DE19909542A1 - Lampen- und Reflektoranordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lampen- und Reflektoranordnung (1) zur Bestrahlung von Objekten in Richtungen einer Vorderseite (8) der Anordnung, insbesondere zur Strahlungserwärmung von Objekten, mit einer Kombination einer Infrarotlampe (2) und eines Reflektors (3). Die Infrarotlampe (2) weist eine langgestreckte Infrarot-Strahlungsquelle (5) zur Emission von Infrarotstrahlung und eine langgestreckte strahlungsdurchlässige Umhüllung (4) der Infrarot-Strahlungsquelle (5) auf. Der Reflektor dient der Reflexion von nicht in Richtung der Vorderseite (8) emittierter Strahlung und erstreckt sich entlang der Infrarotlampe (2) in deren Längsrichtung. Die Reflektoroberfläche des Reflektors (3) weist quer zur Längsrichtung ein zweischenkliges, sich beidseitig der Mittelebene der Infrarotlampe (2) erstreckendes Querschnittsprofil auf, gemäß dem die Schenkel der Reflektoroberfläche von einem in der Mittelebene liegenden Schenkel (10) aus zunächst in rückwärtige, von der Vorderseite (8) der Anordnung wegweisende Richtungen verlaufen, im weiteren Verlauf, mit zunehmendem Abstand zur Mittelebene, jedoch umkehren und in zur Vorderseite (8) weisende Richtungen verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lampen- und Reflektoranordnung zur Bestrahlung von Objekten in Richtungen einer Vorderseite der Anordnung, insbesondere zur Strahlungserwärmung von Objekten, mit einer Kombination einer Infrarotlampe und eines Reflektors. Die Infrarotlampe weist eine langgestreckte Infrarot-Strah­ lungsquelle zur Emission von Infrarotstrahlung und eine langge­ streckte, strahlungsdurchlässige Umhüllung der Infrarot-Strah­ lungsquelle auf. Der Reflektor dient der Reflexion von nicht in Richtung der Vorderseite emittierter Strahlung und erstreckt sich entlang der Infrarotlampe in deren Längsrichtung.

Ähnliche Anordnungen sind bereits aus der Beleuchtungstechnik bekannt, wobei jedoch anstelle einer Infrarot-Strahlungsquelle eine Lichtquelle zur Erzeugung von sichtbarem Licht vorgesehen ist.

Zur Strahlungserwärmung von Objekten sind bereits Anordnungen der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, wobei die Re­ flektoroberfläche des Reflektors quer zur Längsrichtung der In­ frarotlampe ein trapezförmiges Querschnittsprofil aufweist, welches symmetrisch zu einer Mittelebene der Infrarotlampe ist. Die Mittelebene schneidet die Infrarot-Strahlungsquelle in der Ebene des Querschnitts bzw. erstreckt sich in Längsrichtung durch die Infrarot-Strahlungsquelle, falls diese in gerader Richtung verläuft. Bei dieser Lampen- und Reflektoranordnung bildet also ein ebener Oberflächenbereich der Reflektoroberflä­ che die Rückseite der Anordnung.

Soll die von der Infrarotlampe abgegebene Infrarot-Strahlung wesentliche Strahlungsleistung im Wellenlängenbereich des kur­ zen Infrarot haben (Wellenlängen kleiner als 2 µm) beträgt die Oberflächentemperatur der Infrarot-Strahlungsquelle mehr als 1400 K. Soll die von der Infrarotlampe abgegebene Infrarot- Strahlung ein spektrales Stahlungsflußdichte-Maximum im Wellen­ längenbereich des nahen Infrarot haben (Wellenlängenbereich zwischen 0,78 µm und 1,4 µm) beträgt die Oberflächentemperatur der Infrarot-Strahlungsquelle mehr als 2100 K. Um diese Tempe­ ratur zu erreichen und aufrechtzuerhalten, muß die Temperatur der strahlungsdurchlässigen Umhüllung, insbesondere einer Quarzglasröhre, größer als 250°C sein, sollte jedoch 550°C nicht überschreiten. Bei Umhüllungstemperaturen größer als 550°C nimmt die Lebensdauer der Infrarotlampe rapide ab. Die Grenztemperatur von 550°C ist bei Oberflächentemperaturen der Infrarot-Strahlungsquelle von mehr als 2100 K ohne aktive Küh­ lung nicht einzuhalten. Eine Zwangskühlung der Umhüllung ist für den Betrieb der Lampe im nahen Infrarot somit unerläßlich.

In neuerer Zeit sind auch Anwendungen bekannt geworden, bei denen es auf eine reaktionsschnelle Steuerbarkeit der emittier­ ten Strahlungsleistung ankommt. Auch für diese Anwendungen wurde bereits vorgeschlagen, sowohl die Umhüllung als auch die Reflektoroberfläche zu kühlen. Auf diese Weise wird einerseits die von der Umhüllung bzw. der Reflektoroberfläche selbst in Richtung des zu bestrahlenden Objekts emittierte Strahlungslei­ stung minimiert und wird andererseits eine schnelle Abkühlung der Infrarot-Strahlungsquelle ermöglicht. Für die Kühlung der Umhüllung und/oder der Reflektoroberfläche werden bekannterma­ ßen Luftstrom-Kühleinrichtungen eingesetzt, die eine Zwangskon­ vektions-Kühlung bewirken. Bei den bekannten Luftstrom-Kühlein­ richtungen erfolgt die Luftströmung in Längsrichtung der Lam­ pen- und Reflektoranordnung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lampen- und Re­ flektoranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die die Eigenanstrahlung der Lampe reduziert. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den störenden Einfluß der Umhül­ lung auf die Bestrahlungsstärkeverteilung, die sich durch Über­ lagerung der direkten und der reflektierten Strahlungsanteile der Strahlungsquelle ergibt, gering zu halten.

Die Aufgabe wird durch eine Lampen- und Reflektoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen sind Ge­ genstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Kerngedanken der Erfindung weist die Reflektorober­ fläche des Reflektors quer zur Längsrichtung der Infrarotlampe ein zweischenkliges, sich beidseitig einer Mittelebene der In­ frarotlampe erstreckendes, vorzugsweise symmetrisches, Quer­ schnittsprofil auf. Gemäß dem Querschnittsprofil verlaufen die Schenkel der Reflektoroberfläche von einem in der Mittelebene liegenden Scheitel aus zunächst in rückwärtige, von der Vorder­ seite der Anordnung wegweisende Richtungen (Rückwärtsrichtung­ en), kehren jedoch im weiteren Verlauf, mit zunehmendem Abstand zur Mittelebene um und verlaufen in Richtungen der Vorderseite der Lampen- und Reflektoranordnung (Vorwärtsrichtungen). Das Profil ist also im wesentlichen W-förmig.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird zumindest ein Teil der in Rückwärtsrichtungen emittierten Strahlung der Infrarot­ lampe von den in Rückwärtsrichtungen verlaufenden Oberflächen­ bereichen der Reflektoroberfläche derart reflektiert, daß er nicht wieder auf die Strahlungsquelle und die Umhüllung der In­ frarot-Strahlungsquelle trifft. Auf diese Weise wird vermieden, daß erneut ein Teil der Strahlungsenergie dieses Teils der Strahlung von der Strahlungsquelle und der Umhüllung absorbiert und in Wärme umgewandelt werden. Die Lampenlebensdauer ist so­ mit hoch und der Kühlbedarf ist somit gering. Weiterhin wird der störende Einfluß der Umhüllung auf die Bestrahlungsstärke­ verteilung reduziert, indem die Rückreflexion über den Reflek­ tor auf die Umhüllung und die damit verbundene Streuung von Strahlung in unterschiedliche Richtungen gering gehalten wird. Insbesondere läßt sich daher eine homogene Bestrahlungsstärke­ verteilung auf dem zu bestrahlenden Objekt bzw. den Objekten erzielen.

Insbesondere bei trapezförmigen Reflektorprofilen mit einem sich weder in Vorwärtsrichtungen noch in Rückwärtsrichtungen erstreckenden Oberflächenbereich auf der Rückseite der Infra­ rotlampe wird dagegen die in Richtung dieses Oberflächenbe­ reichs emittierte Strahlung zumindest in wesentlichen Teilen in Richtung der Strahlungsquelle und der Umhüllung zurückreflek­ tiert.

Vorzugsweise verlaufen die Schenkel der Reflektoroberfläche beidseitig der Mittelebene so weit in Vorwärtsrichtungen, daß sich zumindest Teile der Infrarot-Strahlungsquelle zwischen den Schenkeln befinden. Dadurch findet eine Konzentration der nutz­ baren, von der Lampen- und Reflektoranordnung ausgehenden Strahlung in Richtungen statt, die im Bereich der zentralen Vorwärtsrichtungen liegen, welche parallel zur Mittelebene bzw. Symmetrieebene der Infrarotlampe verlaufen. Anders ausgedrückt wird die Strahlungsleistung ähnlich der Konzentrationswirkung eines im Querschnitt parabolischen Reflektor zu einem lediglich gering divergierenden Strahlungsbündel konzentriert. Wird also die Bestrahlungsstärke in einer zur Mittelebene senkrechten Be­ strahlungsebene betrachtet, so nimmt die Bestrahlungsstärke mit zunehmendem Abstand von der Mittelebene zunächst nur geringfü­ gig ab, um dann jenseits des Randes des konzentrierten Strah­ lungsbündels mit weiter zunehmendem Abstand zur Mittelebene steil abzufallen. Gegenüber dem parabolischen Reflektorprofil hat das erfindungsgemäße Reflektorprofil, wie bereits vorste­ hend beschrieben, den Vorteil, daß nur ein geringer Teil der von der Reflektoroberfläche reflektierten Strahlung zurück auf die Strahlungsquelle und die Umhüllung fällt.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung weisen die beiden Schenkel der Reflektoroberfläche jeweils zumindest zwei ebene Oberflächenbereiche auf, die sich in Längsrichtung der Infrarot-Strahlungsquelle erstrecken und die gerade Teil­ stücke des Querschnittsprofils definieren. Dabei verläuft je­ weils zumindest einer der Oberflächenbereiche in eine Rück­ wärtsrichtung und verläuft jeweils zumindest einer der Oberflä­ chenbereiche, in größerem Abstand zu der Mittelebene, in eine Vorwärtsrichtung. Fertigungstechnisch ist eine Reflektorober­ fläche mit ebenen Oberflächenbereichen mit geringem Aufwand verbunden.

Insbesondere verläuft jeweils einer der ebenen Oberflächenbe­ reiche in eine Rückwärtsrichtung und verlaufen jeweils zwei der ebenen Oberflächenbereiche aneinander anschließend und gegen­ einander abgewinkelt in Vorwärtsrichtungen. Vorzugsweise endet dabei der in die Rückwärtsrichtung verlaufende Oberflächenbe­ reich in einem geringeren Abstand zur Mittelebene als die Um­ hüllung der Infrarot-Strahlungsquelle.

Bei einer Weiterbildung führen zwei der in Rückwärtsrichtung verlaufenden ebenen Oberflächenbereiche, jeweils einer von bei­ den Schenkeln, an der Mittelebene zusammen und schließen einen Winkel zwischen sich ein, der größer als 90° ist, insbesondere größer als 135°. Durch die flache Neigung dieser Oberflächenbe­ reiche gegen eine zur Mittelebene senkrechte Ebene wird gewähr­ leistet, daß die reflektierte Strahlung eine möglichst geringe Anzahl von Reflexionen durchläuft. Weiterhin wird vermieden, daß in Richtung des in Rückwärtsrichtung verlaufenden Oberflä­ chenbereichs emittierte Strahlung durch Mehrfachreflexion den­ noch wieder auf die Umhüllung trifft. Besonders bevorzugt wird eine Ausgestaltung, bei der die schwache Neigung des in Rück­ wärtsrichtung verlaufenden ebenen Oberflächenbereichs gegen die zur Mittelebene senkrechte Ebene groß genug ist, um auch nahe der Mittelebene auftreffende, von der Strahlungsquelle emit­ tierte Strahlung an der Umhüllung vorbeizuleiten. Hierbei ist der Neigungswinkel bzw. der Scheitelwinkel zwischen den Schen­ keln auf den Abstand des Scheitels zur Infrarot-Strahlungs­ quelle und auf die Form und Größe der Umhüllung, insbesondere den Durchmesser der Umhüllung, abgestimmt.

Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung nehmen die beiden Schenkel im Querschnitt einen evolventenförmigen Verlauf, wobei die Krümmungsstärke vom Scheitel aus gesehen abnimmt. Vorzugs­ weise setzen die Evolventen am Scheitel an und enden etwa an der am weitesten in Vorwärtsrichtung liegenden Stelle der Schenkel. Der evolventenförmige Verlauf kann insbesondere auch mit einer Mehrzahl von ebenen Oberflächenbereichen des Reflek­ tors angenähert verwirklicht werden. Die evolventenförmige oder evolventenartige Gestaltung des Reflektorprofils stellt einen guten Kompromiß zwischen den hervorragenden Konzentrations- und Bündelungseigenschaften parabolischer Reflektoren und der Ver­ meidung von Rückreflexionen auf die Umhüllung der Infrarot- Strahlungsquelle dar. Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Reflektors wird ein sich nahe der Mittelebene evolventenartig erstreckender Oberflächenbereich mit einem in größerem Abstand zur Mittelebene in Vorwärtsrichtung verlaufenden Oberflächenbe­ reich kombiniert, der eine parabolische Krümmung aufweist.

Insbesondere zur Bestrahlung großer Objektflächen ist bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäße Lampen- und Reflektoranord­ nung eine Mehrzahl der Kombinationen mit Reflektor und Infra­ rotlampe nebeneinander angeordnet, wobei die Längsachsen der Infrarotlampen parallel zueinander verlaufen. Dabei können die Reflektorprofile der einzelnen Kombinationen unterschiedlich ausgestaltet sein. Insbesondere können auch die Reflektorschen­ kel am Rande der Anordnung asymmetrisch zu den jeweiligen Re­ flektorschenkeln derselben Lampen- und Reflektorkombination ausgestaltet sein.

Falls die Anordnung mindestens drei der Infrarotlampen- und Re­ flektorkombinationen aufweist, hat vorzugsweise jeweils die In­ frarotlampe der am Rande der Anordnung liegenden Kombination eine größere Strahlungsleistung, insbesondere eine um einen Faktor größer oder gleich 1,5, größere Strahlungsleistung. Auf diese Weise wird der oben beschriebene unstetige Verlauf der Bestrahlungsstärke mit zunehmendem Abstand von der Mittelebene noch weiter ausgeprägt. Am Rande des konzentrierten Strahlungs­ bündels, das für die Bestrahlung von Objekten genutzt werden soll, kann die Bestrahlungsstärke gleich groß, oder sogar größer sein als im Zentralbereich des Strahlungsbündels. In letzterem Fall sind daher Wärmeverluste am Rande des zu be­ strahlenden Objekts bzw. des zu bestrahlenden Bereichs kompen­ sierbar.

Vorzugsweise werden als strahlungsdurchlässige Umhüllung der Infrarot-Strahlungsquelle rohrförmige Umhüllungen, insbesondere Quarzglasröhren, verwendet, wobei die Öffnungsbreite des Re­ flektors etwa doppelt so groß wie der Außendurchmesser wie der Umhüllung ist.

Ist, je nach Anwendung der erfindungsgemäßen Lampen- und Re­ flektoranordnung, noch Bedarf für eine Zwangskonvektions-Küh­ lung, so wird vorgeschlagen, mit einer solchen die Umhüllung und die Reflektoroberfläche von der Lampenseite aus zu kühlen. Zusätzlich kann eine Kühlung der Reflektoroberfläche von der anderen Seite der Reflektoroberfläche aus vorgenommen werden. Für eine derartige Kühlung kommen als Kühlmedien nicht nur Gase, sondern auch Flüssigkeiten in Betracht.

Wird der Luftstrom oder ein anderer Fluidstrom etwa in Längs­ richtung des rinnenartigen Reflektorraumes geführt, in welchem sich die reflektierte oder die in Richtung des Reflektors emit­ tierte Strahlung ausbreitet, so hat die erfindungsgemäße Anord­ nung gegenüber einer Anordnung mit trapezförmigem Reflektorpro­ fil den Vorteil, daß größere Luftströme zwischen der Umhüllung und der Reflektoroberfläche hindurchgeführt werden können.

Alternativ wird vorgeschlagen, den Luftstrom quer zur Längs­ richtung der Infrarotlampe- und Reflektorkombination zu führen, wobei der Luftstrom zumindest teilweise durch einen Zwischen­ raum zwischen der Umhüllung und dem Scheitel des Reflektors ge­ führt ist. Bevorzugtermaßen sind dabei die Abmessungen des Zwi­ schenraumes und die Stärke des Luftstromes derart aufeinander abgestimmt, daß zumindest im Bereich des Zwischenraumes Luft­ wirbel auftreten. Im Vergleich zu wirbellosen Strömungen findet dabei ein schnellerer Wärmeübergang von der Umhüllung und/oder der Reflektoroberfläche auf die vorbeiströmende Luft statt. Eine Wirbelbildung im Bereich des Reflektorscheitels ist vor­ teilhaft, da sich in diesem Bereich die Umhüllung in geringem Abstand zu der Reflektoroberfläche befindet bzw. da sich die Reflektoroberfläche in diesem Bereich in geringem Abstand zu der Infrarot-Strahlungsquelle befindet. Eine effektive Kühlung in diesem Bereich ist daher besonders wichtig.

Besonders zweckmäßig ist die Kombination einer Infrarotlampe mit einem erfindungsgemäß gestalteten Reflektorprofil, wenn die Infrarotlampe derart ausgebildet und betreibbar ist, daß ein spektrales Strahldichte-Maximum der emittierten Strahlung im Wellenlängenbereich des nahen Infrarot liegt. Unter nahem In­ frarot wird der Wellenlängenbereich verstanden, der zwischen dem sichtbaren Wellenlängenbereich und 1,4 µm liegt. Besonders bevorzugt wird die Verwendung einer Infrarotlampe, die bei Oberflächentemperaturen der Infrarot-Strahlungsquelle von 2500 K oder größer, insbesondere bei 2900 K oder größer, betreibbar ist.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung ge­ nommen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungs­ beispiele beschränkt. Die einzelnen Figuren der Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsge­ mäße Lampen- und Reflektoranordnung im Querschnitt und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Querschnitt mit vier Infrarotlampen- und Reflektorkombinationen, die parallel versetzt nebeneinander angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt eine Lampen- und Reflektoranordnung 1 mit einer Infrarotlampe 2, die einen Glühfaden 5 aufweist, der sich ent­ lang einer Zentrumslinie einer Quarzglasröhre 4 erstreckt. Die Quarzglasröhre 4 bildet eine strahlungsdurchlässige Umhüllung des Glühfadens 5. Der Glühfaden 5 ist insbesondere ein Wolfram­ faden. Weiterhin weist die Lampen- und Reflektoranordnung 1 einen Reflektor 3 auf. Sämtliche beschriebenen Anordnungsteile erstrecken sich in zur Bildebene senkrechter Richtung bei im wesentlichen unverändertem Querschnittsprofil.

Der Reflektor 3 weist einen Scheitel 10 auf, der sich in einer Mittelebene der Infrarotlampe 2 befindet. Die Mittelebene, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in Fig. 1 eingezeichnet ist, bildet eine Symmetrieebene für den Reflektor 3 und die In­ frarotlampe 2. Eine Mittelebene 9 einer ähnlichen Lampen- und Reflektorkombination ist in Fig. 2 dargestellt.

Im Querschnittsprofil verläuft jeder der beiden sich an einer Seite der Mittelebene erstreckenden Schenkel des Reflektors 3 zunächst in eine von einer Vorderseite 8 der Lampen- und Re­ flektoranordnung 1 wegweisende Richtung (Rückwärtsrichtung). In diesem Bereich, wie auch in anderen Bereichen, ist die Reflek­ toroberfläche als ebene Fläche ausgebildet.

Im weiteren Verlauf der beiden Schenkel des Reflektors 3 schließt sich jeweils ein weiterer, in Rückwärtsrichtung ver­ laufender Oberflächenbereich an und wiederum daran schließen jeweils drei weitere ebene Oberflächenbereiche an, die jedoch jeweils in eine Vorwärtsrichtung, in Richtung der Vorderseite 8, verlaufen. Die aneinander anschließenden ebenen Oberflächen­ bereiche sind jeweils gegen ihre Nachbarn abgewinkelt, so daß die Schenkel insgesamt annähernd einen bei gleicher Krümmungs­ richtung um die Quarzglasröhre 4 von der Rückseite zur Vorder­ seite herumführenden gekrümmten Verlauf nehmen. Von dem Schei­ tel 10 aus gesehen ist der Verlauf der Schenkel ab dem zweiten ebenen Oberflächenbereich etwa evolventenförmig, wobei die Krümmungsstärke der angenäherten Evolvente im Verlauf von dem Scheitel 10 bis zu den an der Vorderseite liegenden Enden ab­ nimmt. Am Scheitel 10 ist der Übergangsbereich zwischen den beiden im Bereich der Mittelebene ansetzenden ebenen Oberflä­ chenbereichen abgerundet.

Beispielhaft sind in Fig. 1 die Ausbreitungsrichtungen von einigen der von dem Glühfaden 5 emittierten Strahlen darge­ stellt. Ein in Rückwärtsrichtung emittierter Strahl wird bei­ spielsweise zweimal von dem Reflektor 3 reflektiert. Er trifft zum Beispiel auf den zweiten ebenen Oberflächenbereich des lin­ ken Schenkels und wird dort zum ersten Mal reflektiert, so daß er auf das weiter von der Mittelebene entfernt liegende Ende des vierten ebenen Oberflächenbereichs trifft. Dort wird er zum zweiten Mal reflektiert, so daß er sich annähernd parallel zu dem fünften ebenen Oberflächenbereich in Richtung der Vorder­ seite 8 ausbreitet. Aus diesem Grund ist der Strahl ein Rand­ strahl, der in Fig. 1 mit I bezeichnet ist. Dieser Randstrahl I definiert etwa den Rand des von der Lampen- und Reflektoranord­ nung 1 abgestrahlten Strahlungsbündels, das auf einer ebenen, zur Mittelebene senkrecht stehenden Bestrahlungsfläche eine räumlich etwa konstante Bestrahlungsstärke hat. Außerhalb des Strahlungsbündels, d. h., mit weiter zunehmendem Abstand zur Mittelebene fällt die Bestrahlungsstärke dagegen steil ab.

In Fig. 1 ist noch ein weiterer in Rückwärtsrichtung emittier­ ter Strahl dargestellt, der zweifach von dem rechten Schenkel des Reflektors 3 reflektiert wird. Dieser Strahl fällt dichter als der andere, von dem linken Schenkel reflektierte Strahl an der Mittelebene auf den zweiten ebenen Oberflächenbereich, wird von diesem in Richtung des näher an der Mittelebene liegenden Endes des fünften ebenen Oberflächenbereichs reflektiert und wird dort in eine Vorwärtsrichtung reflektiert, die etwa parallel zu der Ausbreitungsrichtung des Randstrahls I ist. Weiterhin sind in Fig. 1 noch in Vorwärtsrichtungen emittierte Strahlen dargestellt, die keiner Reflexion durch den Reflektor 3 unterliegen.

Fig. 2 zeigt eine Lampen- und Reflektoranordnung 11 mit insge­ samt vier Lampen- und Reflektorkombinationen, die jeweils die gleiche geometrische Gestaltung haben. Der jeweilige Reflektor 13 weist im Unterschied zu dem Reflektor 3, der in Fig. 1 dar­ gestellt ist, pro Schenkel nur drei ebene Oberflächenbereiche 14, 15 auf. Nur der Oberflächenbereich 15 verläuft in eine Rückwärtsrichtung. Die Oberflächenbereiche 15 der beiden Schen­ kel eines Reflektors 13 schließen am Scheitel 10 des Reflektors 13 einen Scheitelwinkel α zwischen sich ein, der etwa 136° be­ trägt. Der zweite ebene Oberflächenbereich 14 definiert die Richtungsumkehr von dem in Rückwärtsrichtung verlaufenden Teil­ stück des Schenkels in eine Vorwärtsrichtung. Er schließt mit der Mittelebene 9 bzw. mit einer parallel zu der Mittelebene 9 verlaufenden Ebene einen Umkehrwinkel γ ein, der etwa 65° be­ trägt. Die dritten ebenen Oberflächenbereiche 14 zweier benach­ barten Reflektoren 13 schließen zwischen sich einen Anschluß­ winkel β ein, der etwa 50° beträgt. Dabei erstrecken sich die dritten ebenen Oberflächenbereiche 14 soweit in Vorwärtsrich­ tung, daß sich der gesamte Glühfaden 5 der Infrarotlampen 2 zwischen den Schenkeln befindet. Der Anschlußbereich, in dem die dritten ebenen Oberflächenbereiche 14 der benachbarten Re­ flektoren 13 ineinander übergehen, ist abgerundet. Die Öff­ nungsbreite der einzelnen Reflektoren 13, d. h. der Abstand zwischen den Enden der dritten ebenen Oberflächenbereiche 14, die im abgerundeten Anschlußbereich bzw. im abgerundeten Rand­ bereich liegen, beträgt etwa das Doppelte des Außendurchmessers einer der Quarzglasröhren 4.

Die in Fig. 2 gezeigte Lampen- und Reflektoranordnung 11 wird durch eine nicht dargestellte Kühleinrichtung durch Zwangskon­ vektions-Kühlung luftgekühlt. Der Luftstrom erstreckt sich quer zur Längsrichtung der Anordnung. Er verläuft somit etwa in Bildebene der Fig. 2. In dem Reflektorraum des am weitesten rechts in Fig. 2 dargestellten Reflektors 13 sind beispielhaft Stromlinien des Luftstromes dargestellt. Der Luftstrom tritt von rechts kommend in den Zwischenraum zwischen der Umhüllung 4 und dem rechten Schenkel des Reflektors 13 ein. Im Eintrittsbe­ reich verläuft die Luftströmung noch schwach turbulent. Der im Bereich des Scheitels 10 geringere Abstand zwischen der Umhül­ lung 4 und dem Reflektor 13 bewirkt jedoch, daß die Luft­ strömung in diesem Bereich stark turbulent wird und Wirbel auf­ weist, wie durch Pfeile dargestellt ist. Die lokal auf diesen Bereich begrenzte Verwirbelung führt zu einem besonders guten Wärmeübergang, so daß der für die Kühlung kritische Bereich ausreichend gekühlt wird. Der Bereich um den Scheitel 10 kann einerseits von der Innenseite des Reflektors nicht so gut ge­ kühlt werden wie der Bereich um den zweiten ebenen Oberflächen­ bereich 14 und empfängt andererseits mehr Strahlungsenergie pro Oberflächeneinheit als die anderen Bereiche des Reflektors 13, da er näher an dem Glühfaden 5 liegt.

Durch die erfindungsgemäße Lampen- und Reflektoranordnung wird im Vergleich zu bekannten Anordnungen, insbesondere mit trapez­ förmigem Reflektorprofil, ein geringerer Anteil der in Rück­ wärtsrichtungen emittierten Strahlung wieder in Richtung der Strahlungsquelle und der Umhüllung reflektiert. Dadurch wird einerseits weniger Strahlungsenergie in der Strahlungsquelle und der Umhüllung absorbiert und wird andererseits ein geringe­ rer Anteil der Strahlung von der Umhüllung in Richtungen ge­ streut, d. h. durch Brechung in Richtungen gelenkt, die weit von der durch die Mittelebene definierte Richtung abweichen. Dadurch kann der Kühlungsbedarf verringert werden und wird ein größerer Anteil der Strahlung in Richtung der Objekte abgege­ ben, die bestrahlt werden sollen und die üblicherweise etwa symmetrisch zur Mittelebene angeordnet werden. Bei gleicher Lampenleistung ist daher die Bestrahlungsleistung größer. Wei­ terhin wird eine größere Lebensdauer der Infrarotlampe er­ reicht, da die Temperatur der Strahlungsquelle nicht durch Eigenanstrahlung erhöht wird und die Umhüllung geringeren ther­ mischen Wechselbelastungen ausgesetzt ist.

Bezugszeichenliste

1

Lampen- und Reflektoranordnung

2

Infrarotlampe

3

Reflektor

4

Quarzglasröhre

5

Glühfaden

6

rechter Schenkel

7

linker Schenkel

8

Vorderseite

9

Mittelebene

10

Scheitel

11

Lampen- und Reflektoranordnung

13

Reflektor

14

ebener Oberflächenbereich

15

ebener Oberflächenbereich
I Randstrahl
α Scheitelwinkel
β Anschlußwinkel
γ Umkehrwinkel

Claims (15)

1. Lampen- und Reflektoranordnung (1; 11) zur Bestrahlung von Objekten in Richtungen einer Vorderseite (8) (Vorwärts­ richtungen) der Anordnung, insbesondere zur Strahlungser­ wärmung von Objekten, mit einer Kombination, die folgendes aufweist:

• - eine Infrarotlampe (2), die eine langgestreckte In­ frarot-Strahlungsquelle (5) zur Emission von Infra­ rotstrahlung und eine langgestreckte strahlungsdurch­ lässige Umhüllung (4) der Infrarot-Strahlungsquelle (5) aufweist, und
• - einen Reflektor (3; 13) zur Reflexion von nicht in Richtung der Vorderseite (8) emittierter Strahlung der Infrarot-Strahlungsquelle (5), der sich entlang der Infrarotlampe (2) in deren Längsrichtung er­ streckt, wobei die reflektierende Reflektoroberfläche des Reflektors (3; 13) quer zur Längsrichtung ein zweischenkliges, sich beidseitig einer Mittelebene (9) der Infrarotlampe (2) erstreckendes Quer­ schnittsprofil aufweist, gemäß dem die Schenkel der Reflektoroberfläche von einem in der Mittelebene (9) liegenden Scheitel (10) aus zunächst in rückwärtige, von der Vorderseite (8) der Anordnung wegweisende Richtungen (Rückwärtsrichtungen) verlaufen, im weite­ ren Verlauf, mit zunehmendem Abstand zur Mittelebene jedoch umkehren und in Vorwärtsrichtungen verlaufen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Schenkel der Reflektoroberfläche beidseitig der Mittelebene (9) so weit in Vorwärtsrichtungen verlaufen, daß sich zumindest Teile der Infrarot-Strahlungsquelle (5) zwischen den Schenkeln befinden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schenkel jeweils zumindest zwei ebene Oberflä­ chenbereiche (14, 15) aufweisen, die sich in Längsrichtung der Infrarot-Strahlungsquelle (5) erstrecken und die ge­ rade Teilstücke des Querschnittsprofils definieren, wobei jeweils zumindest einer (15) der Oberflächenbereiche in eine Rückwärtsrichtung verläuft und jeweils zumindest einer (14) der Oberflächenbereiche, in größerem Abstand zu der Mittelebene (9), in eine Vorwärtsrichtung verläuft.

4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei jeweils einer (15) der ebenen Oberflächenbereiche in eine Rückwärtsrichtung verläuft und jeweils zwei (14) der ebenen Oberflächenbereiche aneinander anschließend und ge­ geneinander abgewinkelt in Vorwärtsrichtungen verlaufen.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei zwei (15) der in Rückwärtsrichtungen verlaufenden ebenen Oberflächenbereiche, jeweils einer von beiden Schenkeln, an der Mittelebene (9) zusammenführen und einen Winkel (α) zwischen sich einschließen, der größer als 90° ist, insbesondere größer als 135°.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Schenkel im Querschnitt einen evolventen­ förmigen Verlauf nehmen, wobei vom Scheitel aus gesehen die Krümmungsstärke abnimmt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Evolventen am Scheitel ansetzen und etwa an der am weitesten in Vorwärtsrichtung liegenden Stelle der Schenkel enden.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei eine Mehrzahl der Kombinationen mit Reflektor (13) und Infrarotlampe (2) nebeneinander angeordnet ist, wobei die Längsachsen der Infrarotlampe (2) parallel zueinander verlaufen.

9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die Anordnung mindestens drei der Infrarotlampen- und Reflektorkombinationen aufweist und wobei jeweils die Infrarotlampen (2) der am Rande der Anordnung liegenden Kombination eine größere, insbesondere eine um einen Fak­ tor größer oder gleich 1,5, größere Strahlungsleistung hat.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die strahlungsdurchlässige Umhüllung (4) der Infra­ rot-Strahlungsquelle (5) rohrförmig ist und wobei die Öffnungsbreite des Reflektors (3; 13) etwa doppelt so groß wie der Außendurchmesser der Umhüllung (4) ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-10, mit einer Luftstrom-Kühleinrichtung zur Zwangskonvektions- Kühlung der Umhüllung (4) und der Reflektoroberfläche.

12. Anordnung nach Anspruch 11, wobei der Luftstrom etwa in Längsrichtung der Infrarotlam­ pen- und Reflektorkombinationen geführt ist.

13. Anordnung nach Anspruch 11, wobei der Luftstrom quer zur Längsrichtung der Infrarot­ lampen- und Reflektorkombination und zumindest teilweise durch einen Zwischenraum zwischen der Umhüllung (4) und dem Scheitel (10) des Reflektors (13) geführt ist.

14. Anordnung nach Anspruch 13, wobei die Abmessungen des Zwischenraums und die Stärke des Luftstromes derart aufeinander abgestimmt sind, daß zumin­ dest im Bereich des Zwischenraumes Luftwirbel auftreten.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die Infrarotlampe (2) derart ausgebildet und be­ treibbar ist, daß ein spektrales Strahldichte-Maximum der emittierten Strahlung im Wellenlängenbereich des nahen In­ frarot liegt.