aus den Segmenten 2a und 2b ausgebildeten Schlitz wird ein Kühlstrom X geführt, der die Wand des Glaskörpers der Lichtquelle 3, der sich dicht beim Schlitz befindet, kühlt. Somit treffen sich zwei Teile des Kühlstroms, die entlang der Oberfläche der Glaskörperwand und des Reflektors strömen, in der Nähe eines Abschnitts 3b der Glaskörperwand, so daß es nicht zur Bildung eines Wirbels 10 kommt (siehe Fig. 6). Auf der Rückseite des Gehäuses 1 befindet sich bei Bedarf ein Kanal 7, der den Schlitz 9 mit dem Gebläse 4 verbindet.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm, in dem die Temperatur des Abschnitts 3b der Glaskörperwand der Hochdruckquecksilber-

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dampflampe in Abhängigkeit von einer Größe t/R dargestellt ist. Mit t wird der Abstand zwischen dem Schlitz und dem bei Umströmung durch den Kühlstrom stromab gelegenen Abschnitt 3d der Glaskörperwand bezeichnet, und R ist der Außendurchmesser der Lampe. Die Daten wurden für eine Lampe mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einer Bogenlänge von 1105 mm und für elektrische Eingangsleistungen von 200 Watt oder 160 Watt je cm Bogenlänge ermittelt, während der Kühlstrom einen Durchsatz von 80 Liter je Minute hatte. Aus den im Diagramm wiedergegebenen Daten ist erkennbar, daß der Abschnitt 3b der Glaskörperwand auf der stromab gelegenen Seite im Bereich bis t/R = 2/3 wirksam gekühlt wird und daß beste Kühlwirkung im Bereich bis t/R = 1/3 auftritt. Wie Fig. zeigt, ist die Temperaturverteilung auf der Glaskörperwand der oben beschriebenen Lampe bei einer Energiezufuhr von 200 Watt je cm Bogenlänge und für t/R = 1/3 auffallend gleichmäßig.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform weist einen Luftkanal 11 am Boden 2'a, 2'b des Reflektors mit den Segmenten 2a und 2b auf, und die Mündung 9' des Luftkanals ist so angeordnet, daß sich ein Wert t'/R von bis zu 1/3 ergibt. Dabei ist t' der Abstand zwischen der Mündung 9¹ und dem bei Umströmung durch den Kühlstrom stromab gelegenen Abschnitt 3b der Glaskörperwand. Der Luftkanal 11 ist dann wichtig, wenn die gewünschte Lichtverteilung auf der Oberfläche eines Gegenstandes nur dann erreicht werden kann, wenn sich die Lichtquelle 3 in einem Bereich mit t/R größer als 1/3 befindet.

Der Luftkanal 11 wird mit dem Reflektor 2a, 2b vorzugsweise

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in der in Fig. 10 dargestellten Weise zusammengefügt. Ss ist eine !deine Kehle aus zwei Segmenten 11a und 11b vorgesehen, die die Lichtquelle in der Weise umgibt, daß der Kühlstrom um die Glaskörperwand der Lichtquelle 3 dadurch einfach geleitet wird.

Die Erfindung stellt somit eine kleine Beleuchtungsvorrichtung und insbesondere eine kleine Beleuchtungsvorrichtung mit einer röhrenförmigen, länglichen Quecksilberdampflampe dar, die eine elektrische Eingangsleistung von mehr als 90 Watt je cm Bogenlänge aufnehmen kann und zum Trocknen UV-gehärteter Druckfarbe dienen kann. Die kleineren Abmessungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung sind möglich, da die Abschnitte der Glaskörperwand auf der bezüglich des Kühlstroms stromauf gelegenen und stromab gelegenen Seite gleichmäßig und wirksam selbst dann gekühlt werden können, wenn die Lichtquelle aus einer Richtung stark gekühlt wird, wodurch verhindert wird, daß die Lichtabgabe aufgrund einer zu starken Kühlung der Glaskörperwand auf der bezüglich des Kühlstroms stromauf gelegenen'Seite vermindert wird und daß örtliche Beschädigungen auf der bezüglich des Kühlstroras stromab gelegenen Seite der Glaskörperwand auftreten.

Patentansprüche:

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Beleuchtungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein längliches, kastenförmige Gehäuse (1), eine Kühleinrichtung (4) an der Rückwand des Gehäuses, einen wannenförmigen Reflektor (2a, 2b) mit einem Schlitz (9) an seinem Boden und eine röhrenförmige, längliche Lichtquelle (3), die im Gehäuse in dessen Längsrichtung angeordnet ist, wobei die Lichtquelle eine elektrische Eingangsleistung von mehr als 90 Watt je cm Bogenlänge hat und wobei der Abstand zwischen dem Schlitz und einem bezüglich eines Kühlstromes stromab gelegenen Abschnitt (3b) der Glas— körperwand der Lichtquelle maximal ein Drittel des Außendurchmesser der Lichtquelle beträgt.
2. 2. Beleuchtungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein längliches , kastenförmiges Gehäuse (1), eine Kühleinrichtung (4) an der Rückwand des Gehäuses, einen wannenförmigen Reflektor (2a, 2b) mit einem Schlitz (9) an seinem Boden, eine röhrenförmige, längliche Lichtquelle (3), die im Gehäuse in dessen Längsrichtung angeordnet ist, und einen Luftkanal (11) mit einer Mündung (9¹ ) zwischen dem Schlitz und der Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine elektrische Eingangsleistung von mehr als 90 Watt je cm Bodenlänge hat und wobei der Abstand zwischen der Mündung des Luftkanals und einem bezüglich eines Kühlstroms stromab gelegenen Abschnitt (3b) des Glaskörperwand der Lichtquelle maximal ein Drittel des Außendurchmessers der Lichtquelle beträgt.
3. 3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) eine Hochdruckquecksilberdampflampe ist.

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