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Strahler für Ultraviolettstrahlen sowie sichtbares Licht
Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahler für Ultraviolettstrahlen sowie sichtbares Licht mit einer im Abstand zu einem Reflektor angeordneten langgestreckten Strahlenquelle, insbesondere einer
Metalldampfentladungslampe.
Der Einbau einer Metalldampfentladungslampe in einem optischen Reflektor beliebiger Form leidet immer darunter, dass ein Teil der ausgestrahlten Strahlen vom Reflektor in den Bereich der
Metalldampfentladungslampe zurückgeworfen wird. Strahlen, die in den Verlustwinkelbereich, d. h. zwischen den parallel zu der Reflektormittenachse verlaufenden Tangenten an der Strahlenquelle zum
Reflektor hin austreten und von diesem Reflektor wieder in die Entladungsstrecke der
Metalldampfentladungslampe zurückgeworfen werden, erleiden totale Absorption in der
Entladungsatmosphäre und sind daher für den Gesamtwirkungsgrad verloren. Vielfach besitzt der
Verlustwinkel eine Grösse von etwa 600 und mehr, was einem Verlust von etwa 16% der
Gesamtstrahlung entspricht. Diese bekannten Strahler mit Reflektor besitzen daher in nachteiliger Weise einen schlechten Wirkungsgrad.
Gemäss der österr. Patentschrift Nr. 166396 sowie USA-Patentschrift Nr. 2, 404, 627 ist es bereits bekannt, die von einer Entladungslampe in nicht nutzbare Bereiche mittels Lichtleiter in Bereiche zu leiten, wie sie ausgenutzt werden können. Die Lichtleiter erstrecken sich dabei mit über ihre gesamte Länge gleichen Querschnitt über die gesamte Länge der Lichtquelle und sind so an den Lichtquellen angebracht, dass sie den Lichtquellen-Querschnitt teilweise umgeben und die umzuleitenden Lichtstrahlen zu einer Seite hin ableiten. Die Abstrahlflächen der Lichtleiterkörper sind eben. Die Lichtleitkörper bilden strahlenverteilende Leiteinrichtungen, die eine Verbreitung der Leuchtenenergie bewirken. Zum Einsatz bei Strahler mit einem Reflektor sind diese Lichtleitkörper ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Strahler für Ultraviolettstrahlen sowie sichtbares Licht zu schaffen, der bei einfachem Aufbau einen hohen Wirkungsgrad zeigt.
Gemäss der Erfindung ist ein Strahler der eingangs erwähnten Art gekennzeichnet durch mindestens einen im Verlustwinkelbereich der Strahlenquelle zwischen derselben und dem Reflektor angeordneten, an sich bekannten Strahlenleitkörper, der sich in Längsrichtung der Strahlenquelle erstreckt, wobei sich die Ubertragungsfläche des Strahlenleitkörpers mindestens über einen Teilbereich der Strahlenquellenlänge erstreckt und mit seinem bzw. seinen freien, sekundäre Strahlenquellen bildenden Enden über die Enden der Strahlenquelle hinausragt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Strahlenleitkörper mit die von der dem Reflektor zugewendeten Seite der Strahlenquelle in den Strahlenleitkörper einfallenden Strahlen total reflektierenden Flächen versehen und verjüngt sich zu dem der Strahlenquelle abgewandten Ende hin.
Dabei ist der Strahlenleitkörper in seiner linken Ausdehnung hornartig gebogen und hat auf seiner Symmetrieebene unterschiedlich gekrümmte Peripherien, von denen die strahlenquellenseitige stärker gekrümmt ist als die reflektorseitige.
Der Strahlenleitkörper kann ein- oder doppelhörnig ausgebildet sein. Sein freies Ende ist in bevorzugter Weise kalottenförmig ausgebildet.
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Der Reflektor setzt sich aus einem zylindrischen, im Querschnitt parabelförmigen Mittelteil und daran endseitig unter Bildung einer optischen Einheit angeordneten, halben rotationsparaboloiden Teilen zusammen und jedes Strahlenleitkörperende erstreckt sich etwa im Brennpunkt des halben Rotationsparaboloids des Reflektors.
Der erfindungsgemässe Strahler zeichnet sich bei einfachem Aufbau durch seinen hohen Wirkungsgrad aus, da auch die auf der dem Reflektor zugewendeten Seite von der Strahlenquelle ausgehenden Strahlen genutzt werden, indem sie über den bzw. die eine Strahlenbündelung bewirkenden Strahlenleitkörper zu einem Bereich ausserhalb des Bereiches der Strahlenquelle geleitet und da, unter Bildung einer sekundären Strahlenquelle, die Strahlen freigegeben werden. Diese sekundäre Strahlenquellen liegen ausserdem im Brennpunkt eines endseitigen Reflektorteiles, so dass eine günstige Reflexion dieser umgeleiteten Energie gewährleistet ist.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Strahler mit einer im Abstand zu einem Reflektor gehaltenen Strahlenquelle und zwischen Strahlenquelle und Reflektor angeordnetem Strahlenleitkörper, Fig. 2 einen Querschnitt durch denselben Strahler entsprechend der Schnittlinie I-I in Fig. 1.
Ein erfindungsgemässer Strahler weist eine im Abstand zu einem Reflektor--10--gehaltene Strahlenquelle --11-- auf, die in bevorzugter Weise von einer Metalldampfentladungslampe gebildet ist.
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einwandfreien Kontakt, wodurch die im Verlustwinkelbereich aus der Strahlenquelle--11-austretenden Strahlen von dem Strahlenleitkörper--12--totalreflektiert und verlustlos abgegeben werden.
Die Strahlenquelle (Metalldampfentladungsrohr--11--) stellt die primäre Strahlenquelle dar und das oder die, die aufgenommenen Strahlen wieder abgebenden Enden--12a--des Strahlenleitkörpers --12-- bilden sekundäre Strahlenquellen, wodurch eine weitgehendst verlustfreie Strahlung möglich ist.
Der Strahlenleitkörper --12-- ist mit die von der dem Reflektor zugewendeten Seite der Strahlenquelle in den Strahlenleitkörper einfallenden Strahlen totalreflektierenden Flächen--13, 14- versehen, die sich in einem solchen Winkel gegenüberstehen, dass totale, optische Reflektion des in dem Strahlenleitkörper fortschreitenden (zum Leitkörperende hin umgelenkten) Strahlenbündels erfolgt. Dabei ist der Strahlenleitkörper --12-- in seiner Längenausdehnung hornartig gebogen, wobei er auf der Symmetrieebene unterschiedlich gekrümmte Peripherien hat, von denen die strahlenquellenseitige stärker gekrümmt ist als die reflektorseitige.
Der Einfallswinkel für die in den Strahlenleitkörper --12-- eintretenden Strahlen ist grösser, als der Grenzwinkel des verwendeten Materials (Grenzwinkel ist der bei der Reflektion auftretende, in der Grösse vom jeweiligen Material abhängige Brechungswinkel), so dass Totalreflexion gegeben ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, den Strahlenleitkörper--12--doppelhörnig auszuführen (vgI. Fig. l) und dabei die Symmetrieebene desselben auf der Mitte der Länge der Strahlenquelle--11-vorzusehen. Der doppelhörnige Strahlenleitkörper --12-- erstreckt sich mit seinen beiden freien
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--12a-- imgegenüberliegenden, vorzugsweise ebenen übertragungsflächen --15, 16-- ausgestattet, die zur Strahlenübertragung von der Strahlenquelle--11--auf den Strahlenleitkörper --12-- mit oder ohne Zwischenraum aneinanderliegen.
Dabei ist es bevorzugt, den Strahlenleitkörper --12-- im Bereich der Übertragungsflächen --15, 16--mit der Strahlenquelle--11--fest, vorzugsweise durch Verschmelzen, Kleben od. dgl. zu verbinden. Der Strahlenleitkörper --12-- erstreckt sich mit seiner ebenen Übertragungsfläche --15-- mindestens auf einem Teilbereich der Länge der Strahlenquelle vorzugsweise auf der gesamten Strahlenquellenlänge. Durch die parallellaufenden, ebenen, im Abstand zueinander
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--15, 16-- ist- -12-- lässt sich aus einem keramischen Werkstoff herstellen ; es ist bevorzugt, den Strahlenleitkörper --12-- aus Quarz, Glas oder Sylvin zu fertigen. Der Strahlenleitkörper --12-- kann im Querschnitt kreisförmig oder oval ausgebildet sein.
Der Reflektor --10-- setzt sich aus einem zylindrischen, im Querschnitt parabelförmigen
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--10a--,zusammen, die mit dem zylindrischen, paraboloiden Mittelteil --10a-- eine optische Einheit bilden.
Das oder die sekundäre Strahlenquellen bildenden Leitkörperenden--12a--erstrecken sich in den Brennpunkten der halben Rotationsparaboloide--10b--des Reflektors--10--, wobei die Halbierungsebene jedes Rotationsparaboloids--10b--mit einer der beiden zur Höhenachse des
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beispielsweise kreisförmig oder oval ausgebildet und dabei mit einer ebenen Dbertragungsfläche --16-- versehen.
Es ist jedoch bevorzugt, die Strahlenquelle --11-- im Querschnitt polygonal, vorzugsweise quadratisch oder rechteckig auszuführen, so dass diese Metalldampfentladungslampe--11--ebene Begrenzungsflächen besitzt und dabei gleichzeitig eine Übertragungsfläche--16--aufweist. Weiterhin kann die Strahlenquelle--11--von einer flachen breiten Entladungssäule in der Form eines breiten Bandes gebildet sein.
Die Strahlenquelle--11--lässt sich beispielsweise mittels endseitiger, durch den Reflektor - -10-- hindurchfassender und an einer Baukörperfläche festlegbaren Trägern --17-- mit dem
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ausgespart oder für dessen Längenausdehnung entsprechend ausgebildet.
Der Strahlenleitkörper --12-- lässt sich in sich starr oder biegsam ausführen und kann auch aus zwei Teilen gebildet sein, die vorzugsweise parallel zur Strahlenquellenlängsachse in entgegengesetzter Richtung verlaufen und im Bereich der Strahlenquellen-Längenhalbierenden durch Verschmelzen od. dgl. miteinander verbunden sind.
Die in dem Verlustwinkel der Strahlenquelle-11- (d. h. an der der Abstrahlungsseite des Strahlers abgewandten und somit rückwärtigen Seite) ausgestrahlte Energie wird in vorteilhafter Weise von dem mit der Strahlen quelle --11-- optischen Kontakt zeigenden Strahlenleitkörper--12-- aufgenommen und praktisch verlustlos den als Halbkugeln oder zweckmässig gestalteten freien Enden --12a-- des Strahlenleitkörpers --12-- zugeführt, von wo die Strahlen austreten können ; durch
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gewährleisten.
Der erfindungsgemässe Strahler zeigt bei einfachem Aufbau, kostensparender Fertigung und vielseitiger Verwendung einen hohen Wirkungsgrad, da auf Grund der vollen Ausnutzung der Kombination einer Strahlenquelle mit einem Reflektor durch einen dazwischengeschalteten Strahlenleitkörper nur ein sehr geringer Energieverlust auftritt ; durch den Strahlenleitkörper werden die im Verlustwinkel der Strahlenquelle austretenden Strahlen aufgefangen und in den Endbereichen der Strahlenquelle wieder ausgestrahlt, wodurch der Energieverlust fast Null ist.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Formgebung des Strahlenleitkörpers auch andersartig auszuführen, wenn dabei der Grenzwinkel zur Totalreflexion der aus der Strahlenquelle im Verlustwinkelbereich austretenden Strahlen beibehalten wird ; ferner kann der Strahlenleitkörper aus mehreren, besondere Abnahmeflächen mit der Strahlenquelle aufweisenden Körpern gebildet sein oder aber die verschiedenartig geformten Strahlenleitkörperteile sind an ihren benachbarten Enden miteinander so verschmolzen, dass die optischen Bedingungen für totale Reflektion in jedem Teil des Strahlenleitkörpers erfüllt werden.
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