EP0880657A1 - Einfache uv-filterlampe - Google Patents

Abstract

Für Besonnungseinrichtungen wird eine UV-Filterlampe vorgeschlagen, bei der eine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe (15) in einem Gehäuse (12) oder Glaskolben in Form eines Rotationsparaboloid angebracht ist. Der Innenbereich des unteren Teils des Gehäuses bzw. Kolbens ist mit einer Reflexionsschicht belegt, während der obere Teil des Gehäuses oder des Glaskolbens aus einem hochwertigen UV-Filter (13) besteht.

Description

Einfache UV-Filterlampe

Stand der Technik

Alle Besonnungsgeräte, gleich ob für den Heimgebrauch oder auch für den professionellen Einsatz, sind mit UV-Strahlen¬ quellen ausgerüstet.

Bei Sonnenbänken sind das auf jeden Fall UV-Röhren. Im Ge¬ sichtsbereich findet man bei hochwertigen Anlagen Hochdrucksysteme, welche aus den Subeinheiten Reflektor, Strahler und Filter bestehen.

Bei Heimgeräten sind auch die besseren Geräte mit Hoch¬ druckgesichtsfeldern ausgestattet.

Da diese Einheiten als wirkungsvoll gelten, sind diese auch im Heimbereich nur als Einzelgerät zu finden, wobei hiermit spe- ziell das Gesicht gebräunt werden soll.

Wie schon zuvor dargestellt bestehen diese Hochdruckeinheiten üblicherweise aus einem Reflektor, einem Quecksilberdampf- Hochdruckstrahler in einer entsprechenden Fassung und einem davorliegenden Filter. Diese Subsysteme sind meistens in einem Gehäuse zusaπunengefaßt.

Ein zusätzlicher Lüfter sorgt dafür, daß der Strahler nicht überhitzt wird.

Da die üblichen Strahler im Bereich der physikalischen Kosme¬ tik nur mit einer Hochspannung von ca. 4,5 kV gezündet werden können, muß zusätzlich neben dem Vorschaltgerät auch noch ein Zündgerät vorhanden sein.

Dieser Aufwand ist in gleicher Weise auch bei Sonnenbänken mit Hochdruckgesichtsfeldern notwendig, und dies für jedes ein¬ zelne Gesichtsfeld. Es gibt auch noch eine Hochdrucklampe, wobei ein Hochdruck¬ strahler in einen Lampenkolben eingebaut ist. Hierdurch ergibt sich zwar ein vereinfachter Aufbau, aber wesentlichen Anforde¬ rungen wird nicht gefolgt.

Probleme

Neben dem erheblichen Aufwand für solche Hochdruckfelder sind noch diverse andere Probleme zu beobachten.

Der übliche Reflektor ist ein Lichtkasten aus Aluminium, bei dem der Entladungsbogen des Strahlers parallel zum parabelför¬ migen Reflektorblech angeordnet ist. Beim Schnitt durch die Plasmastrecke und das Reflektorblech liegt der Schnittpunkt der Plasmastrecke im Brennpunkt der Schnittlinie des Reflek¬ torbleches .

Die korrekte Justierung in den Brennpunkt wird meistens nicht erzielt. Außerdem ist das Reflektionsvermögen des eingesetzten Aluminiummaterial meistens geringer als 80%. Dieser Wert wird durch den Einsatz einer Hammerschlagoberfläche nochmals redu¬ ziert.

Auch ist die Ausprägung des Reflektors als Lichtkasten nicht optimal, da die optische Geometrie nur für eine Ebene gilt. Hierdurch ergeben sich weitere Verluste.

Ein schlecht konzipierter Reflektor führt zu Verlusten auf der Bestrahlungsfläche von bis zu 70%. Dies bedeutet, daß dann nur noch 30% des Strahlenflusses eines Hochdruckstrahlers auf der zu bestrahlenden Fläche zur Wirkung gelangt.

Bezüglich der Kühlung sind auch verschiedene Probleme zu be- achten. Entweder ist die Kühlung zu gering, was schnell zum Aufblasen des Strahlers führt und dann auch zur Funktions¬ unfähigkeit oder ist diese zu stark, dann kommt der Strahler nicht auf die Betriebstemperatur, womit die Leistung reduziert bleibt .

Bei der Hochdrucklampe ist zwar das Reflektorproblem gelöst und auch der Aufbau deutlich vereinfacht, aber die Strahlung ist hinreichend unkontrolliert.

Aus alleiniger Filter dient das eingesetzte Glas, dessen Öff¬ nungsflanke im UVB sehr unterschiedlich ist, womit eine gleichmäßige UVB-Strahlung nicht gegeben ist. Weiterhin ist weder das IR noch das sichtbare Licht geblockt, womit ein Gebrauch sehr problematisch bleibt.

Durch den Einsatz von geblasenen Glaskolben bleibt die Glas¬ stärke unter 1 mm, womit auch die Filterfunktion aufs un- brauchbare beschränkt bleibt.

Problemlösungen

Die Problemlösung stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung einer einfachen UV-Filterlampe dar.

Hier sind die Funktionseinheiten einer üblichen Hochdruck¬ einheit für den Einsatz in der physikalischen Kosmetik in einer Lampe vereinigt, wobei die diversen Probleme, die sonst bei solchen System auftreten, ausgeräumt sind.

Ein Glaskolben, der vorzugsweise aus zwei Teilen besteht, umgibt einen Bräunungsstrahler, der auf einen Ständer aufge- baut ist. Da der unter Teil des Glaskolbens als Paraboloid ausgebildet ist und mit einer Aluminiumbeschichtung versehen ist und sich die Mitte der Plasmastrecke des Strahlers im Brennpunkt des Paraboloids befindet, ist das Reflektionsver¬ halten dieser Kombination hervorragend. Aus diesem Grunde, nämlich der hohen Effektivität der Strah¬ ler-Reflektor-Kombination kann die Leistung des Strahlers geringer bleiben als bei herkömmlichen Systemen. Durch die Evakuierung der Lampe erübrigt sich der Einsatz eines Lüfters. Wird jedoch eine sehr hohe Leistung benötigt, kann die Lampe auch für eine Zwangskühlung eingerichtete wer¬ den. Wegen des symmetrischen Aufbaus der Lampe läßt sich der Luftstrom der Kühlung genau festlegen, womit die Leistungs¬ daten erhalten bleiben.

Wesentlicher Bestandteil der Lampe ist aber das Filtersystem. Entweder der komplette Glaskolben oder vorzugsweise nur der obere Teil der UV-Filterlampe sind aus einem Spezialglas, welches sich dadurch auszeichnet, daß es weitgehend geblockt ist für das sichtbare und nahe IR Licht ist, wogegen für UVA eine hohe Transmission gegeben ist.

Weiterhin ist die Öffnungsflanke des Filterglases zum kurzwel¬ ligen UV so eingerichtet, daß die 313nm Linie des Quecksilber¬ dampfs zur Wirkung kommen kann, wobei die Transmission hier, je nach Einsatzbereich, zwischen 10 und 35% liegen sollte. Eine höhere Transmission muß ausgeschlossen werden, da ande- renfalls auch noch die aggressive 303 nm Linie zur Wirkung kommt, womit die Strahlung eine höhere DNA Schädigung auslösen kann, als die natürliche Sonne.

Geringere Transmission als 10% beschränken die Wirksamkeit der UV-Strahlung in Hinblick auf die Langzeitpigmentierung.

Eine Zweiteilung des Glaskolbens empfiehlt sich, damit der unterschiedlichen Aufheizung von Filterbereich und Parabo- loidreflektor Rechnung getragen werden kann. Die beiden Teile werden mit einem elastischen Kleber zusammengefügt, wobei hier eigentlich nur ein gefüllter Siliconkautschuk zum Einsatz kommen kann.

Die Glasteile sind so geformt, daß die direkte Strahlung der Hg-Hochdrucklampe nicht auf den Siliconkautschuk trifft, um dessen Versprödung durch energiereiche UVC-Strahlung zu ver¬ meiden. Bleibt der Siliconkautschuk elastisch, so können die unter¬ schiedlichen Ausdehnungen der Glasteile aufgefangen werden, ohne daß eine Undichtigkeit entsteht, womit das Lampenvakuum verloren gehen würde.

Neben der oben dargestell ten Version einer UV-Lampe auf der Basis eineε Glaεgehäuεes ist auch eine solche mi t einem Me¬ tallgehäuse möglich . Hierbei ist der Rotationsparaboloid auε Metall , optimal aus Aluminium ausgeführt, wobei die Innenseite aus einem anodisierten Aluminium bestehen soll te, um ein mög¬ lichst hohes Reflexionsvermögen für UV sicher zu stellen .

Diese Metallform läuft nach unten in eine Röhre aus, in welche der Strahler eingesetzt wird. Oben sorgt ein Kragen dafür, daß die Fil terscheibe eingepaßt werden kann .

Sowohl die Fil terscheibe als auch der Strahler sollten über eine Dichtung mit dem Gehäuse verbunden sein, dami t εicher gestell t ist, daß das Gehäuse luftdicht abgeschloεsen sein kann . Sowohl der eingeschobene Strahler als auch die Fil ter¬ scheibe werden mi t Federdruck auf die Dichtungen gepreßt .

Auf diese Weise ist ein evakuierter Betrieb möglich, aber auch ein solcher in Schutzgas und letztlich auch ein Betrieb ohne besondere Vorkehrungen . Im letzteren Fall wird durch den Be¬ trieb ein Unterdruck erzeugt, womit einerseits eventuell ent¬ stehendes Ozon im Gehäuse verbleibt und andererseits ein Luftaustausch unterbunden wird.

Werden keine Vorkehrungen getroffen, dann dehnt sich die im Gehäuse befindliche Luft aufgrund der Erhitzung des Strahlers aus und die Luft kann εowohl am Strahlerεitz als auch an der Fil terscheibe vorbei das Gehäuse verlassen . Wird der Strahler abgestell t, dann kühl t die Innenluft ab und es entsteht ein Unterdruck. Da sowohl die Fil terscheibe als auch der Strahler an die Dichtungen angepreßt werden, kann keine Luft von außen nachströmen . Soll te Ozon entstanden sein, so bleibt diese nun im Gehäuse gefangen und kann nicht nach außen gelangen . Auch jbei einem erneuten Betrieb heizt sich die innere Luft nur bis auf den vorherigen Druck auf, so daß im Inneren kein Überdruck mehr entsteht, womit auch keine Luft mehr nach außen tritt . Hiermit bleibt das Ozon im Inneren des Gehäuses .

Aber auch dann wenn kein Ozon entsteht, ist der Einsatz von Dichtungen sehr sinnvoll , da hierdurch auf jeden Fall ein Lufteintri tt verhindert wird. Würden die Dichtungen fehlen, würde bei jedem Abschal ten des Strahlers Luft von außen zu- fließen um den Unterdruck auεzugleichen . Hierbei würde jedes¬ mal auch Staub mi t ins Gehäuse kommen, womit in absehbarer Zeit die Reflexionsschicht des Gehäuses mit Staub trübe würde und das Reflexionsvermögen deutlich beeinträchtigt wäre . Die Dichtungen bestehen vorzugsweise aus mi t Ti tanoxid gefüll tem Polysiloxan . Die Füllung ist notwendig, um den Eintritt von energiereicher UV-Strahlung in den Dichtring zu verhindern . Klare Polysiloxane nehmen das UV-Licht auf, was zur Auflösung und Versprödung des Kunststoffs führt .

Ein weiterer Vorteil dieses Aufbaus iεt die Möglichkei t, so¬ wohl die Strahler alε auch die Filterscheiben auεzutauεchen .

Bei den Strahlern handel t eε sich vorzugsweise um solche mit Hilfselektrodenzündung. Dieε iεt beεonderε bei einem metalli- εchen Gehäuεe angezeigt, da hier bei hohen Spannungεεtößen Überεchläge auftreten können .

Bei der Fil terεcheibe handel t eε sich vorzugεweiεe um eine Streuεcheibe, welche gleichzei tig auch alε Fil ter wirkt .

Beschreibung

Eine Ausprägung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Abbildungen 1 und 2 dargestellt, wobei die Abbildung 1 die UV-Filterlampe zeigt und die Abbildung 2 ein Lösungsvorschlag für die Klebestelle. In den Abbildungen werden die folgenden Einzelheiten darge¬ stellt:

Ein Ständer 1, vorzugsweise aus Glas ist mit dem Sockel 2 verbunden, in welchem alle Anschlußdrähte an den Kontaktstel¬ len zusammengefügt sind. Die Widerstände 6 führen zu den Hilfselektroden 5 des Hg-Hochdruckbrenners . Die weiteren Drahtzuführungen münden auf den Hauptelektroden 4, zwischen denen sich bei Anlegung der Betriebsspannung die Plasmastrecke 3 ausbildet.

Der als Paraboloid ausgebildete untere Glaskolben 7 ist mit einer Reflektionsschicht 8 versehen, welche optimal für die Reflexion von UV-Strahlung ausgelegt ist. Es ist auch möglich diese Reflektionsschicht nur für UV auszulegen, womit die Hitzestrahlung durch den Kolben 7 nach außen treten kann.

Auf diesem Glaskolbenunterteil 7 ist der Filterteil 9 aufge¬ setzt, welcher das Unterteil 7 über die Klebestelle 10 luft- dicht abschließt.

Die Abbildung 2 zeigt die folgenden Einzelheiten:

Auf dem Glaskolbenunterteil 7 liegt die Filterscheibe 9 auf. Die Reflektionsschicht 8 schützt das Polysiloxan 11, welches die Glasteile gasdicht miteinander verbindet.

Eine Ausdehnung des Filterbereiches 9 wird gegenüber dem sich weniger ausdehnenden Glasunterteil 7 durch die Elastizität des Siliconkautschuks 11 ausgeglichen.

Eine Verεion mit metalliεchem Gehäuεe wird in der Abbildung 3 dargeεtell t . Hierbei werden die folgenden Einzelheiten dar¬ gestellt:

Auf dem Gehäuse aus Metall 12 liegt die Fil terstreuεcheibe 13 auf, welche im Kragen 14 deε Gehäuses gehalten wird. Die Dich¬ tungen 15 gewährleisten den luftdichten Abschluß . Im Anεchl ußrohrstück 18 des Gehäuseε 12 εitzt der Sockel 1 7 deε Strahlerε 16. Auch hier gewährleiεten die Dichtringe 20 den l uftdichten Si tz auf der Rohrauεεtülpung 19. Die Strom¬ zuführung erfolgt über die Anεchlüεεe 21 .

Mi ttelε der Federn 22 wird εowohl die Fil terεtreuεcheibe 13 auf die Dichtungen 15 im Kragen 14 gedrückt alε auch der Sok- kel 1 7 auf die Dichtungen 20 auf der Rohausstülpung 19.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung einer einfachen UV-Filterlampe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in einem Gehäuεe oder einem Glaskolben in Form eines Rotationsparaboloid eine Quecksilberdampfhochdrucklampe stehend angebracht ist, wobei der Innenbereich des unteren Teils des Gehäuεeε reεp. Kolbens mit einer Reflexionsschicht belegt ist und der obere Teil des Gehäuses oder des Glaskolbens aus einem hochwertigen UV-Filter besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Filterteil des Glaskolbens mit einem Siliconkautschuk luftdicht das Glaskolbenunterteil abschließt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse mittels Dichtungen zum Strahler und zur Filterscheibe hinreichend luftdicht abgeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Refle¬ xionsschicht für die IR Strahlung durchlässig ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuseinnere aus anodisiertem Aluminium mit hohem Reflexionsvermögen be¬ steht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Sockel¬ bereich des Glaskolbens Öffnungen für die Zu- und Abfüh¬ rung von Kühlluft vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kolben insgesamt und aus einem speziellen Filterglas gefertigt ist und der Reflektorbelag im Inneren des Kolbens aufge¬ tragen wird, wobei der Lichtauslaßteil bei der Beschich¬ tung entweder mit einer Schutzschicht versehen wird oder die Beschichtung im nachhinein dort z.B. mittels Säure entfernt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Naht¬ stelle zwischen den Glasteilen so ausgelegt ist, daß die direkte Strahlung des Hg - Hochdruckstrahlers nicht auf den Siliconkautschuk trifft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dicht- ringe aus einem gefüllten Polysiloxan bestehen, wobei die Füllung vorzugsweise aus Titanoxid besteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lampe evakuiert ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hg - Hochdruckstrahler zusätzlich mit Metalljodiden gefüllt ist, um die austretende Strahlung variabel zu gestalten.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der einseitig gesockelte Strahler austauschbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Filter¬ scheibe austauschbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es sich bei der Filterscheibe um eine Kombination aus Streuscheibe und Filter handelt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strahler Hilfselektroden zur Zündung aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Mittel¬ punkt der Plasmastrecke im Fokus des Rotationsparaboloid liegt oder kurz darüber.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Filter für IR durchlässig ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Filter eine bestimmte Öffnung im UVB aufweist, eine gute Trans¬ mission im UVA hat und das sichtbare Licht gut blockiert ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Filter¬ scheibe und der Strahler mittels Federn auf die Dichtungen am Gehäuse gepreßt werden.