DE3718577A1 - Metall-halogenid-kopierlampe fuer reprographische anwendungen - Google Patents

Description

Metall-Halogenid-Kopierlampen für reprographische Anwendungen senden ultra­ violettes Licht einer Wellenlänge von 360 bis 450 Nanometer aus. Hierzu werden spezielle Röhren (MH-Röhren) verwendet, bei denen die Wellenlänge des ausgestrahlten Lichts auf die Eigenschaften, bzw. das Reaktionsver­ mögen der gebräuchlichen Kopierschichten (z. B. von Offset-Druckplatten) abgestimmt ist.

Gebräuchlich sind vorwiegend MH-Röhren von 3000, 5000 und 7000 Watt. Diese MH-Röhren erfordern spezielle elektrische Vorschalt- und Betriebs­ geräte, um den Strom zu begrenzen und jeweils entsprechende Zünd- und Betriebsspannungen zur Verfügung zu stellen. Es ist u. a. eine zusätzliche Zündspannung von ca. 5000 Volt erforderlich, sowie geeignete Stromstärken und die erforderliche Kurvenform der Spannung, um die MH-Röhren zuver­ lässig zu zünden und in Betrieb zu halten. Ferner benötigt die MH-Lampe eine gewisse Anlaufphase, um auf ihre Betriebstemperatur und die erforder­ liche Leistung zu kommen.

In vielen Betrieben werden die Repro-Geräte mit Unterbrechungen verwendet, jedoch sollen die Geräte auch nach Leerlaufzeiten möglichst sofort wieder betriebsbereit sein, und während der Leerlaufzeiten möglichst wenig Energie verbrauchen und möglichst wenig Wärme entwickeln bzw. ausstrahlen. Erheb­ liche Probleme entstehen durch die infolge der hohen Wattzahl entwickelte Heißluft, die einerseits für die mechanischen Systeme des Gerätes zu Schwierigkeiten führt und andererseits die Stabilität und Lebensdauer der MH-Röhre ungünstig beeinflußt und überdies die Temperatur im Arbeits­ raum unangenehm erhöht.

Bekannt sind sogenannte Schnellstart-Lampen, welche mit einem höheren Strom als dem Betriebsstrom gestartet werden, um möglichst schnell den vorgegebenen Nennstrom zu erreichen. Der hochaktinische Strahlungsanteil des Spektrums von ca. 415 Nanometer wird jedoch erst wirksam, wenn auch die Brennspannung in die Nähe der Nennspannung gerückt ist. Dies hat zur Folge, daß die jeweilige Anlaufphase, während der das zu belichtende Mate­ rial kaum, oder nur sehr wenig aktiviert wird, der reinen Belichtungszeit hinzugerechnet werden muß. Außerdem wird durch das häufige Zünden mit dem hierdurch bedingten hohen Strom die Lebensdauer der Röhre erheblich ver­ kürzt. Ferner sind diese Lampentypen, z. B. für Repetier-Kopiermaschinen nicht verwendbar.

Bekannt sind auch Lampen mit einer installierten Heizschlange in einer Leistungsgröße von ca. 700 Watt, welche die Röhren auf einer Temperatur halten, bei der das Quecksilber den Verdampfungsgrad erreicht. Dies bewirkt eine schnelle Ionisierung beim Zünden, so daß die Leistung innerhalb von Sekunden auf den jeweiligen Nennwert gebracht werden kann.

Diese Lampen erfordern aber sehr aufwendige Zündeinrichtungen und können außerdem für spezielle Belichtungsaufgaben (z. B. hohe Belichtungszyklen) nicht verwendet werden.

Bekannt sind ferner sogenannte Verschluß-Lampen, bei denen der Licht­ strom auf das Belichtungsfeld durch Abdecken der Röhre, insbesondere mit­ tels eines Klappensystems, unterbrochen und zur Belichtung freigegeben wird. Bei diesem System wird die abgedeckte Röhre mit ca. 50% der Nenn­ leistung innerhalb einer sogenannten "Brennkammer" betrieben. Wird die Belichtung ausgelöst, so wird durch ein mechanisches Klappensystem die Röhre in Kopierstellung gebracht und innerhalb einer Sekunde auf die volle Leistung geschaltet. Nach erfolgter Belichtung wird die Leistung wieder auf 50% reduziert und der Verschluß geschlossen.

Nachteilig ist, daß während der Öffnungs- und Schließbewegung der Klappen die Lichtintensität über die Geamtfläche des Belichtungsfeldes nicht gleichmäßig verteilt sein kann.

Bei sämtlichen MH-Lampen, insbesondere der Verschluß-Lampe ist es unbe­ dingt erforderlich, daß die Fördermenge der Kühlluft der jeweiligen Leistung der Röhre und damit deren Wärmeentwicklung sowohl während der Belichtungszeit als auch während der Leerlaufzeit angepaßt ist. Bei einer zu hohen Luftfördermenge wird nämlich die Leistung der Röhre heruntergebla­ sen, bis zum völligen Abriß des Lichtbogens, was dann zum Erlöschen der Lampe führt.

Bei zu geringer Kühlung wird die Grenztemperatur der Sockel (350°C) über­ schritten, was zu einer Oxidation der Molybdänkontakte und dann zum Bruch der Einschmelzung führt. Weiterhin wird das Problem der Durchbiegung der Röhre verschärt, wenn diese bei einer Temperatur oberhalb von 1000°C be­ trieben wird, bei der der Kolben platzen wird.

Besonders nachteilig ist auch, daß die Leeerlaufleistung z. B. bei einer 5000 Watt-Lampe ca. 2000 Watt beträgt. Dies bedeutet eine enorme Hitze­ entwicklung nicht nur im Gerät, sondern auch im Arbeitsraum und ein sehr bedeutender Betrag an verlorener Energie.

Durch alle diese Umstände erhält man bei den bekannten Lampen bezüglich Verschleiß, Lebensdauer und Effektivleistung ungünstige Verhältnisse.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den vorstehend genannten Nachteilen der bekannten Lampen abzuhelfen und eine MH-Kopierlampe für reprographische Anwendungen zu schaffen, die mechanisch relativ einfach ist, deren Ver­ schlußsystem zuverlässig arbeitet und eine optimale Ausleuchtung des Be­ lichtungsfeldes ergibt, deren Energieverbrauch in den Leerlaufzeiten ge­ genüber bekannten Lampen stark vermindert ist, bei der die Lebens­ dauer der relativ teuren MH-Röhren erhöht wird und deren Leistungsabfall vermindert wird. Ferner sorgt diese Lampe durch ein besseres Kühlsystem für eine optimale Kühlluftführung, Wärmeregulierung, sowie Kühlluftdo­ sierung sowohl während des Belichtungsbetriebes als auch während des Leer­ laufbetriebes.

Gegenstand der Erfindung ist eine MH-Lampe für reprographische Anwen­ dungen mit den im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmalen und den in den Unteransprüchen gekennzeichneten Ausgestaltungen.

Kernstück der Erfindung sind die feststehend gehalterte MH-Röhre, die halbzylindrische, nur in einer Richtung sich drehende Verschlußhaube als einziges bewegliches Teil, die Spannungsabhängige, d. h. mit den Änderungen der an der MH-Röhre liegenden Spannung sich automatisch regu­ lierende Kühlung zur Einhaltung der Temperatur innerhalb der zulässigen Maximal- und Minimalbereiche, sowie den deutlich verringerten Energie­ verbrauch in den Leerlaufzeiten, welcher gegenüber den bisher bekannten Lampentypen nur ca. 10% der Nennleistung beträgt.

Die Einzelheiten der Erfindung werden anschließend bei der Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße MH-Lampe in einem Axialschnitt bei geschlossener Verschlußhaube.

Fig. 2 zeigt die MH-Lampe in einem Axialschnitt bei geöffneter Verschlußhaube.

Fig. 3 zeigt die MH-Lampe in einer Ansicht von vorne, d. h. von der offenen Seite des Reflektors.

Fig. 4 ist eine Aufsicht und zeigt schematisch wesentliche Teile von der hinteren Seite der Lampe gesehen (Verschlußmechanik bzw. Aufbau).

Fig. 5 zeigt ein Seitenteil der Verschlußhaube, (Antriebsseite).

Fig. 6 zeigt das rechte Seitenteil der Verschlußhaube mit Anbringung der Gleitlagerteile.

Bei der dargestellten Ausführungsform besteht die MH-Lampe aus einem Lam­ pengehäuse 1, das am hinteren Ende mit einem Gehäusedeckel 2 verschlossen ist und an der vorderen Öffnung eine gläserne Schutzscheibe 3 aufweist. Im Lampengehäuse 1 ist der Parabolreflektor 4 montiert. Dieser hat einen Reflektorboden 5 mit Porzellanhalterungen 6 für die feststehende MH-Röhre 7. Die Verschlußhaube 8 hat die Gestalt eines Halbzylinders und ist an ihrer einen Längsseite mittels der Verschlußträgerscheibe 9 gehalten und mittels des Verschlußmotors 10 um ihre hinter der Ebene des Reflektor­ bodens 5 liegende Längsachse drehbar. Hierfür sind im Reflektorboden Durchgangsschlitze 11 vorgesehen.

Für den Luftdurchsatz befindet sich am Lampengehäuse 1 ein Kühllufteintritt 12 mit einem Gebläse 13. Ferner sind im Bereich zwischen Kühllufteintritt und Reflektorboden Luftleitbleche 14 vorgesehen. Zur weiteren Führung der Kühlluft befinden sich im Reflektorboden 5 im Bereich der Verschluß­ haube 8 Kühlluftbohrungen bzw. Schlitze 15.

Mit Vorteil ist an der Verschlußhaube 8 an ihrem der Verschlußträger­ scheibe 9 entgegengesetzten Ende eine Blende 16 in Form einer halbkreis­ förmigen Scheibe angebracht, welche gleichzeitig zur Aufnahme des Gleit­ lagers 17 dient.

Das Lager 17, welches als Gleitlager ausgebildet ist, wird zwecks Auf­ nahme auf dem Reflektorboden im oberen Drittel des Durchmessers geteilt, (minus Materialstärke des Reflektorbodens) welches dann bei der Montage wieder einen vollen Kreisdurchmesser bildet.

Die Blende 16 a, zusammengefügt mit Lagerschale 16 b, dreht sich somit in Verbindung mit der Verschlußhaube 8 endlos um das Lager 17.

Die Lagerschale 17 a weist außerdem eine Bohrung 17 c zur Aufnahme des Anschlusses der MH-Röhre auf. Genaue Details sind in Fig. 6 dargestellt. Die Blende 16 a dient außerdem zur Vermeidung der seitlichen Ausstrahlung von Licht bei geschlossener Brennkammer bzw. Verschlußhaube.

Die Verschlußträgerscheibe 9 ist ein Abschnitt einer kreisförmigen Scheibe, deren Fläche etwas größer als ein Halbkreis ist, damit sie das die Drehachse darstellende Motorkupplungsstück 18 aufnehmen und in der erforderlichen Achsenlage angebracht werden kann.

Der Verschlußmotor 10 ist auf dem Außenrand des Reflektorbodens 5 ange­ brachten Motorträgerwinkel 19 montiert. Zur Betätigung des Verschluß­ motors dient eine Nocken- oder Exzenterscheibe 20, die auf dem Motorkupp­ lungsstück 18 der Verschlußträgerscheibe sitzt und zum Ein- und Aus­ schalten auf den Mikroschalter 21 einwirkt.

Vorzugsweise verwendet man eine Exzenterscheibe 20, die für eine halbe Umdrehung einen halbkreisförmigen Außenrand und für die zweite halbe Umdrehung einen stark abgeflachten Außenrand aufweist, so daß der Schal­ terknopf des Mikroschalters während der einen Halbumdrehung auf Einschal­ tung gedrückt und während der zweiten Halbumdrehung freigegeben wird. Die unterschiedliche Gestaltung des Außenrandes der Exzenterscheibe ist jedoch nicht auf die Halbumdrehung beschränkt, sondern kann auch in einem ande­ ren Verhältnis vorgenommen werden.

Den Weg des Kühlluftstroms bei offener und geschlossener Verschlußhaube zeigen die Pfeile in Fig. 1 und Fig. 2.

Für den Durchsatz des Kühlluftstroms sind im Reflektorboden 5 Kühlluft­ bohrungen oder -Schlitze vorgesehen. Diese befinden sich vornehmlich in dem durch die Verschlußhaube gegebenen Bereich. Wichtig sind Bohrungen bzw. Schlitze im Bereich der Längserstreckung der MH-Röhre und gegebenen­ falls seitlich von dieser. Ferner können die Durchgangsschlitze 11 für die Verschlußhaube in der Weise verbreitert sein, daß sie auch den Kühl­ luftstrom durchlassen.

Zur Führung des aus dem Gebläse 13 austretenden Luftstroms sind in dem Raum zwischen der Rückseite des Reflektorbodens 5 und dem Gehäusedeckel 2 die Luftleitbleche 14 a und 14 b vorgesehen. Das Luftleitblech 14 a ist am Reflektorboden befestigt und ragt schräg entgegen dem Luftstrom in den Luft­ schacht zwischen Reflektorboden und Gehäusedeckel hinein. Sein oberer Rand endet unterhalb des Durchgangsweges der Verschlußhaube. Das Luftleitblech 14 b ist auf der Innenseite des Gehäusedeckels befestigt und ragt im rechten Winkel in den Luftschacht hinein. Sein unterer Rand endet oberhalb des Durch­ gangsweges der Verschlußhaube.

Das entgegengesetzte Ende des Luftleitbleches 14 a hat außerdem die Funktion, die ausströmende Heißluft in den Heißluftkanal 23 zu lenken, um dann als Lampengehäuse am Heißluftaustritt zu verlassen.

Auf diese Weise wird der Luftstrom durch den Reflektorboden zur MH-Röhre gelenkt, von wo er bei geöffneter Verschlußhaube in den Reflektorraum abströmt. Bei geschlossener Verschlußhaube wird der Luftstrom in der Haube umgelenkt und die Heißluft fließt durch die entsprechenden Bohrungen oder Schlitze durch den Reflektorboden zurück zum Heißluftaustritt 22.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Steuerung des Kühlluftstroms, d. h. die Bemessung der Durchsatzmenge und damit der jeweiligen Kühlwirkung mittels der jeweils an der MH-Röhre anliegenden Spannung. Da diese mit den verschiedenen Betriebszuständen stark wechselnde Spannung mit der Wärmeent­ wicklung und damit mit den Kühlerfordernissen in enger Beziehung steht, ist es auf diesem, bisher noch nie beschrittenen Wege möglich, die Tempera­ turverhältnisse optimal zu regulieren. Auf die in mehrfacher Hinsicht äußerst nachteiligen Auswirkungen ungünstiger Temperaturen wurde eingangs hingewiesen. Die der jeweiligen Spannung entsprechende Aktivierung des Ge­ bläses erfolgt mittels bekannter elektrotechnischer Maßnahmen, z. B. Ein­ setzen von elektronischen Elementen in Verbindung mit einem Transformator zur stufenlosen Angleichung an der dem Gebläse zuträglichen Spannungsbe­ reich, d. h. die Gebläsespannung wird von der Brennspannung der MH-Röhre parallel-verschoben über einen Transformator gesteuert.

• Bezeichnungsschlüssel  1 Lampengehäuse
   2 Gehäusedeckel
   3 Schutzscheibe
   4 Parabolreflektor
   5 Reflektorboden
   6 Porzellanhalterungen
   7 Metall-Halogenid-Röhre
   8 Verschlußhaube
   9 Verschlußträgerscheibe
  10 Verschlußmotor
  11 Durchgangsschlitze
  12 Kühllufteintritt
  13 Gebläse
  14 Luftleitbleche
  15 Kühlluftbohrungen (Zentrum MH-Röhre)
  16 a Rechte Verschlußblende (Lagerteil a)
  16 b Verschlußblendenteil mit Lagerteil b
  17 a Feststehendes oberes Lagerteil
  17 b Feststehendes unteres Lagerteil
  17 c Durchgangsbohrung für elektrischen Anschluß der MH-Röhre
  18 Motorkupplung mit Madenschraube 18 b
  19 Motorträgerwinkel
  20 Exzenterscheibe
  21 Mikroschalter
  22 Heißluftaustritt
  23 Heißluftkanal
  24 Blindnieten zur Befestigung der Verschlußhaube

Claims (12)

1. Metall-Halogenid-Lampe für reprographische Anwendungen, umfassend ein Lampengehäuse, eine Metall-Halogenid-Röhre (MH-Röhre), einen Parabolreflektor, ein Kühlluftsystem, ein Stromregulierungssystem für die Anlauf- und Leerlaufzeiten, sowie das Erreichen der Nennleistung und ein Verschlußsystem für die Belichtung, gekennzeichnet durch ein Lampengehäuse (1) mit am hinteren Ende ange­ ordneten Gehäusedeckel (2), einen Parabolreflektor (4) mit einem Ref­ lektorboden (5), eine am Reflektorboden feststehend gehalterte MH-Röhre (7), eine Verschlußhaube (8) in Form eines Halbzylinders, die an ihrer Längsseite mittels einer Verschlußträgerscheibe (9) gehalten und mittels eines Verschlußmotors (10) um ihre hinter der Ebene des Reflektorbodens liegende Längsachse drehbar ist, wofür im Reflektorboden Durchgangsschlitze (11) vorgesehen sind, ein am Lampengehäuse angebrachter Kühllufteintritt (12) mit einem Gebläse (13), Luftleitbleche (14) im Bereich zwischen Kühllufteintritt (12) und Reflektorboden und Kühlluftbohrungen bzw. -Schlitze im Reflektor­ boden im Bereich der Verschlußhaube und eine Einrichtung zur spannungsabhängigen Steuerung des Kühlluftdurchsatzes entsprechend der Wärmeentwicklung bzw. zur Begrenzung der jeweiligen Maximal- und Minimaltemperatur.

2. Metall-Halogenid-Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußhaube (8) an ihrem der Verschlußträgerscheibe (9) ent­ gegengesetzten Ende eine Blende (16) mit einer Gleitlagerkonstruk­ tion in Form einer halbkreisförmigen Scheibe mit einem zentralen halbkreisförmigen Ausschnitt aufweist.

3. Metall-Halogenid-Lampe nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Reflektorboden (5) vor dem Ende der Verschlußhaube (8) eine halbkreisförmige Blende (17) angebracht ist, welche die seitliche Öffnung der Verschlußhaube im Bereich des Innenraumes des Reflek­ tors abdeckt.

4. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ein- und Ausschalten des Verschlußmotors (10) eine auf der Antriebsachse der Verschlußhaube fest angebrachte Nockenscheibe vorgesehen ist, deren Nocken den Schalter (21) des Verschlußmotors betätigen.

5. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ein- und Ausschalten des Verschlußmotors (10) eine auf der Antriebsachse der Verschlußhaube fest angebrachte, auf den Schalter (21) einwirkende Exzenterscheibe (20) vorgesehen ist, die für eine halbe Umdrehung einen kreisrunden Außenrand und für die weitere halbe Umdrehung einen stark abgeflachten Außenrand aufweist.

6. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Reflektorboden (5) im Bereich der Längser­ streckung der MH-Röhre (7) Kühlluftbohrungen bzw. -Schlitze vor­ gesehen sind.

7. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Reflektorboden in Nähe der Durchgangs­ schlitze (11) für die Verschlußhaube (8) Kühlluftbohrungen bzw. Schlitze vorgesehen sind.

8. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsschlitze (11) für die Verschluß­ haube in der Weise erweitert sind, daß sie als Kühlluftschlitze dienen.

9. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn­ zeichnet durch ein Luftleitblech (14 a), das auf der Rückseite des Reflektorbodens schräg entgegen dem Luftstrom in den Luftschacht zwischen Reflektorboden und Gehäusedeckel (2) hineinragend ange­ bracht ist und dessen oberer Rand unterhalb des Durchgangsweges der Verschlußhaube liegt.

10. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn­ zeichnet durch ein Luftleitblech (14 b), das auf der Innenseite des Gehäusedeckels (2), im rechten Winkel in den Luftschacht zwischen Reflektorboden und Gehäusedeckel abstimmend wie das Luftleitblech gemäß Anspruch 9 hineinragend angebracht ist und dessen unterer Rand oberhalb des Durchgangsweges der Verschluß­ haube liegt.

11. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Kühlgebläses (13) und damit der Kühlluftdurchsatz durch die jeweils der MH-Röhre anliegende, den wechselnden Betriebsbedingungen entsprechende Spannung mittels einem parallel der Brennspannung arbeitendem Transformators einge­ stellt wird.

12. Metall-Halogenid-Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die enorm verringerte Leerlaufleistung von ca. 10% der Nennleistung dadurch erreicht wird, daß durch den speziellen Aufbau der Brennkammer (Verschlußhaube) und der Küh­ lungssteuerung die Leerlaufspannung bis zu ca. 80% an die der Nennspannung herangebracht wird, der Leerlaufstrom jedoch durch Vorschalten einer separaten Drosselspule im Leistungskreis des Vorschaltgeräts auf einen sehr geringen Wert gehalten wird. Dies hat den besonderen Vorteil, daß bei Belichtungseinschaltung die Lampe innerhalb kürzester Zeit auf ihre Nennleistung gebracht werden kann.