DE3814539A1 - Beleuchtungsanordnung mit halogengluehlampe - Google Patents
Beleuchtungsanordnung mit halogengluehlampeInfo
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- Y10S362/00—Illumination
- Y10S362/804—Surgical or dental spotlight
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung mit einer mit einem Lampen
kolben versehenen Lichtquelle und mit einem der Lichtquelle zugeordneten
Reflektor, wobei auf wenigstens einem Teil der Außenfläche des Lampenkolbens
ein aus mehreren Schichten bestehendes Interferenzfilter aufgebracht ist, das
eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht und ein hohes Reflexions
vermögen für Infrarotlicht aufweist.
Es ist bekannt, Halogenglühlampen in verschiedenartigen optischen Systemen,
wie beispielsweise Studio- und Operationsleuchten, oder Tageslichtprojektoren
für Folien, einzusetzen, wobei stets ein möglichst geringer Infrarotlicht
anteil in Strahlungsrichtung austreten soll, um die Wärmestrahlung im Beleuch
tungsfeld zu reduzieren. Dies geschieht in der Regel durch Reflektoren, welche
Infrarotlicht transmittieren und das sichtbare Licht reflektieren und/oder
durch Filter an den Lichtaustrittsöffnungen, welche den Infrarotlichtanteil
zum großen Teil absorbieren.
Aus der DE-OS 32 27 096 ist eine zylindrische Halogenglühlampe mit einer
entlang der Zylinderachse des Lampenkolbens geführten Glühwendel bekannt,
deren Lampenkolben auf seiner Außenseite mit einem als Interferenzfilter
wirkenden Mehrschichtkörper beschichtet ist, welcher die Infrarotanteile des
in der Lampe erzeugten Lichtes auf die Wendel reflektiert, während er die
sichtbaren Anteile des erzeugten Lichtes transmittiert. Das Interferenzfilter
weist dabei Schichten mit alternierend hohem und niedrigem Brechungsindex auf,
wobei die Materialen dieser Schichten im wesentlichen aus Siliziumdioxid und
Tantalpentoxid bestehen. Durch eine ausreichend gute Justierung der Glühwendel
entlang der Symmetrieachse des Lampenkolbens wird die reflektierte Infrarot
strahlung zum Teil von der Glühwendel absorbiert. Dadurch reduziert sich der
Anteil der transmittierten Infrarotstrahlung, wobei der Wirkungsgrad der Lampe
verbessert wird.
Eine ähnliche Anordnung ist aus der US-PS 46 89 519 bekannt, nach der eine
Glühlampe im zylinderförmigen Mittelteil ihres langgestreckten Lampenkolbens
mit einem Interferenzfilter versehen ist, das die von der Wendel erzeugte
Infrarot-Strahlung zur Reduzierung von Wärmeverlusten in den Lampenkolben
reflektiert; das Filter besteht aus alternierend angeordneten Schichten mit
einem niedrigen und einem hohen Brechnungsindex, wobei Siliziumdioxid und
Tantalpentoxid eingesetzt werden; die beiden Kolbenenden sind ohne Tantalpent
oxidbeschichtung, da eine Reflexion des Infrarotlichts auf die Wendel von hier
aus uneffektiv ist.
Weiterhin sind aus der DE-OS 15 89 095 Gasentladungslampen bekannt, deren
Kolben mit einem optischen Interferenzfilter aus mehreren Teilschichten mit
unterschiedlichen Brechungsindex versehen sind, um eine hitzebeständige
Filteranordnung zur Erzeugung von farbneutralem Licht herzustellen.
Eine weitere Anwendung von Interferenzfiltern ist aus dem DE-GM 18 09 322
bekannt, in dem ein für Wärmestrahlen durchlässiger Kaltlichtspiegel beschrie
ben ist, dessen Oberfläche mit einer Reihe von interferierenden Dielektrikum
schichten aus abwechselnd höher und niedrigbrechenden Substanzen bedeckt ist;
als Schichtmaterialien werden dabei Siliziumoxid und Titanoxid oder Tantaloxid
eingesetzt.
Bei Halogenglühlampen kleinerer Abmessungen ist es nicht möglich, durch
Reflexion des Infrarotanteils an einem auf dem Kolben aufgebrachten
Interferenzfilter das Infrarotlicht in der Wendel zu absorbieren, da die
Symmetrieachse der Wendel in der Regel nicht mit der Symmetrieachse des
Lampenkolbens zusammenfällt und in üblichen Ausführungsformen (z.B. einseitig
gesockelte Lampe) senkrecht darauf steht.
Falls trotzdem eine Beschichtung des Lampenkolbens mit einem Interferenzfilter
erfolgen würde, hätte dies eine Vielfachreflexion zur Folge, die jedoch
infolge der Teildurchlässigkeit der Interferenzschicht schließlich zu einer
Transmission des Infrarotanteils führen würde. Eine Reduzierung des Infrarot
anteils wäre praktisch kaum zu erzielen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, durch geometrische Zuordnung von Licht
quelle und Reflektor sowie durch teilweise Beschichtung der äußeren Kolben
fläche der Lichtquelle eine möglichst einfache Infrarotlicht-Abschirmung des
Beleuchtungsfeldes zu erzielen, wobei Lampe und Reflektor trotz optimaler
Wirksamkeit verhältnismäßig preisgünstig sind.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um eine einseitig
gesockelte Halogenglühlampe, die so beschichtet ist, daß im Sockelbereich oder
im Kuppelbereich des Lampenkolbens bzw. in beiden Bereichen Infrarotstrahlung
austritt.
Als vorteilhaft erweist sich der Wegfall von Filter und Filterhalterung, so
daß sich ein verhältnismäßig einfacher, auch ohne Fachpersonal zu wartender
Aufbau ergibt. Dies wikt sich insbesondere bei Operationsleuchten mit einer
Vielzahl von einzelnen Lichtquellen als vorteilhaft aus. Darüber hinaus wird
die Ersatzteilbevorratung vereinfacht, da keine separaten Infrarotstrahlung
absorbierenden Filter mehr erforderlich sind.
Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels in der Zeichnung nachfolgend näher erläutert.
Fig. 1a zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Halogenglühlampe, während
in Fig. 1b ein Längsschnitt durch eine Operationsleuchte dargestellt ist.
Gemäß Fig. 1a weist die einseitig gesockelte Halogenglühlampe einen zylinder
symmetrischen Lampenkolben 1 auf, dessen Seitenwände 2 im Zylindermantel
bereich mit einer Interferenzschicht 3 versehen sind. Die Interferenzschicht
weist Schichten mit alternierend hohem und niedrigem Brechungsindex auf, wobei
die Infrarotanteile des in der Lampe erzeugten Lichtes in das Innere des
Lampenkolbens reflektiert werden. Als Interferenzschicht kann dabei beispiels
weise die aus der DE-OS 32 27 096 bekannte Beschichtung eingesetzt werden;
außerhalb des eigentlichen Zylindermantelbereiches, d.h. im Bereich der
Kuppel 4 des Kolbens bzw. im Sockelbereich 5 ist der Kolben ohne
Interferenzschicht und somit für Infrarotlicht durchlässig. Die in der Lampe
erzeugte bzw. über die Interferenzschicht in den Kolben reflektierte
Infrarotstrahlung tritt in einem definierten Raumwinkel α entlang der
Zylinderachse 6 des Lampenkolbens 1 aus. Der Raumwinkel α liegt im Bereich
von 20 bis 160°.
Gemäß Fig. 1b gelangt das durch die Interferenzschicht 3 strahlende sichtbare
Licht teilweise direkt, teilweise über Umlenkspiegel 12 auf den Reflektor 7,
von dem es in das eigentliche Beleuchtungsfeld reflektiert wird; die Infrarot
strahlung tritt dagegen durch den unbeschichteten Sockelbereich 5 des Lampen
kolbens 1 aus; sie wird über die im Reflektorsystem 11 befindliche Öffnung 8
bzw. den Infrarotlicht transmittierenden Teil des Reflektorsystems 11 aus dem
optischen System hinausgeführt und gelangt direkt oder indirekt auf
wärmeabsorbierende Körper, die zwecks besserer Übersicht in Fig. 1b nicht
dargestellt sind; bei indirekter Bestrahlung der wärmeabsorbierenden Körper
wird das Infrarotlicht über Umlenkspiegel zu den wärmeabsorbierenden Körpern
geleitet. Es ist selbstverständlich auch möglich, dem Lampenkolben durch
Drehung um 180° so anzuordnen, daß der Bereich der Kuppel 4 des
Lampenkolbens 1 der im Reflektorsystem 11 befindlichen Öffnung 8 bzw. dem
Infrarotlicht transmittierenden Teil benachbart ist.
Weiterhin ist auch der Einsatz von Lampenkolben möglich, die sowohl im Bereich
der Kuppel 4 als auch im Sockelbereich 5 für Infrarotlicht durchlässig sind;
entsprechend Fig. 1b wird in einem solchen Fall der aus der Kuppel 4
austretende Infrarotlichtanteil über Umlenkspiegel 12 entlang der Achse 6 des
Lampenkolbens in die im Reflektorsystem 11 befindliche Öffnung 8 bzw. dem
Infrarotlicht transmittierenden Teil des Reflektorsystems geleitet.
Während des Betriebes treten in radialer Richtung (zur Zylinderachse 6)
Strahlenbündel sichtbaren Lichts mit maximaler Intensität aus, während in
axialer Richtung Strahlenbündel von Infrarotlicht mit maximaler Intensität
austreten. Es erfolgt somit durch die erfindungsgemäße Lampe eine räumliche
Trennung der Austrittsrichtungen von sichtbarem Licht und Infrarotstrahlung.
Ist das die Lampe umgebende optische System so ausgelegt, daß lediglich die
Wendel der Lampe im Leuchtfeld abgebildet wird, so ist das Leuchtfeld nahezu
frei von störender Wärmestrahlung.
Das Ausführungsbeispiel ist zwar anhand einer Halogenglühlampe erläutert; es
ist jedoch auch möglich, anstelle der Halogenglühlampe eine Gasentladungslampe
mit einem Lampenkolben einzusetzen, dessen äußere Fläche mit einem
Interferenzfilter versehen ist, das die Entladungsstrecke der Lampe umschließt.
Claims (10)
1. Beleuchtungsanordnung mit einer mit einem Lampenkolben versehenen Licht
quelle und mit einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor, wobei auf
wenigstens einem Teil der Außenfläche des Lampenkolbens ein aus mehreren
Schichten bestehendes Interferenzfilter aufgebracht ist, das eine hohe
Durchlässigkeit für sichtbares Licht und ein hohes Reflexionsvermögen für
Infrarotlicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil einer
Operationsleuchte ist, daß der Lampenkolben (1) einen nur für sichtbares
Licht durchlässigen und einen für Infrarotstrahlen durchlässigen Bereich
aufweist, daß der für sichtbares Licht durchlässige Lampenkolbenbereich
mit einem Interferenzfilter (3) versehen und und daß der für die
Infrarotstrahlen durchlässige Lampenkolbenbereich (4, 5) solchen Bereichen
des Reflektorsystems (11) benachbart ist, welche wenigstens in diesen
Bereichen Infrarotlicht absorbierend oder transmittierend ausgebildet sind.
2. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Interferenzfilter aus mehreren Schichten mit alternierend hohen und
niedrigen Brechungsindex besteht.
3. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Interferenzfilter (3) hauptsächlich aus Siliziumdioxid- und Tantalpent
oxidschichten besteht.
4. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Lichtquelle eine einseitig gesockelte Halogenglühlampe
dient, deren Lampenkolben eine Glühwendel umhüllt, wobei die Glühwendel
vom Interferenzfilter (3) umschlossen ist.
5. Beleuchtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Lichtquelle eine Entladungslampe dient, wobei die
Entladungsstrecke vom Interferenzfilter umschlossen ist.
6. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Lampenkolben wenigstens im Lichtaustrittsbereich axialsymmetrisch aus
gebildet ist.
7. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Interferenzfilter (3) auf einem wenigstens im Lichtaustrittsbereich
zylindrisch ausgebildeten Lampenkolben (1) in Form eines Zylindermantels
aufgebracht ist.
8. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Interferenzfilter auf einem wenigstens teilweise kugelförmig ausgebildeten
Lampenkolben in Form einer zylindrisch durchbohrten Kugelhülle aufgebracht
ist.
9. Beleuchtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Interferenzfilter auf einem wenigstens teilweise ellipsoidförmigen Lampen
kolben in Form einer zylindrisch durchbohrten Ellipsoidhülle aufgebracht
ist.
10. Beleuchtungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotlicht absorbierende oder transmit
tierende Bereich des Reflektors von der Achse des Lampenkolbens geschnit
ten wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: IN SPALTE 4, ZEILE 50 HINTER "REFLEKTORSYSTEMS" IST EINZUFUEGEN: "(11) ORIENTIERT IST, DASS DER FUER INFRAROT-STRAHLUNG DURCHLAESSIGE BEREICH (4, 5) DES LAMPENKOLBENS (1) DEN BEREICHEN DES REFLEKTORSYSTEMS." |
|
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HERAEUS INSTRUMENTS GMBH, 6450 HANAU, DE |
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8331 | Complete revocation |