DE2851828A1

DE2851828A1 - Reflektor zur erzeugung einer gleichfoermigen intensitaetsverteilung

Info

Publication number: DE2851828A1
Application number: DE19782851828
Authority: DE
Inventors: Ward Edwin Brigham; William Luke Douma
Original assignee: Sun Chemical Corp
Current assignee: Sun Chemical Corp
Priority date: 1977-12-01
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1979-06-13
Also published as: JPS5485739A; US4242725A; GB2009384A; NL7811796A

Description

28S1B28

Patentanwälte Di ρ Ι.- |ί n&. Cu rt Wal lach Dipl.-Ing. eunther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipt.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 0275 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 30» November I978

Unser Zeichen: l6 419 -

Anmelder: Sun Chemical Corporation

. 200 Park Avenue

New York, New York/USA

Bezeichnung: Reflektor zur Erzeugung einer

gleichförmigen Intensitätsverteilung

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtreflektionsaufbau und insbesondere auf einen neuartigen Reflektor für eine Stablichtquelle hoher Intensität, um eine gleichmäßige Lichtverteilung über die Breite des im Querschnitt parabelförmigen Reflektors zu schaffen, in dessen Brennlinie die Lampe angeordnet ist.

Lampen, die Infrarotlicht, ültraviolettlicht oder anderes Licht ausstrahlen, werden zur Belichtung lichtempfindlicher Materialien benutzt. Es ist außerdem bekannt, parabelförmige Reflektoren in Verbindung mit stabförmigen Lichtquellen zu benutzen, beispielsweise zur Belichtung photographischer Platten. Wenn die langgestreckte Lichtquelle in der Brennlinie des parabelförmigen Reflektors angeordnet wird, dann ergibt sich nur unvollkommen eine gleichförmige Lichtverteilung über die Breite des parabelförmigen Reflektors. Der parabelförmige Reflektor hat die Neigung, eine erhöhte Lichtintensität auf der Oberfläche in einem Bereich zu erzeugen, der direkt unter der Lichtquelle liegt. Die Flächen, die seitlich vom Mittelpunkt des Reflektors und der Lichtquelle versetzt liegen, empfangen weniger direktes Licht und weniger reflektiertes Licht. Die Folge davon ist, daß die Lichtverteilung über die Breite der Fläche, die beleuchtet wird, ungleichmäßig ist, wobei die Lichtintensität seitlich des Mittelabschnitts der Fläche unter dem Reflektor am größten ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Reflektor mit einer neuartigen Form ausgestattet, wodurch eine verbesserte Lichtverteilung über jene Fläche erreicht wird, die durch einen parabelförmigen Reflektor beleuchtet wird, der eine Stablichtquelle in der Brennlinie oder in der Nähe der Brennlinie besitzt. Die gleichförmigere Lichtintensitätsverteilung, die dem zu belichtenden Material dargeboten wird, schafft dann

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die Möglichkeit, Lichtquellen geringerer Intensität zu benutzen, oder kürzere Belichtungszeiten, oder eine gleichmäßigere Beleuchtung irgendeiner ebenen Fläche.

Bei der Verwirklichung der Erfindung wird der Lichtreflektor dadurch -.abgewandelt, daß der seitliche Mittelbereich nach innen nach der Lichtquelle hin deformiert wird. Dies bewirkt, daß das Licht, welches vorher nach dem Mittelbereich der zu beleuchtenden Fläche reflektiert wurde, von diesem Mittelbereich weg gebrochen wird, wodurch sich eine gleichförmigere Lichtverteilung über die seitliche Breite des Reflektors ergibt.

Bei der Deformation der Parabel kann der deformierte Bereich die Gestalt einer konkaven oder nach innen gebogenen Oberfläche aufweisen. Stattdessen können im Winkel nach innen gebogene Abschnitt vorgesehen werden, die beide eben ausgebildet sind. Stattdessen kann auch ein einziger ebener Abschnitt benutzt werden, der sich über den Mittelbereich des Reflektors erstreckt. In jedemFalle wird der Mittelbereich des Reflektors so nach der Lichtquelle hin deformiert, daß dieser Abschnitt gegenüber der Parabelgestalt verändert ist. Die Benutzung von ebenen Tafeln im Deformationsbereich ist zweckmäßig, da hierdurch die Konstruktion des Reflektors vereinfacht wird, weil einfache langgestreckte flache Reflektor-Tafeln Anwendung finden können.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines bekannten Parabel-Reflektoraufbausj

Fig. 2 eine Stirnansicht des Reflektors gemäß Fig. 1;

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Pig. 3 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig. 1;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Intensitätsverteilung über die Breite des Prabel-Reflektors nach Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt eines Reflektors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine Grundrißansicht des Reflektors nach Fig. 5;

Fig. 6a einen Längsschnitt längs der Linie 6a-6a gemäß Fig. 6;

Fig. 7 eine der Schnittansicht nach Fig. 3 und 5 entsprechende Schnittansicht eines Reflektors in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Reflektoraufbaus gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 einen Querschnitt eines Reflektoraufbaus, der die Erfindung benutzt und zwei linienförmige Lichtquellen besitzt;

Fig. 10 einen der Fig. 9 ähnlichen Aufbau mit zwei Linien-Lichtquellen und abgewandeltem Reflektor.

In den Figuren 1 und 2 ist schematisch ein typischer bekannter parabolischer Reflektoraufbau 10 gezeigt, bei dem eine Lampe 11 im Brennpunkt angeordnet ist, wobei sowohl Reflektor 10

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als auch Lampe als langgestreckte Bauteile mit gleichem Querschnitt über die Länge ausgebildet sind. Die Lampe 11 kann irgend eine Lichtquelle sein, beispielsweise eine Ultraviolett-Lampe, eine Infrarot-Lampe oder dgl., die wirksam sind für Zwecke der Aushärtung photo-polymerisierbarer Materialien, Oder zur Belichtung photographischer Negative oder dgl.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, besitzt die Lampe 11 geeignete Endansehlußträger 12 und 13, die elektrisch mit entsprechenden Anschlüssen 14 bzw* 15 verbunden sind, die ihrerseits an eine geeignete Spannungsquelle zur Erregung der Lampe 11 verbunden sind. Der Parabol-Reflektor 10 kann eine Abschirmung 16 aufweisen, die als kurzer zylindrischer Bauteil ausgebildet ist, der vom offenen Ende vorsteht.

Fig. 3 zeigt die Gestalt des bekannten Reflektors 10 im einzelnen, wobei der Reflektor 10 auf einem starren Metallgehäuse 20 besteht, das eine dünne Reflektorfolie 21 besitzt, die aus einer relativ dünnen Bahn.hergestellt sein kann, welche im typischen Fall 0,13 mm bis 3,7 mm Dick sein kann. Wenn die Lampe 11 eine Ultraviolett-Lampe ist, dann besteht der Reflektor 21 vorzugsweise aus Leichtmetall, welches seine Reflektionseigensehaften beibehält, indem es einer Oxidation sogar in einer oxidierenden Atmosphäre selbst unter Wärmeeinwirkung und Ultraviolett-Bestrahlung widersteht. Geeignete Materialien hierfür sind solche, die unter der Warenbezeichnung LURIUM und ALZAK vertrieben werden. Reflektoren von einem solchen Aufbau sind in der US-PS 37 ^7 307 und der US-PS 38 26 014 beschrieben.

Der Reflektor 21 wird von einem Träger 20 über mehrere Schrauben 22 und 23 gehaltert, die in Schlitzen des Reflektors 21 geführt

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sind, um eine Ausdehnung und Zusammenziehung des Reflektors bei Temperaturänderungen zu ermöglichen. Das Trägergehäuse kann über Wasser führende Leitungen 30, J>1 und 32 gekühlt werden, die mit dem Träger verbunden sind.

Das Gehäuse besitzt dann eine langgestreckte Lampe 11, die als Linien-Lichtquelle dient und jede gewünschte Länge haben könnte, z.B. 60 cm, wobei ein Reflektor vorgesehen ist, der eine seitliche Erstreckung von z.B. 60 cm hat.

Fig. 3 zeigt außerdem die Anordnung einer flachen Platte 40, benachbart- zum offenen Ende des Reflektors 10, und insbesondere parallel zu dem Abschirmungsstreifen 16. Die Platte 40 kann aus irgend welchen zweckmäßigen Werkstoff bestehen, je nach Benutzung der Lampe gemäß Fig. 3. So kann die Platte 40 eine photographische Platte sein, die mit einem Negativ bedeckt ist, wobei die Platte durch das Negativ belichtet werden soll. Die flache Platte 40 könnte auch durch ein Band aus photo-polymerisierbarem Material ersetzt werden, das durch die Wirkung der Ultraviolett-Lampe polymerisiert wird. Oder es könnte ein sich bewegendes Band sein, welches sich entweder in Axialrichtung längs der Lampe oder quer hierzu bewegt.

Fig. 3 zeigt die von der Linien-Lichtquelle 11 ausgehenden Lichtstrahlen in voll ausgezogenen Linien, wobei die Lichtstrahlen in einem gleichen Winkelabstand zueinander liegen. Das von dem Reflektor 10 reflektierte Licht ist in Fig. 3 strichliert dargestellt. Die reflektierten Lichtstrahlen weisen einen größeren seitlichen Abstand an den Seitenrändern auf als im Zentralbereich des Reflektors. Infolgedessen 1st, wie in Fig. 4 vollausgezogen dargestellt, die Lichtintensitätsverteilung über die Breite des Reflektors 10 (senkrecht zur

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Fokussierung des Reflektors) im Mittelabschnitt hoch und niedrig an den seitlichen Randabschnitten. Diese ungleichförmige Verteilung ist nachteilig bei der Belichtung photographischer Platten oder in anderen Fällen, wo eine gleichmäßige Lichtverteilung über eine große Fläche erforderlich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Aufbau des Reflektors

10 so abgewandelt, daß die Reflektorbereiche, die der Lampe

11 am nächsten liegen, nach innen nach der Lampe hin eingedrückt werden, wodurch die Intensitätsverteilung über den Reflektor so modifiziert wird, wie dies in Fig. 4 strichliert dargestellt ist.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den Figuren 5, 6 und 6a dargestellt ist, weist die innere Reflektorschale 21 eine im wesentlichen parabolische Gestalt auf, aber der Mittelabschnitt ist nach innen eingedrückt, wie dies bei dem nach innen eingedrückten Bereich 41 erkennbar ist. Die Reflektorschale 21 ist vorzugsweise eine metallische Schale mit einer gehämmerten Oberfläche. Der Parabolabschnitt 21 schafft die Möglichkeit, daß der Aufbau weiterhin in einem herkömmlichen Parabol-Trägergehäuse 20 festgelegt werden kann. Nach außen mit Flanschen versehene flache Endplatten 21a und 21b, die ebenfalls eine gehämmerte Oberfläche aufweisen und reflektieren, sind an den gegenüberliegenden Enden des Reflektors 21 vorgesehen und dort in geeigneter Weise befestigt.

Um den Reflektoraufbau nach Fig. 5 herzustellen, ist es möglich, eine herkömmliche Reflektorauskleidung 21 zu benutzen, und einfach den Reflektor 21 seitlich längs der Linien 42 und 43 einzuschneiden und in geeigneter Weise mechanisch einen getrennten parabolförmigen Abschnitt 41 in der dargestellten Weise

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festzulegen. Zur Befestigung des Abschnitts 41 am Reflektor 21 kann jedes geeignete Verfahren benutzt werden. Die Oberfläche des Abschnitts 41, die der Lampe 11 zugewandt ist, stellt in diesem Falle eine reflektierende Oberfläche dar. Es ist nicht notwendig, den herkömmlichen Reflektor 21 auszuschneiden, sondern der Abschnitt 41 kann auch einfach in geeigneter Weise an der angegebenen Stelle in einem durchgehenden kontinuierlichen parabolischen Reflektor 21 eingebaut werden.

Durch Anordnung der inneren konkaven Oberfläche 41 gegenüber der Lichtquelle 11 werden die reflektierten Strahlen der Lampe 11, wie aus Fig. 5 ersichtlich, reflektiert, und es wird das Licht mit höherer Intensität weiter verteilt, das normalerweise in der Mitte des Bandes konzentriert wurde und es wird mehr Licht in die äußeren Bereiche überführt. Demgemäß kann die erwünschte gleichförmige Integrationsverteilung gemäß Fig. 4 erlangt werden.

Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei anstelle des konkaven Abschnitts 41,der nach der Lichtquelle 11 hin eingedrückt ist, zwei flache Abschnitte 50 und 51 vorgesehen sind, die gehämmerte Oberflächen aufweisen und ein umgekehrtes V bilden, und damit den Mittelabschnitt des Reflektors 1 bilden. Hierdurch wird das Licht vom Reflektor in der gewünschten Weise zurückgeworfen, und es wird eine gleichförmigere Intensitätsverteilung über die Breite des Parabol-Reflektors 21 erhalten. Die flachen Abschnitte 50 und 51 können einfach mit einem Prabol-Spiegel vereinigt sein statt einen durchgehenden Parabolspiegel 21 zu bilden. Es können jedoch auch Teile eines mehrstückigen Reflektors sein, der gemäß Fig. ¹J zusammengestellt ist, wobei die flachen Abschnitte 50 und 51 die Kosten für die Herstellung des Reflektors vermindern.

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Pig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei der Mittelabsehnitt des Parabolspiegels durch eine einzige flache Reflektorfläche 60 ersetzt wird, die in der dargestellten Weise festgelegt ist. Diese Reflektorfläche kann wiederum eine gehämmerte Oberfläche aufweisen. In Bezug auf Fig. 8 ist festzustellen, daß der restliche Teil des Parabolspiegels 21 wegfallen und durch allgemein geradlinig verlaufende Seitenfronten ersetzt werden kann, die nach innen nach dem flachen Reflektorteil 60 hin konvergieren. Auf diese Weise wird ein Reflektor geschaffen, der im wesentlichen aus drei ebenen Reflektorflächen besteht,und hierdurch wird natürlich die Herstellung des Reflektors vereinfacht. Außerdem ergibt sich jedoch ein Aufbau, wodurch eine im allgemeinen gute gleichförmige Intensitätsverteilung über die Breite des Reflektors geschaffen wird.

Bei jedem der Aüsführungsbeispiele nach Fig. 6, 7 und 8 ist der Parabolreflektor 21 so modifiziert, daß der zentrale Mittelbereich des Reflektors in gleichförmiger Weise nach innen nach der Linien-Lichtquelle 18 hin eingedrückt ist. In jedem Fall sind die reflektierten Lichtstrahlen gleichförmiger verteilt als jene bei dem Reflektor gemäß Fig. 3> wie dies aus den Figuren 5» 7 und 8 hervorgeht.

Die Figuren 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zwei langgestreckten parallelen Lampen 70 und 71 statt einer einzigen Lampe 11 bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen.

In Fig. 9 wird der Paraböl-Reflektor 21 mit dem Einsatz 41 gemäß Fig. 5 benutzt, aber die Lampen 70 und 71 sind gegenüber dem Brennpunkt der Parabel versetzt und liegen kurz über einem Rand des Einsatzes 41, und sie befinden sich in

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der Höhe der Brennlinie des Parabelquerschnitts des Reflektors 21. Bei der Anordnung gemäß Fig. 9 wird eine gegenüber der Benutzung einer einzigen Lampe erhöhte Intensität erhalten.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung mit erhöhter Lampenintensität, indem zwei parallele Lampen 80 und 81 benutzt werden, wobei jedoch jeweils Parabol-Reflektoren 82 und Sj> für die Larapen 80 und 81 vorgesehen sind. Die Reflektoren 82 und 83 können jeweils mit einer gehämmerten Reflektoroberfläche versehen sein, und jeder Reflektor weist einen Einsatz 84 bzw. 85 auf, die von nach innen nach der jeweiligen Lampe deformierten Abschnitten bestehen, wie dies in Verbindung mit Fig. 5 bis beschrieben wurde. Die Breite der Reflektoren 82 und 83 beträgt jedoch die Hälfte der Breite des Reflektors gemäß Fig. 5, so daß die Höhe der Reflektoren 82 und 83 geringer Js> als die Höhe des Reflektors 21. Es können darüberhinaus auch drei oder mehrere Parabelabschnitte anstelle der zwei in Fig. 10 dargestellten benutzt werden. Die Reflektoren 82, 83, 84 und 85 können in irgendeiner geeigneten Weise miteinander verbunden werden.

Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es können jedoch zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentanwälte D i ρ I. -1 ·ι &. C u rt Wall ach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 30. November 1978

Unser Zeichen: 16 419 - K/Ap

Patentansprüche

1. Reflektor zur Erzeugung einer gleichförmigen Strahlungsverteilung über eine gegebene Fläche mit einer stabförmigen Lampe, die im Brennpunkt des im Querschnitt parabeiförmig ausgebildeten Reflektors liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Oberflächenbereich (41;50,51;60; 84,85) des Reflektors gleichförmig und symmetrisch nach innen auf die Lampe (11) hin eingezogen ist, wodurch die Intensitätsverteilung der vom Reflektor reflektierten Strahlung modifiziert wird, von der üblichen Strahlungscharakteristik mit in der Mitte erhöhter'Intensität zu einer Strahlungscharakteristik, bei der mittlere Abschnitte nach außen derart verschoben sind, daß sich eine sehr viel gleichförmigere Intensitätsverteilung ergibt.

2. Reflektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Oberflächenbereich des Reflektors aus einem konkav gekrümmten, allgemein zylindrischen Mantelabschnitt (41) besteht, der nach innen auf die Lampfe (11) hin gekrümmt ist.

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J5. Reflektor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor einen kontinuierlichen parabelförmig gestalteten Abschnitt aufweist, und daß der konkav gekrümmte zylindrische Abschnitt an der inneren Oberfläche des kontinuierlich verlaufenden im Querschnitt parabelförmig gestalteten Reflektors angeordnet ist.

4. Reflektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine kontinuierliche, im Querschnitt parabelförmige Gestalt aufweist, und daß die seitliche mittlere Oberfläche des Reflektors an dem kontinuierlichen parabelförmigen Abschnitt befestigt ist.

5. Reflektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Oberflächenabschnitt des Reflektors aus flachen ersten und zweiten Tafeln bestehen, die eine umgekehrte V-Form im Querschnitt aufweisen und mit ihrem Scheitel nach der Lampe 11 hin gerichtet sind.

6. Reflektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Oberflächenbereich des Reflektors aus einer einzigen flachen Tafel besteht, die seitlich über den Reflektor vorsteht und in einer Ebene parallel zu der Ebene liegt, die das offene Ende des Reflektors bildet.

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