DE1237465B

DE1237465B - Elektrischer Infrarotstrahler

Info

Publication number: DE1237465B
Application number: DE1962P0030389
Authority: DE
Inventors: Gerhard Nessler
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1962-10-18
Filing date: 1962-10-18
Publication date: 1967-03-23

Description

Elektrischer Infrarotstrahler Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Infrarotstrahler für eine Signal- und Alarmvorrichtung mit strahlungsempfindlichen Zellen, bestehend aus einer Glühlampe, einem Paraboloid-Reflektor mit einer zentralen Öffnung für das Lampengefäß und einem Sockel mit elektrischen Kontakten. Einwesentlich rotationssymmetrischer Körper umgibt und hält die Lampe und den Reflektor derart, daß der Reflektorbrennpunkt in der Mitte des Glühlampen-Leuchtkörpers liegt und daß der Reflektor weder die Lampe noch den Sockel berührt.
Strahler dieser Art erzeugen ein Lichtbündel, das beispielsweise als Lichtschranke in Alarmvorrichtungen dienen kann. Durch Unterbrechung dieser Lichtschranke wird mittels einer lichtempfindlichen Zelle ein elektrischer Impuls ausgelöst, durch den eine beliebige Einrichtung, beispielsweise eine Alarm-, SicherUngs-, Zähl- oder Registriereinrichtung mittel- oder unmittelbar ein- oder ausgeschaltet werden kann.
Die Stärke des Steuerimpulses hängt im allgemeinen von dem Beleuchtungsstärkeunterschied bei Unterbrechung der Lichtschranke ab. Die Beleuchtungsstärke auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Zelle soll daher möglichst groß sein. Dies ist besonders dann erforderlich, wenn die Lichtschranke in einem Raum eingebaut ist, der durch andere Lichtquellen allgemein beleuchtet ist, durch die die Wirkung des lichtempfindlichen Elementes beeinflußt werden könnte. Aus dem gleichen Grund wird vorteilhafterweise zur Erregung der Photozelle für die Lichtschranke eine Strahlung mit einer spektralen Verteilung gewählt, die sich von der der allgemeinen Raumbeleuchtung unterscheidet. In bekannter Weise wählt man für die Lichtschranke eine im wesentlichen im infraroten Spektralbereich liegende Strahlung. Diese bietet, insbesondere bei Sicherungsanlagen gegen Einbruch oder Diebstahl, noch den weiteren Vorteil, daß dieLichtschranke nicht vorzeitig erkannt wird. Schließlich kann auch die Frequenz der Strahlung moduliert werden, wobei durch eine Differenzschaltung die falsche Auslösung eines Schaltvorganges durch Fremdlichtquellen mit Sicherheit verhindert werden kann.
Andererseits soll ein derartiger Strahler einen möglichst geringen Energieverbrauch haben, damit er auch netzunabhängig aus Batterien oder Akkumulatoren gespeist werden kann.
Auch soll die Lebensdauer des Leuchtkörpers des Strahlers groß sein, um die Wartungskosten klein zu halten. Schließlich soll der Strahler möglichst kompakt und klein sein, um ihn unauffällig unterbringen zu können. Zur Erzeugung eines derartigen Lichtbündels ist bereits vorgeschlagen worden, den Leuchtkörper einerGlühlampe in denBrennpunkt eines Paraboloid-Reflektors anzuordnen. Der Nachteil dieser bekannten Anordnungen bestand darin, daß das Verhältnis des Abstandes des Brennpunktes vom Scheitel der die Reflektorfläche erzeugenden Parabel zum Durchmesser der Lichtaustrittsöffnung des Reflektors wegen der Verwendung normal gesockelter Lampen ungünstig war. Dadurch war die vom Leuchtkörper ausgehende, vom Reflektor nicht erfaßte Streustrahlung groß und die dadurch auftretenden Leistungsverluste konnten nur durch Erhöhung des Energieverbrauches der Lampe bzw. durch zusätzliche teure optische Einrichtungen ausgeglichen werden.
Es sind auch Einrichtungen bekannt, in denen der Paraboloid-Reflektor in einem rotationssymmetrischen Körper angeordnet wurde und in denen der Reflektor eine zentrale Öffnung aufwies, in der eine Fassung verschiebbar angeordnet wurde. Auf diese Weise sollte der Brennpunkt des Paraboloides näher an denScheitel derReflektorfläche eingestellt werden. Diese Anordnung hatte den Nachteil, daß die Einstellung des Leuchtkörpers zum Brennpunkt bei Montage der Anlage und bei jedem Lampenwechsel vorgenommen werden mußte. Diese Arbeit kann nur von Fachkräften mit Hilfe von Meßeinrichtungen richtig gelöst werden, wodurch die Montage- und Unterhaltskosten zu hoch wurden.
Die Erfindung beseitigt die Nachteile bisher bekannter Infrarotstrahler für eine Signal- und Alarmvorrichtung mit strahlungsempfindlichen Zellen, bestehend aus einer Glühlampe, einem Paraboloid-Reflektor mit zentraler öffnung für das Lampengefäß, einem Sockel mit elektrischen Kontakten und einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper, der Lampe und Reflektor umgibt und so hält, daß der Reflektorbrennpunkt in der Mitte des Glühlampen- Leuchtkörpers liegt und daß der Reflektor weder die Lampe noch den Sockel berührt, durch die gleichzeitige Anwendung folgender Merkmale: a) Der rotationssymmetrische Körper ist starkwandig und annähernd kegelstumpfförmig; er ist an seinem engeren Ende mit dem Sockel versehen und weist eine durchgehende axiale Bohrung auf.
b) Die Bohrung des Körpers besteht aus einem zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers, zwei kurzen Übergangsabschnitten beiderseits des zylindrischen Abschnittes und einem langen kegelstumpfförmigen Abschnitt.
c) Die Grundflächen der Kegelstümpfe der Körperaußenseite und des langen Bohrungsabschnittes fallen zusammen.
d) Der Reflektor ist dünnwandig und tief eingezogen und koaxial im langen Bohrungsabschnitt angeordnet.
e) Die Glühlampe ist sockellos.
f) Das Lampengefäß ist langgestreckt und zylindrisch und in der zylindrischen Bohrung befestigt und ragt mit seinem den Leuchtkörper enthaltenden Ende nur wenige Millimeter in den Reflektor hinein.
g) Die aus dem anderen Lampengefäßende, das aus der zylindrischenBohrung herausragt, austretenden Stromzuführungsdrähte sind mit den Kontakten des am rotationssymmetrischen Körper befestigten Sockels verbunden.
Durch die Erfindung wurde es möglich, einen Infrarotstrahler kleiner und kompakter Bauweise zu schaffen, der allein oder in Verbindung mit einem Gehäuse, in dem weitere Konstruktionselemente, wie beispielsweise der Stromerzeuger, die Fassung, Sicherungen, Schalter oder Lichtfilter untergebracht werden können, unauffällig in oder an der Wand eingebaut werden kann. Ebenso ergibt sich die Möglichkeit einer raumsparenden Konstruktion bei Verwendung des Strahlers als Steuerungselement in Fertigungs- oder Rechenautomaten.
Durch den tief eingezogenen parabolischen Reflektor, in dessen Brennpunkt sich der Leuchtkörper befindet, wird ohne zusätzliche optische Hilfsmittel eine scharf gebündelte Strahlung erzielt, durch die auf der Oberfläche des photoelektrischen Elementes eine relativ hohe Bestrahlungsstärke mit einem Leuchtkörper kleiner Heizstromleistung erzeugt wird. Der Leuchtkörper kann auch temperaturmäßig niedrig belastet werden, wodurch die Lebensdauer günstig beeinflußt wird und das Maximum der Strahlung sich im infraroten Spektralgebiet befindet. Da der Leuchtkörper möglichst punktförmig sein soll, wird er vorzugsweise aus einer Wolframwendel gedrungener Bauart bestehen. Die Wendel enthält so wenig Masse, daß die Anheizzeit und Wärmeträgheit der Wendel klein wird. Dadurch kann mit einfachen elektronischen Bauelementen ein modulierter Lichtstrahl einer hohen Frequenz erzeugt werden.
In der Zeichnung ist ein Schnitt durch den Strahler nach der Erfindung dargestellt.
Der rotationssymmetrische Strahlerkörper 1 besteht aus Kunststoff oder Aluminium mit einem Hohlraum, dessen größter Durchmesser am vorderen Ende des Körpers 1 etwa 35 mm beträgt und in dem sich der parabolische Reflektor 2 befindet. Dieser kann beispielsweise aus Metallblech, einem Infrarot gut reflektierenden Material wie Reinaluminium, tiefgezogen werden. Die Innenfläche des Reflektors wird spiegelnd poliert. Der parabolische Reflektor ist so konstruiert, daß der Abstand des Brennpunktes vom Scheitel der die Mantelfläche erzeugenden Parabel 1 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, beträgt. Er wird mit einem hochtemperaturfesten Silikon-Lack 5 im Körper 1 derart festgelegt, daß die zentrale Öffnung 6 im Reflektor 2 zur Aufnahme eines Endes der Lampe 3 axial zur Bohrung 7 im Körper 1 angeordnet ist. Die Lampe 3 hat einen zylindrischen Kolben 8 mit einem äußeren Durchmesser von 6 bis 7 mm, der etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 7 ist. Die Länge des Kolbens 8 beträgt etwa 30 mm. In den Fuß des Kolbens sind zwei Stromzuführungen 9 und 10 eingeschmolzen, an denen der Leuchtkörper 11 befestigt ist. Der Leuchtkörper 11 besteht aus einer Wolframwendel von etwa 229 Windungen mit einem Durchmesser von 0,068 mm und einer Länge von 4 mm. Die Wendel ist aus einem Wolframdraht mit einem Durchmesser von 0,0115 mm hergestellt. Die Lampe 3 ist für eine Spannung von 6 V und einen Strom von 39 mA ausgelegt. Die geringe Heizstromleistung von etwa 0,3 W erlaubt den Anschluß des Strahlers an verhältnismäßig leistungsarme Akkumulatoren oder Batterien, die, um lange Zuleitungen zu vermeiden, in einem Gehäuse mit dem Strahler baulich vereinigt sein können.
Die Lampe 3 wird durch die Bohrung 7 in den Körper 1 so weit eingeführt, daß der Leuchtkörper 11 im Brennpunkt des Reflektors 2 liegt. Zweckmäßigerweise wird die Anordnung des Leuchtkörpers 11 bei eingeschalteter Lampe durch Messung der Bestrahlungsstärke des auf einen senkrecht zur Achse liegenden Schirm projizierten Bündels justiert. Der Lampenkolben 8 wird dann mit Silikonlack 14 in der zentralen Reflektoröffnung 6 festgelegt.
Der Körper 1 wird mit einem Sockel 4, beispielsweise einem Bajonettsockel, versehen und die Stromzuführungsdrähte 9 und 10 mit den Bodenkontakten 12 und 13 leitend verbunden.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrischer Infrarotstrahler für eine Signal-und Alarmvorrichtung mit strahlungsempfindlichen Zellen, bestehend aus einer Glühlampe, einem Paraboloid-Reflektor mit einer zentralen Öffnung für das Lampengefäß, einem Sockel mit elektrischen Kontakten und einem im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper, der Lampe und Reflektor umgibt und so hält, daß der Reflektorbrennpunkt in der Mitte des Glühlampen-Leuchtkörpers liegt und daß der Reflektor weder die Lampe noch den Sockel berührt, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die gleichzeitige Anwendung folgender Merkmale: a) Der rotationssymmetrische Körper ist starkwandig und annähernd kegelstumpfförmig; er ist an seinem engeren Ende mit dem Sokkel versehen und weist eine durchgehende axiale Bohrung auf. b) Die Bohrung des Körpers besteht aus einem zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers, zwei kurzen Übergangsabschnitten beiderseits des zylindrischen Abschnittes und einem langen kegelstumpfförmigen Abschnitt. c) Die Grundflächen der Kegelstümpfe der Körperaußenseite und des langen Bohrungsabschnittes fallen zusammen. d) Der Reflektor ist dünnwandig und tief eingezogen und koaxial im langen Bohrungsabschnitt angeordnet. e) Die Glühlampe ist sockellos. f) Das Lampengefäß ist langgestreckt und zylindrisch und in der zylindrischen Bohrung befestigt und ragt mit seinem den Leuchtkörper enthaltenden Ende nur wenige Millimeter in den Reflektor hinein. g) Die aus dem anderen Lampengefäßende, das aus der zylindrischen Bohrung herausragt, austretenden Stromzuführungskräfte sind mit den Kontakten des am rotationssymmetrischen Körper befestigten Sockels verbunden.
2. Elektrischer Infrarotstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der parabolische Reflektor des Strahlerkörpers so konstruiert ist, daß der Abstand des Brennpunktes vom Scheitel der die Mantelfläche erzeugenden Parabel 1 bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, beträgt.
3. Elektrischer Infrarotstrahler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor des Strahlerkörpers aus einem IR-Strahlen optimal reflektierenden Material, beispielsweise aus Reinaluminium, hergestellt ist und daß die Innenfläche spiegelnd poliert ist.
4. Elektrischer Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtkörper der länglichen Lampe des Strahlers im Brennpunkt des paraboloidförmigen Reflektors angeordnet ist.
5. Elektrischer Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Leuchtkörpers der Lampe des Strahlers zwischen 0,1 und 1,0, vorzugsweise 0,3 W, beträgt.
6. Elektrischer Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtkörper der Lampe des Strahlers aus einer etwa 4 mm langen Wendel mit einem Durchmesser von etwa 0,068 mm und mit etwa 229 Windungen besteht.
7. Elektrischer Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtkörper der Lampe des Strahlers derart thermisch belastet wird, daß das Maximum der von ihm erzeugten Strahlung im nahen infraroten Spektralgebiet liegt. B. Elektrischer Infrarotstrahler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler in einem Gehäuse zusammen mit den Stromquellen, Sicherungen, Schaltern und Filtern baulich vereinigt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 494 589, 563 744; französische Patentschrift Nr. 433 257; USA.-Patentschriften Nr. 1022 589, 1622 395.