CH615553A5

CH615553A5 -

Info

Publication number: CH615553A5
Application number: CH751177A
Authority: CH
Inventors: Franciscus A A E Van Laarschot; Guido Joseph Maria Van Velden
Original assignee: Oce Van Der Grinten Nv
Priority date: 1976-07-12
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1980-01-31
Also published as: ZA773093B; AU2606177A; NL7607680A; AU508393B2; IT1083655B; SE7708054L; ES460285A1; JPS539081A; DE2729587A1; CA1089924A; US4168522A; GB1556921A; FR2358746A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Lichtemission einer Gasentladungslampe, enthaltend mindestens eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines Wandteils der Lampe und eine Regeleinrichtung zum Regeln der Kühlleistung der Kühleinrichtung entsprechend der gemessenen Temperatur dieses Wandteils.

Es ist bekannt und beispielsweise im Van der Grinten-Bulle-tin Nr. 21, Seiten 7 bis 12 (1957), der DE-AS 1 264 239 und den US-PS 3 432 232 und 3 779 640 beschrieben, dass die Lichtemission einer Gasentladungslampe vom Dampfdruck im Innern dieser Lampe abhängig ist. Dieser Dampfdruck wiederum ist von der niedrigsten Temperatur in bzw. an der Lampe abhängig, so dass die Lichtemission einer Gasentladungslampe durch stärkeres oder schwächeres Kühlen eines Wandteils der Lampe gesteuert werden kann.

Die genannte DE-AS beschreibt eine Kühleinrichtung für eine Gasentladungslampe, bei der die Lampe gesamthaft mit Luft gekühlt und ausserdem zum Beeinflussen der Lichtemission ein Wandteil der Lampe in Abhängigkeit von der an diesem Wandteil gemessenen Temperatur mit einer zusätzlichen Menge von Luft gekühlt wird.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass das Aus-mass der möglichen Kühlung des betreffenden Wandteils wesentlich von der zwischen weiten Grenzen veränderlichen Temperatur der Kühlluft abhängig ist. Um diesen Nachteil zu beheben, müsste die Menge der Kühlluft überwacht und reguliert werden, was praktisch nicht einfach zu verwirklichen ist. Weiter ist die Wirkung dieser Art von Kühlung wegen des schlechten Wärmeübergangs vom Wandteil der Lampe an den Kühlluftstrom nur gering.

Es ist darum das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der oben genannten Art anzugeben, welche die beschriebenen Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass die Kühleinrichtung ein Peltier-Element aufweist, dessen kaltes Ende mit dem Wandteil der Lampe wärmeleitend verbunden ist und dessen heisses Ende mit Mitteln zum Abführen der Wärme an die Umgebung wärmeleitend verbunden ist.

Mit diesen Massnahmen kann erreicht werden, dass der Wandteil der Lampe wirkungsvoll und in einem genau steuerbaren Ausmass gekühlt wird. Ausserdem kann die Grösse des gekühlten Wandteils genau überwacht und jeder störenden Bildung von Tropfen entgegengewirkt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, welche einen Zuführkanal für zum gesamthaften Kühlen der Lampe vorgesehene Kühlluft aufweist, sind die Mittel zum Abführen der Wärme vom heissen Ende des Peltier-Elements an die Umgebung in dem Zuführkanal angeordnet.

Diese Ausführungsform ermöglicht, dass zum gesamthaften Kühlen der Lampe und zum Kühlen des heissen Endes des Peltier-Elements nur ein Zuführkanal für Kühlluft erforderlich ist und trotzdem das heisse Ende des Peltier-Elements ausreichend mit frischer Luft gekühlt wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das kalte Ende des Peltier-Elements mit einem Block aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit wärmeleitend verbunden, und eine Seite dieses Blocks ist komplementär zur Form des zu kühlenden Wandteils der Lampe ausgeformt, welche ausgeformte Seite den Wandteil wärmeleitend berührt. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs kann zusätzlich zwischen der ausgeformten Seite des Blocks und dem Wandteil eine wärmeleitende Paste eingestrichen sein.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den schematisch gezeichneten Schnitt durch eine Beleuchtungseinrichtung, welche Gasentladungslampen enthält und mit der neuen Kühleinrichtung ausgerüstet ist, und

Fig. 2 das Blockschema einer elektrischen Schaltung zum Regeln der Kühlleistung der Kühleinrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Beleuchtungseinrichtung weist zwei praktisch rechteckige Glasplatten 10,11 auf, die zusammen einen Beleuchtungsspalt 12 begrenzen, durch den ein abzulichtendes Original auf bekannte und darum nicht näher beschriebene Weise transportiert werden kann. Die Glasplatte 10 ist in einer Fassung 13 gehaltert.

Auf der dem Beleuchtungsspalt 12 abgewandten Seite der Glasplatte 10 ist auf der Innenseite eines im Querschnitt U-för-migen Reflektorgehäuses 15 eine zylindrische Gasentladungslampe 14 angeordnet. Die Lampe 14 und das Gehäuse 15 weisen (senkrecht zur Zeichnungsebene) mindestens die gleiche Länge auf wie der Beleuchtungsspalt 12. In der Rückwand 19 des Reflektorgehäuses 15 sind (senkrecht zur Zeichnungsebene) eine Mehrzahl gleichmässig verteilter Öffnungen 16 angebracht, die durch ein Verbindungsstück 18 mit einem Kanal 17 verbunden sind. Der Kanal führt zu einem für die Zufuhr von Kühlluft zur Lampe 14 vorgesehenen, nicht gezeigten Ventilator. Die eingeblasene Kühlluft tritt durch die schlitz-oder spaltförmigen Auslässe zwischen dem Reflektorgehäuse 15 und der Fassung 13 wieder aus. Der Kanal 17, das Reflektorgehäuse 15 und die Fassung 13 sind an nicht gezeigten Rahmenplatten befestigt, welche zu dem Gerät gehören, dem die Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist.

Die Glasplatte 11 ist zwischen zwei gleichartigen, spiegelsymmetrisch angeordneten Reflektorgehäusen 20,21 gefasst, welche Gehäuse ihrerseits ebenfalls zwischen den bereits erwähnten Rahmenplatten gehalten sind. Jedes der Reflektorgehäuse 20,21 weist einen ebenen ersten Teil 25 bzw. 26 auf, der bezüglich der Ebene der Glasplatte 11 geneigt und an der Glasplatte befestigt ist, einen anschliessenden, ebenfalls ebenen zweiten Teil 27 bzw. 28, der senkrecht zur Ebene der Glasplatte 11 ausgerichtet ist und in einen praktisch halbzylindrisch geformten dritten Teil 29 bzw. 30 übergeht.

Auf der Innenseite jedes der Reflektorgehäuse 20,21 sind je ein Paar zylindrische Gasentladungslampen 35,36 bzw. 37,

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38 befestigt. Weiter weist jeder ebene zweite Teil 27 bzw. 28 der Reflektorgehäuse eine Mehrzahl Öffnungen 40 bzw. 41 auf, welche in der zur Zeichnungsebene senkrechten Fläche regelmässig verteilt sind und mit Kanälen 42 bzw. 43 in Verbindung stehen. Die Kanäle sind an der Aussenseite der ebenen zweiten Teile 27 bzw. 28 befestigt und führen zu nicht gezeigten Ventilatoren. Dieser Anordnung ermöglicht, die Lampen 35 bis 38 mit einem von den genannten Ventilatoren erzeugten und durch die Kanäle 42,43 und die Öffnungen 40 bzw. 41 geleiteten Luftstrom zu kühlen. Die Kühlluft strömt dann durch die schlitz- oder spaltförmige Öffnung 31 zwischen den Gehäuseteilen 29,30 wieder aus.

Um die Lichtemission der Lampe 14 optimaUu regeln, wird der Wandteil 50 der Lampe zusätzlich mit einer Kühleinrichtung 51 gekühlt. Erfindungsgemäss ist einer der wesentlichen Teile dieser Kühleinrichtung als Peltier-Element ausgebildet.

Bei der gezeigten Ausführungsform enthält die Kühleinrichtung 51 einen Block 52 aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Die eine Seite dieses Blocks weist eine Form auf, die komplementär zur Form des Wandteils 50 der Lampe ist. Die gegenüberliegende Seite des Blocks ist mit Hilfe einer Lötverbindung wärmeleitend mit dem kalten Ende eines Peltier-Elements 53 verbunden, dessen heisses Ende mit Hilfe einer Lötverbindung wärmeleitend mit dem einen Ende eines Stabs 54 verbunden ist. Auch dieser Stab besteht aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium. Das andere Ende des Stabs 54 weist eine Verlängerung 55 mit verkleinertem Durchmesser auf, die in axialer Richtung gleitend in einer Hülse 56 geführt ist. Diese Hülse ist in einer Öffnung der Wand 57 des Kanals 17 befestigt.

Die beschriebene Kühleinrichtung 51 erstreckt sich durch eine der Öffnungen 16 in das Reflektorgehäuse 15, wobei die ausgeformte Seite des Blocks 52 gegen den Wandteil 50 der Lampe 14 gedrückt wird. Der Druck wird von einer Spiralfeder 58 erzeugt, die zwischen der Schulter des Stabs 54 und dem zur Lampe 14 weisenden Ende der Hülse 56 angeordnet ist. Zwischen der ausgeformten Seite des Blocks 52 und dem Wandteil 50 der Lampe ist vorzugsweise eine Paste mit guter Wärmeleitfähigkeit eingestrichen. Eine für diesen Zweck brauchbare Paste wird beispielsweise von der Firma Schaffner hergestellt und ist unter der Bezeichnung «Heat transfer compound» handelsüblich. Am Stab 54 ist ausserdem ein Kühlstern 59 befestigt.

Mit Hilfe des Peltier-Elements wird erreicht, dass der Stab 54 und der daran befestigte Kühlstern 59 eine höhere Temperatur aufweisen als der gekühlte Wandteil 50 der Lampe 14. Dadurch wird die Temperaturdifferenz zwischen dem Stab 54 mit dem Kühlstern 59 und der zugeführten Kühlluft vergrössert, was ermöglicht, die Lampe auch mit relativ warmer Luft wirkungsvoll zu kühlen. Die vergrösserte Temperaturdifferenz ermöglicht weiter, eine grössere Wärmemenge vom Block 52, dessen Temperatur gewöhnlich der Temperatur des Wandteils 50 entspricht, durch das Peltier-Element 53 an den Stab 54 und von dort an die frisch zugeführte Kühlluft abzuleiten und dadurch die Temperatur des Wandteils 50 tiefer zu halten als die Temperatur der anderen Wandteile der Lampe 14. Die abgeleitete Wärmemenge und damit die Temperatur des Wandteils 50 können durch den durch das Peltier-Element fliessenden Strom gesteuert werden. Die beschriebene Anordnung und Arbeitsweise ermöglichen, mit normaler

Umgebungsluft eine wirkungsvolle Kühlung zu erreichen und ausserdem Temperaturänderungen der Umgebungsluft durch die Steuerung des Wärmetransports durch das Peltier-Element auszugleichen.

5 Um die Temperatur des Wandteils 50 auf einem konstanten Wert zu halten, ist in den Block 52 ein Loch 60 gebohrt, in dem ein nicht gezeigtes Thermopaar angeordnet ist. Die Fig. 2 zeigt das Blockschema eines Stromkreises, mit dem der Strom durch das Peltier-Element 53 und damit die Temperatur des Wand-io teils der Lampe gesteuert werden kann. Das in dem Loch 60 angeordnete und indirekt die Temperatur Tfder Lampenwand messende Thermopaar ist mit einem weiteren Thermopaar in Serie geschaltet, das die Umgebungstemperatur To misst. Diese in Fig. 2 schematisch durch den Block 61 dargestellte Serietà schaltung der Thermospannungen erzeugt eine Spannung Vi. Die Umgebungstemperatur To wird ausserdem mit einem zum Messen der absoluten Temperatur geeigneten Messgerät 66, beispielsweise vom Typ National LX 5600, gemessen. Dieses Messgerät erzeugt eine Spannung V2 = C2T0. Die Spannung Vi 20 wird mit einem Verstärker 62 zu einer Spannung C3V1 verstärkt. Die Spannungen V2 und C3V1 werden dann in dem Baustein 63, beispielsweise einem Operationsverstärker, überlagert, wobei eine Spannung V3 entsteht. Von dieser Spannung V3 wird dann in einem Baustein 64 eine Referenzspannung Vr sub-25 trahiert, wobei eine Spannung V4 entsteht, die an eine spannungsabhängige Stromquelle 65 gelietet wird, deren Ausgangsstrom Ip durch das Peltier-Element fliesst.

Wenn angenommen wird, dass Vi = Ci(T|-To und V2 = C2T0 und C2 = C1C3 ist, dann folgt, dass V3 = C2T1 ist, was 30 bedeutet, dass die Eingangsspannung der Stromquelle 65 der absoluten Temperatur T[ der Lampe proportional ist und der Strom durch das Peltier-Element und folglich die Temperatur des Wandteils der Lampe in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur gesteuert werden.

35 Die den Lampenpaaren 35,36 und 37,38 zugeordneten Kühleinrichtungen 70 bzw. 71 unterscheiden sich wenig von der oben beschriebenen Kühleinrichtung 51. Für jede der Lampen 35,36,37 und 38 ist ein dem Block 52 entsprechender Kupferblock 72,73,74 bzw. 75 vorgesehen. Jeder Block ist über eine 40 Lötverbindung wärmeleitend mit dem kalten Ende eines Pel-tier-Elements 76,77,78 bzw. 79 verbunden. Die heissen Enden der Peltier-Elemente 76 und 77 sind mittels Lötverbindungen wärmeleitend mit einer gemeinsamen Kupferschiene 80 verbunden, welche für diese Lötverbindungen an ihrem einen 45 Ende zwei gegeneinander abgewinkelte, ebene Flächen auf-. weist. Die Peltier-Elemente 78 und 79 sind in der gleichen Weise mit einer gleichartigen gemeinsamen Kupferschiene 81 wärmeleitend verbunden. Der weitere Aufbau der Kühleinrichtungen 70 und 71 ist praktisch identisch mit dem Aufbau der so bereits beschriebenen Kühleinrichtung 51.

Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auf vielerlei Weise gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abgeändert werden kann. Beispielsweise ist es möglich, zur 55 Kühlung der heissen Enden der Peltier-Elemente diese Enden wärmeleitend mit dem Metallrahmen des Geräts zu verbinden, oder eine Wasserkühlung vorzusehen, oder Wärmeabzugsrohre für den Anschluss an die Umgebungsluft zu verwenden. Es ist auch möglich, für ein Lampenpaar nur ein Peltier-Ele-60 ment zu verwenden, in welchem Falle auch nur ein Thermopaar erforderlich ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zum Regeln der Lichtemission einer Gasentladungslampe, enthaltend mindestens eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines Wandteils der Lampe und eine Regeleinrichtung zum Regeln der Leistung der Kühleinrichtung entsprechend der gemessenen Temperatur dieses Wandteils, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (51) ein Peltier-Ele-ment (53) aufweist, dessen kaltes Ende mit dem Wandteil der Lampe wärmeleitend verbunden ist und dessen heisses Ende mit Mitteln (59) zum Abführen der Wärme an die Umgebung wärmeleitend verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Zuführkanal (17) für zum gesamthaften Kühlen der Lampe (14) vorgesehene Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (59) zum Abführen der Wärme vom heissen Ende des Peltier-Ele-ments an die Umgebung in dem Zuführkanal (17) angeordnet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kalte Ende des Peltier-Elements (53) mit einem Block (52) aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit wärmeleitend verbunden ist und eine Seite dieses Blocks komplementär zur Form des zu kühlenden Wandteils (50) der Lampe (14) ausgeformt ist, welcher Block mit der ausgeformten Seite den Wandteil wärmeleitend berührt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ausgeformten Seite des Blocks (52) und dem Wandteil (50) eine wärmeleitende Paste eingestrichen ist.