DE2014288A1 - Lichtquellen mit selektiv reflektie renden Spiegeln - Google Patents

Description

PATENTANWALT DlPL-INQ. JOACHIM STRASSE 2014288

64b HANAU · ROMERSTR. 1» · POSTFACH 7V5 ■ TEL.20803 · TELEC/KAMME: HANAUPATENT · TELEX: 41Ι47Μρ_ΒΙ

ORIGINAL HAI:AU- 2Λ. März 197o

-Quarzlampen GmbH Zo/Kie - 12ö6

6^15 Hanau (Hain)

Lichtquellen mit selektiv reflektierenden Spiegeln

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät mit in einem Probenraum angeordneten feststehenden Lichtquellen zuui Bestrahlen von Materialproben.

Ea sind verschiedene Prüfgeräte mit zentral im Probenrauui angeordneter Lichtquelle bekannt, bei denen Probentrnger auf einer Kreisbahn relativ zu der zentral angeordneten, feststehenden Lichtquelle bewogt werden. Für die Schnellprüfung der Lichtbeständigkeit von Materialien ist es erforderlich, die dem natürlichen Tageslicht entsprechende UV-Strahlung mit großer Intensität auf die zur Verfügung stellende verhältnismäßig kleine Probenflächo einwirken zu lassen. Mit steigender intensität der UV-Strahlung wächst auch die Intensität' der gleichzeitig erzeugten und als Wärme auftretenden IR-Strahlung, wodurch erhebliche Kühlproblenie im Prüfgerät, auftreten. Die IR-Strahlung kann die Abbaureaktioiien in der Probe beeinflussen, so daß die Veränderungen der Probe nicht eindeu-

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tig der Einwirkung der UV-Strahlung zugeschrieben werden können. Die in verschiedenen Normen über die Wetter— und Lichtechtheit von Materialien festgelegten PrüfVorschriften machen es erforderlich, die IR-Strahlung klein zu halten bzw. nach Möglichkeit zu eliminieren.

Bei bekannten Prüfgeräten mit einer einzigen zentralen Lichtquelle ergeben sich groiie Schu'ierigkeiten bei der Abführung -der al.s Wärme auftretenden Hi-S trahlung« Uw den Infrarotanteil im Probenraum möglichst klein zu halten, ist hei bekannten Geräten ein die zentrale Lichtquelle umgehendeη Filtersystem aus Iiif rarot-Absorptionsfiltern vorgesehen.

Dabei erueist es sich als ein wesentlicher ' achteil, ditZ e» zur Zeit keine genügend strahlenbeständigen Absorptionsfiltor gibt, die im kurzwelligen Infrarotbereich von iioo bis l.ooo nm gut absorbieren und gleichzeitig im langwelligen Ultraviolettbereich von 3oo bis 4oo mti weitgehend durchlässig sind. Wegen dor zu hohen Ultraviolottabsorption bekannter Iiifrarot-Absorptionsfilter uurde auch schon die Verwendung Zylindersymmetrisch angeordneter Reflexionsfilter, die die Infrarotstrahlung ins Innere reflektieren und nur die sichtbare und UV-Strahlung durchlassen, versucht. Dei der zylindersymmetrischen Anordnung ist die Wirkung von reflektierenden Schichten aber gering, und es ergeben sich Schwierigkeiten bei der Kühlung im Zentrum der lief lexionsf ilter. Für Licht quellen außerhalb des Probenraumes wurde auch vorgeschlagen, einen Infrarot-Strahlung reflektierenden und einen dazu parallelen, sichtbare und UV-Strahlung reflektierenden Planspiegel vorzusehen. Durch die Kombination zweier, die Lichtquelle begrenzender Planspiegel wird in die eine lialbebene Infrarot und in die andere sichtbares Licht und Ultraviolett reflektiert. Diese Anordnung ist für direkt im Probenraum befindliche Lichtquellen nicht geeignet, da sich durch die in die eine lialbebene abgegebene Infrarot-Strahlung eine zu starke thermische Belastung des Probenraumes ergibt.

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BAD ORIGINAL

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Es int die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aufgezeigton TJ-ieliteil« nnd ScJiwierigkeiteii zu i'ermeiden uxid die in Form voii Wanne auftretende kurzwellige Infrarot-Strahlung me'trerer im Z<-ntruiii eines Probenrauines angeordneter Lichtquellen zu eliminieren. Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der vorliegenden Erfindung: zwei oder mehr · zentral', iin Proben-raun dey rritfgeriites vorgesehene Lichtquellen von sichtbare Sti-ählung, UV- und IR-Strahlung selektiv durchlassenden und rtiflektierenden Spiegeln umgeben, durch die eine Trennung il:r Πί-Strahltuzg vom sichtbaren Li cht und dor (JV-S trnh.Umg erfolgt.

Vo-rteilhaf terwe i se umschließt ein für die sichtbare und UV-Strahlung durchlässiger, die -IR-St roh Iu ng ins Innere reflektierender Zylinderspiegel die Lichtquellen.

Für jede Lichtquelle im Inneren des ZyI inder.'spiegels ist er-

außen reflektierender, für die I!?-S tr ah lung durchläs.si.gex-Planspiegel vorgesehen♦

Jede Lichtquelle ist vorte: lhaf terwe i se zwisclnni dei.-i Zyliiiderspiegel und den zugehörigen Planspiegel angcordnßt. Hierdurch wird erreicht, daß die auftretende Ι'ί-Strnhlung der Lichtquellen ins Zentrum des Zylinderspiegols, in dem sich ein IP--\bsorber befindet, und die .sichtbare sowie die UV-Strahlung nach aulien reflektiert «erden.

Die Planspiogel liilden erfiiidungsgeuuil» ein der Anzahl der Lichtquellen entsprechendes, dem Zylinderspiegel eingeschriebenes Vieleck. .

Ueitere üerlunale, Vorteile und Anvendujigsiiiögliclikei ten der vorliegenden Iirfindung werden anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Probenraumes mit drei Lichtquellen und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Probenraum mit den Lichtquellen.

In einem Probenraum Io eines Prüfgerätes ist zentral ein Zylinderspiegel 12 angeordnet, der zwei oder mehr Lichtquellen 2o umschließt. Bei der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform sind drei Lichtquellen im Probenraum Io vorhanden. Im Zentrum des Zylinderspiegels 12 ist ein Metallrohr l8 vorgesehen, dessen Inneres mit Wasser gekühlt wird. Von dem Metallrohr l8 erstrecken sich radial angeordnete Metallplatten 16 zu der Mantelfläche des Zylinderspiegels 12. Übereinstimmend mit der Anzahl der Lichtquellen 2o sind Planspiegel Ik vorgesehen, die ein dein Zylinderspiegel 12 eingeschriebenes Dreieck bzw. Vieleck bilden. In jedem von einem Planspiegel Ik und einem Kreisbogenstück des Zylinderspiegels 12 abgegrenzten Raum ist eine der Lichtquellen 2o angeordnet.

Der Zylinderspiegel 12 reflektiert die IR-Strahlung der Lichtquellen 2o in sein Inneres und läßt die UV-Strahlung und das sichtbare Licht L in den Probenraum Io austreten. Die Planspiegel Ik sind für Infrarot-Strahlung durchlässig, während sie sichtbares Licht L und UV-Strahlung in den Probenraum Io reflektieren. Durch die Kombination des Zylinderspiegela 12 mit den Planspiegeln Ik wird ein· weitgehende Reflexion der auftretenden IR-Strahlung ins Zentrum des Zylinderspiegela 12 erzielt. Das sichtbare Licht L und die UV-Strahlung andererseits werden in den Probenraum Io abgestrahlt. Der Anteil an infraroter Strahlung IR in der in den Probenraum Io reflektierten Strahlung ist daher sehr gering· Der von den Metallplatten 16, die beispielsweise aus schwarz gefärbten

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Kupferblechen bestehen, und den Planspiegeln 14 eingeschlossene Raum bildet für die in Form von Wärme auftretende IR-Strahlung einen schwarzen Körper mit hohem Absorptionsvermögen. Durch die Kühlung des Metallrohres 18 vfird die Wärmeabfuhr der Metallplatten 16 erheblich gesteigert, so daß keine Schwierigkeiten bei der Kühlung des Probenraumes to des Prüfgerätes auftreten.

Durch die Kombination der zentral im Probenraum Io angeordneten Lichtquellen mit selektiv reflektierenden und durchlässigen Spiegeln wird die kurzwellige Infrarot-Strahlung IR im Probenraum weitgehend eliminiert, ohne daß eine zu starke Schwächung der UV-Strahlung eintritt. Gleichzeitig wird das Problem der Wärmeabfuhr aus dem Zentrum des Zylinderspiegels 12 durch das wassergekühlte Metallrohr 13 gelöst.'.

Ansprüche;

Claims (6)

2QH288 - 6 Ansprüche

1.J Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät mit in einem Probenraum angeordneten feststehenden Lichtquellen zum Bestrahlen von Materialproben, dadurch gekennzeichne t , daß zwei oder mehr zentral im Probenraum (Io) des Prüfgerätes vorgesehene Lichtquellen (2o) von sichtbare Strahlung, UV- und IR-Strahlung selektiv durchlassenden und reflektierenden Spiegeln (12, lh) umgeben sind, durch die eine Trennung der IR-Strahlung vom sichtbaren Licht und der UV-Strahlung erfolgt.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein für die sichtbare und UV-Strahlung durchlässiger, die IR-Strahlung ins Innere reflektierender Zylinderspiegel (12) die Lichtquellen (2o) umschließt.

3» Prüfgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß für jede Lichtquelle (2o) im Inneren des Zylinderspiegels (12) ein die sichtbare und die UV-Strahlung nach außen reflektierender, für die IR-Strahlung durchlässiger Planspiegel (lh) vorgesehen ist.

k. Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet, daß jede Lichtquelle (2o) zwischen dem Zylinderspiegel (12) und dem zugehörigen Planspiegel (l'l) angeordnet ist.

5· Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis h, dadurch gekennze ichne t , daß die Planspiegel (lh) ein der Anzahl der Lichtquollen (2o) entsprechendes, dem Zylinderspiegel (12) eingeschriebenes Vieleck bilden.

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6. Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge kennzeichne t , daß jeder Planspiegel (l*t) mit zwei in Richtung zum Zentrum des Zylinderepiegele (12) verlaufenden, IR-Strahlung absorbierenden Metallplatten (16) einen für die IR-Strahlung schwarzen Körper begrenzt.

7· Prüfgerät nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e k β η η ζ ei c h η e t , daß im Zentrum des Zylin* derspiegels (12) ein im Inneren gekühltes Metallrohr (lO) für die Absorption und Abfuhr der in Form, von Wärme auftretenden, von den Spiegeln (12, 14) reflektierten jj bzw. durchgelassenen IR-Strahlung vorgesehen ist.

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