DE19830909C2 - Reflektoranordnung mit Kühlung als Bestandteil eines Bestrahlungselementes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reflektoranordnung mit Kühlung als Bestandteil eines Bestrahlungselementes, mit einem keramischen Lampensockel und mit einer, einen Lampen­ kolben aufweisenden Entladungslampe, die mit Quetschungen verschlossen ist, durch die elek­ trische Anschlußelemente geführt sind, wobei der Lampenkolben in dem Sockel gehalten ist und die Anschlußelemente über den Sockel elektrisch kontaktiert sind.

Bestrahlungselemente, wie sie vorstehend angegeben sind, sind allgemein bekannt und werden insbesondere als Strahlungseinheiten in ultraviolette Bestrahlungsgeräten, beispielsweise sol­ chen Geräten, die zum Bräunen eingesetzt werden. Die in solchen Bestrahlungselementen verwendeten Entladungslampen erzeugen große Wärmemengen, die sich, aufgrund des die Entladungslampe umgebenden Reflektors, im Lampenbereich konzentrieren. Um diese Wärme abzuführen, wird in Bestrahlungsgeräten, in denen solche Bestrahlungselemente eingebaut sind, oft eine Zwangskühlung durch ein Gebläse erwirkt, mit dem um den Reflektor des Be­ strahlungselements herum einen kühlenden Luftstrom zuführen.

Ein Reflektor, wie er in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Bestrahlungselement nach dem Stand der Technik eingesetzt wird, ist in Fig. 4 dargestellt und wird später noch be­ schrieben werden. Wie anhand der Fig. 4 der beigefügten Figuren zu sehen ist, besitzt ein solcher Reflektor, der beispielsweise durch einzel­ ne Flächenelemente einer parabolischen Form angenähert ist, eine zentrale Öffnung am Fuß­ punkt der angenäherten Parabel (im Querschnitt des Reflektors gesehen) mit Laschen. Mittels der Laschen kann an dem Reflektor der Sockel einer Entladungslampe so gehalten werden, daß sich durch die Öffnung in dem parabolischen Reflektor die Entladungslampe erstreckt.

Aus GB 2 034 455 A ist eine Entladungslampe bekannt, die einen Lampenkolben mit einem Schaft, einen Sockel und einen Reflektor aufweist. Der Schaft des Lampenkolbens und der Re­ flektor mit seiner Wurzel sind in dem Sockel jeweils durch Verklebungen gehalten, wobei der Sockel Aussparungen aufweist, die bei entsprechender Platzierung des Klebstoffes von diesem frei bleiben und dadurch Luftströmungskanäle zur Kühlung der Entladungslampe bilden. Der Sockel gemäß GB 2 034 455 A ist ein dickwandiges, keramisches Bauteil mit relativ hoher Wär­ mekapazität. Die beim Betrieb der Entladungslampe entstehende Wärme wird bei diesem Auf­ bau trotz der Luftströmungskanäle nur mit Verzögerung abgeführt.

Ausgehend von bekannten Bestrahlungselementen, wie vorstehend beschrieben, liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, ein solches Bestrahlungselement bzw. eine Reflektoranordnung hierfür auf einfache Weise so weiterzubilden, daß, unabhängig einer Zwangskühlung, eine er­ höhte Kühlleistung bzw. ein verstärkter Wärmeabtransport im Reflektor erzielt wird.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Bestrahlungselement mit den eingangs genannten Merkmalen, dadurch gelöst, daß der Reflektor aus mindestens drei Flächenteilen aufgebaut ist, wobei jedes dieser Flächenteile an der dem Sockel zugekehrten Seite ein Verlängerungs- Flächenelement besitzt, die zusammen den Fortsatz bilden, in welchem der Sockel zumindest teilweise gehalten ist, daß die im Bereich des Sockels liegende Quetschung zumindest teilweise von dem Fortsatz umgeben ist, und daß der Fortsatz eine Querschnittsabmessung derart auf­ weist, daß zwischen Quetschung und Fortsatz ein Luftströmungskanal verbleibt.

Mit einem solchen Aufbau der Reflektoranordnung mit Kühlung als Bestandteil eines Bestrah­ lungselements wird eine Art Kamin in Form des Fortsatzes gebildet, der zumindest die im Be­ reich des Lampensockels liegende Quetschung, durch die ein Anschlußelement der Lampe hindurchgeführt ist, umgibt. Es wird um die Quetschung und gegebenenfalls um den Lampen­ sockel herum aufgrund dieses Fortsatzes ein kanalartiger Raum belassen, über den die im Bereich des Reflektors erzeugte Wärme durch freie oder natürliche Konvektion abgeführt wird.

Eine solche Strömung wird durch einen sogenannten Kamineffekt, der sich aufgrund des ka­ minartigen Fortsatzes ergibt, unterstützt. Insbesondere wird auch der Sockel, der zumindest in Verlängerung des Fortsatzes gehalten wird, mit einer hohen Kühlleistung gekühlt. Der Reflektor ist in einfacher Weise aus Flächenelementen, und zwar aus mindestens drei Flä­ chenelemente, aufgebaut werden, wobei dann jedem dieser Flächenelemente an der dem Soc­ kel zugekehrten Seite ein Verlängerungsflächenteil zugeordnet ist, die zusammen den Fortsatz bilden. Falls drei Flächenelemente vorgesehen sind, ergibt sich ein dreieckigförmiger Quer­ schnitt des durch den Fortsatz gebildeten Raums, während mit vier solcher Verlängerungsflä­ chenteile ein quadratischer oder rechteckiger Querschnitt erhalten wird. In Verbindung mit ei­ nem rechteckigen Querschnitt eines solchen Fortsatzes sollte der Lampensockel, im Quer­ schnitt rechteckig ausgebildet, in Richtung der Diagonalen des Querschnitts des Fortsatzes verlaufend an oder in dem Fortsatz positioniert werden. Für eine Anordnung des Lampensoc­ kels in dem Fortsatz können in den Flächenteilen des Fortsatzes Ausschnitte vorgesehen wer­ den, in die sich der Lampensockel dann einsetzt.

Damit es nicht erforderlich ist, die Kanten benachbarter Verlängerungsflächenteile, die zusam­ men den Fortsatz bilden, miteinander zu verschweißen oder zu verkleben, können diese Ver­ längerungsflächenteile an ihren Kanten jeweils mit einer Verzahnung ausgebildet werden, so daß die Verzahnungen dieser benachbarten Verlängerungsflächenteile ineinander greifen, und ein gegenseitiges Verschieben dieser Flächenteile nicht möglich ist. Eine solche Verzahlung kann beispielsweise durch Stege und Nuten gebildet werden, die sich gegenseitig ergänzen.

Für einen einfachen Aufbau des kaminartigen Fortsatzes wird dieser aus Flächenele­ menten aufgebaut derart, daß sich ein etwa rechteckiger Querschnitt ergibt.

Da der freie Querschnitt des kaminartigen Fortsatzes durch den darauf aufgesetzten oder darin teilweise eingesetzten Lampensockel verringert wird, sollte in einer weite­ ren, bevorzugten Ausbildung des Bestrahlungselements der Sockel mindestens eine Aussparung aufweisen, die zusammen mit dem Fortsatz einen Teil des Strömungs­ kanals bildet und/oder den mittels des Fortsatz gebildeten Strömungskanals verlän­ gert. Das bedeutet, in dem Lampensockel werden Aussparungen, in Richtung der Achse des Fortsatzes verlaufend, Nuten, Kerben oder andere Aussparungen vorge­ sehen, so daß dadurch zu dem Luftströmungskanal beigetragen wird. In einer sol­ chen Ausbildung des Sockels sollten zumindest zwei Aussparungen vorgesehen werden, die auf gegenüberliegenden Seiten des Sockels angeordnet sind, so daß auf diesen beiden gegenüberliegenden Seiten bevorzugt die Luftströmung zur Küh­ lung des Lampensockels und damit auch zur Kühlung des Anschlußendes der Entla­ dungslampe entlanggeführt wird. Weiterhin sollten dann, wenn die Quetschung der Entladungslampe flach ausgebildet ist, solche Aussparungen den flachen Seiten der Quetschung zugewandt sein, so daß durch die entsprechende Aussparungen an die­ sen Seiten der Kühlluftstrom nahe an diese kritischen Bereiche der Entladungslampe und des Sockels herangeführt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen­ den Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeich­ nung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Reflektors mit kaminartigem Fortsatz,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Reflektor der Fig. 1 aus Sicht des Sichtpfeils II in Fig. 1, wobei in Fig. 2 der Lampensockel angedeutet ist,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 einen herkömmlichen Reflektor ohne kaminartigen Fortsatz.

Das Bestrahlungselement gemäß der Erfindung weist, wie die Fig. 1 bis 3 zei­ gen, einen Reflektor 1 auf, in dem ein Lampensockel 2 mit einer Entladungslampe 3 gehalten ist.

Der Reflektor 1 umfaßt vier Flächenteile 4, so daß sich, senkrecht zu der Achse 5 des Reflektors 1 gesehen, ein etwa quadratischer Aufbau ergibt, wie anhand der Fig. 2 deutlich zu erkennen ist. Jedes Flächenteil 4 ist wiederum aus drei einzelnen Flächensegmenten 6 zusammengesetzt, die, im Schnitt durch eine Ebene, die durch die Achse 5 verläuft, gesehen eine parabolische Form annähern.

Im zentralen Bereich des Reflektors 1 ist an diesen ein kaminartiger Fortsatz 7 ange­ setzt, der aus vier Flächenelementen zusammengesetzt ist. Jeweils eines dieser Flä­ chenelemente 8 ist hierbei dem innenliegenden bzw. dem dem Reflektorboden zuge­ ordneten Flächensegment 6 des jeweiligen Flächenteils 4 zugeordnet.

Ein solcher Reflektor 1 ist vorzugsweise aus einem einteiligen Blechzuschnitt, bei­ spielsweise Aluminium, gestanzt und gebogen.

Der Fortsatz 7 besitzt eine Höhe oder Länge 16, in Richtung der Achse 5 gesehen, vom Fußpunkt der Flächenelemente 8 bis zu der oberen, freien Kante von 15 bis 20 mm, wobei allerdings dieser Fortsatz 7 auch länger dimensioniert werden kann. Der Innenquerschnitt liegt bei 20 bis 30 mm.

In zwei sich diagonal gegenüberliegenden Kantenbereichen des Fortsatzes 7 sind in den Flächenelementen 8 Ausschnitte 9 gebildet, die sich auch in die inneren, an die Flächenelemente 8 anschließenden Flächensegmente 6 der Flächenteile 4 hinein erstrecken.

In die beiden diagonal gegenüberliegenden Ausschnitte 9 ist ein länglicher, d. h. im Querschnitt gesehen rechteckiger, keramischer Lampensockel 2 eingesetzt. Die Ausschnitte 9 sind in Bezug auf den Lampensockel 2 so dimensioniert, daß der Lam­ pensockel 2 an den Kanten der Flächensegmente 6 und der Flächenelemente 8, die den Ausschnitt 9 begrenzen, klemmend gehalten wird. In Richtung der Achse 5 gesehen sind Stege 11 an den Flächenelementen 8 belassen, so daß hierdurch der Sockel 2 einen Anschlag in Richtung der Achse 5 nach oben, aus Sicht der Fig. 1, erhält.

Aufgrund der diagonalen Anordnung des Lampensockels in dem Fortsatz 7 des Re­ flektors 1 verbleiben beidseitig des Sockels 2 Luftströmungsteilkanäle 16, und zwar im Bereich der anderen Diagonalen des Querschnitts des Fortsatzes 7. Der Sockel 2 kann zusätzlich mittels geeigneter, nicht dargestellter Elemente an dem Reflektor ge­ gen die Stege 11 verklemmt werden.

Wie in Fig. 3 zu sehen ist, in der der Reflektor 1 teilweise aufgebrochen dargestellt ist, ist in dem Sockel 2 eine Entladungslampe 3 mit ihrem einen Anschlußende im Bereich einer Quetschung 12 gehalten, während das andere, in Fig. 3 untenliegen­ de Anschlußende mit einem Kontaktbügel, ebenfalls in den Sockel 2 hineingeführt, gehalten ist. An der Oberseite des Sockels 2, d. h. im Bereich des Endes des ka­ minartigen Fortsatzes 7, stehen zwei Anschlußstifte 13 gut zugänglich vor, über die die Entladungslampe elektrisch kontaktiert werden kann.

Die beiden Luftströmungsteilkanäle 16 bilden einen kaminartigen Schacht, der den Sockel 2 und die darin gehaltene Quetschung 12 der Entladungslampe 3 umgibt. Un­ terstützt durch natürliche Konvektion, insbesondere dann, wenn der Reflektor bzw. das gesamte Bestrahlungselement in einer Stellung eingebaut wird, wie sie in den Fig. 1 und 3 gezeigt ist, wird Wärme nach oben durch die Strömungsteilkanäle 16 des Fortsatzes 7 führt. Dieser Luftstrom führt gleichzeitig an den Außenwänden des Lampensockels 2 vorbei, so daß darüberhinaus eine Zwangskühlung des Soc­ kels 2 und der darin gehaltenen Quetschung 12 erfolgt. Auch ergibt sich aufgrund des Fortsatzes 7 und dem darin gebildeten Luftströmungskanal eine schnelle Abfuhr der Wärme aus dem Reflektor 1, wenn die Entladungslampe 3 betrieben wird.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, sind auf beiden Seiten des Lampensockels 2 Aussparun­ gen 14 vorgesehen, die in etwa im Bereich der Diagonalen des Querschnitts des Fortsatzes 7 und in Richtung der Achse 5 verlaufend ausgerichtet sind. Diese Aus­ sparungen 14 sind im Querschnitt halbkreisförmig gebildet und erweitern zusätzlich die Querschnittsbreite der Luftströmungsteilkanäle 16 in Richtung der Diagonalen gesehen, die mit D bezeichnet ist. Gleichzeitig kann durch diese Aussparungen 14 die Luftströmung noch näher sowohl an die Quetschung 12 als auch an die Kontakt­ stifte 13 herangeführt werden. Die Luftströmungsteilkanäle 16 sollten eine Breite, in Richtung der Diagonalen D gesehen, von 5 bis 15 mm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 10 mm, haben.

Es wird unter Betrachtung der Fig. 2 ersichtlich werden, daß die Luftströmungsteil­ kanäle 16 dann, wenn der Sockel 2 im Querschnitt sehr große Abmessungen auf­ weist, auch durch entsprechend groß dimensionierte Aussparungen 14 in dem Lam­ pensockel 9 gebildet werden können. Solche Aussparungen 14 werden dann noch durch eine die Aussparung nach außen begrenzende Wand umgeben, die den Flä­ chenelementen 8 entspricht, oder aber in dem Sockelbereich werden entsprechende Durchgangsbohrungen gebildet, die dann die Luftströmungsteilkanäle 16 bilden.

Um einen einfachen und leicht herstellbaren Aufbau des Reflektors zu erzielen, wird, wie bereits erwähnt wurde, der Reflektor aus einem entsprechenden Zuschnitt gebo­ gen. Zusätzlich sind an den oberen, freien Stirnkanten des Fortsatzes 7 Laschen 15 belassen, die dazu verwendet werden können, das Bestrahlungselement in einem Gerät zu befestigen. Darüberhinaus sind die jeweils benachbarten Kanten der Flä­ chenelemente 8 des Fortsatzes 7 mit nicht näher dargestellten Stegen und Nuten versehen, die ineinandergreifen und dadurch die jeweils benachbarten, aneinander­ stoßenden Kanten der Flächenelemente 8 des Fortsatzes 7 in ihrer Orientierung fi­ xieren, indem sie aneinander anliegen. Zusätzliche Befestigungsmaßnahmen sind hierbei nicht erforderlich.

Die Laschen 15 können auch dazu dienen, den Lampensockel, der dann mit geeig­ neten Löchern versehen ist, darauf, in Richtung der Diagonalen verlaufend, aufzu­ stecken. Die Enden dieser Laschen werden dann umgebogen, um diesen Lampen­ sockel zu halten. In einem solchen Fall können die Ausschnitte 9 dennoch erforder­ lich sein, um den Kontaktbügel der Entladungslampe dort ungehindert durch den Re­ flektor hindurchzuführen.

In Fig. 4 ist ein Bestrahlungselement nach dem Stand der Technik dargestellt. In dieser Darstellung sind Bauelemente, die zu denjenigen anhand der Fig. 1 bis 3 dargestellten und beschriebenen Ausführungsform ähnlich sind, mit entsprechenden Bezugszeichen mit einem hinzugefügten, hochgestellten "'" bezeichnet. Wie die Fig. 4 zeigt, besitzt das Bestrahlungselement nach dem Stand der Technik unmittel­ bar am Boden des Reflektors 1' eine Öffnung, im Bereich derer ein nicht näher dar­ gestellter Sockel befestigt wird. Ein kaminartiger Fortsatz 7', wie er bei der Ausfüh­ rungsform der Fig. 1 bis 3 vorhanden ist, ist bei dieser Ausführungsform nach dem Stand der Technik nicht gegeben. Bei dieser Ausgestaltung des Reflektors wird praktisch keine Luftströmung aufgrund natürlicher Konvektion erreicht, die einen we­ sentlichen Kühlungsbeitrag eines Lampensockels leisten könnte oder gezielt die Wärme im Reflektorbereich abführen könnte.

Claims (7)

1. Reflektoranordnung mit Kühlung als Bestandteil eines Bestrahlungselementes, mit einem keramischen Lampensoc­ kel und mit einer, einen Lampenkolben aufweisenden Entladungslampe, die mit Quet­ schungen verschlossen ist, durch die elektrische Anschlußelemente geführt sind, wobei der Lampenkolben in dem Sockel gehalten ist und die Anschlußelemente über den Soc­ kel elektrisch kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (1) aus min­ destens drei Flächenteilen (4) aufgebaut ist, wobei jedes dieser Flächenteile (4) an der dem Sockel (2) zugekehrten Seite ein Verlängerungs-Flächenelement (8) besitzt, die zu­ sammen den Fortsatz (7) bilden, in welchem der Sockel (2) zumindest teilweise gehalten ist, daß die im Bereich des Sockels (2) liegende Quetschung (12) zumindest teilweise von dem Fortsatz (7) umgeben ist, und daß der Fortsatz (7) eine Querschnittsabmes­ sung derart aufweist, daß zwischen Quetschung (12) und Fortsatz (7) ein Luftströmungs­ kanal (10) verbleibt.

2. Reflektoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Sei­ tenkanten der Flächenelemente (8) ineinandergreifend miteinander verzahnt sind.

3. Reflektoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung durch Stege und Nuten gebildet ist.

4. Reflektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (7) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

5. Reflektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (2) mindestens eine Aussparung (14) aufweist, die zusammen mit dem Fort­ satz (7) einen Teil des Luftströmungskanals (10) bilden und/oder den mittels des Fort­ satzes (7) gebildeten Luftströmungskanals (10) verlängern.

6. Reflektoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (2) zwei Aussparungen (14) aufweist, die auf sich gegenüberliegenden Seiten des Sockels (2) angeordnet sind.

7. Reflektoranordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Quet­ schungen (12) der Entladungslampe (3) flach ausgebildet sind und die Aussparungen (14) im Sockel (2) den flachen Seiten der dem Sockel (2) zugekehrten Quetschung (12) zugekehrt sind.