EP0774618A1 - Reflektor für eine strahlende Lichtquelle und Verwendung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a reflector for a radiating light source, which consists of metal and the reflecting surface of which is provided with an interference layer, and the use of such a reflector.
- DE 25 35 174 A1 describes a reflector for selective radiation light sources, such as e.g. Lamps whose spectrum consists of individual lines or a few narrow bands, known, the reflector made of high reflectance material and having a protective layer that is created so that the interference colors created by the protective layer mix to white light and the unpleasant color effects in the scattered light how they can occur with line spectra can be avoided.
- selective radiation light sources such as e.g. Lamps whose spectrum consists of individual lines or a few narrow bands
- the object of the present invention is to filter out undesired spectral components such as infrared radiation or red light components, in particular of temperature radiators, for example halogen incandescent lamps, from the radiation emitted in order to improve the color properties, to retain the heat associated with the radiation in the luminaire housing and if necessary, dissipate the heat associated with the radiation via luminaire housings using convection and radiation.
- undesired spectral components such as infrared radiation or red light components, in particular of temperature radiators, for example halogen incandescent lamps
- the task is used according to use in a lamp provided with a radiation source for medical applications.
- the interference filter is designed such that it acts as an anti-reflective coating on the metal surface and thus undesirable radiation in the form of heat can penetrate into the surface.
- the layer lying on the surface and the cover layer of the interference layer consists of silicon dioxide.
- the inner reflecting surface 2 of the reflector 1 has a plurality of flat facets 3 in the form of a grid radiating from the opening 4 for the light source, which ensure largely shadow-free and uniform illumination of the illuminated field, since each facet in each case almost the entire operation or Illuminated lighting field.
- the grid radiating from the opening 4 is shown in FIG. 2.
- a large number of layers are applied to the aluminum blank 1 'of the reflector, which layers alternately consist of a high-index material and a low-index material. At least one layer consists of metal.
- the layer sequence of low refraction, high refraction can be repeated several times, although it is also possible to have a high refraction layer on the metal and only then a low refraction layer; the outer cover layer D consists essentially of silicon dioxide and serves as a protective layer against mechanical or chemical attacks on the reflector surface.
- the thickness of the individual layers is in the range from 50 nm to 2000 nm, with incident light from a wavelength of 400 nm being absorbed more and more by the reflector 1, so that radiation components of the red and infrared spectral range are damped and an overall shift of the visible spectrum in the direction of a shorter length wave, ie into the blue area.
- the long-wave areas absorbed by the reflector 1 (red, infrared) are converted into heat by absorption in the reflector 1, which is passed on by means of radiation and convection in the direction facing away from the reflector opening, which is denoted by number 6 in FIG.
- the reflector axis leading through the opening 4 is designated by 5.
- the heat associated with the radiation is passed on from the reflector 1 in direction 6 by means of thermal radiation or convection to the rear part of the luminaire housing.
- a total of 15 layers 8 to 22 are applied to the aluminum blank 1 ', which alternately consist of quartz with respect to the layers 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 and titanium oxide with respect to the layers 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 exist.
- absorbing metal can be embedded between the interfaces of the layers or in the layers themselves - preferably in the inner layers; aluminum, for example, can be used as the adsorbing metal.
- the absorption maximum is at a wavelength of 700 to 750 nm and the adsorption in the near infrared range is above 50%, so that the light largely freed from thermal radiation is preferably used in a medical lamp or surgical lamp;
- the relatively light reflectors made of aluminum are particularly inexpensive to use, since the problems arising with the adjustment of the radiation angle or adjustment of the illumination angle can only be adjusted with a small amount of force on the part of the surgeon due to the small mass.
- the layer structure shown in FIG. 3 is subject to the curvature of the reflector, which, however, is not shown in the detail here.
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Abstract
Um bei Leuchten für medizinische Anwendungen unerwünschte Spektralanteile wie z.B. Infrarotstrahlung und Rotlicht-Anteile zwecks Verbesserung der Farbeigenschaften zu absorbieren, ist ein zugehöriger Leuchten-Reflektor mit einer Interferenzschicht auf seiner reflektierenden Oberfläche versehen; dabei wird auftreffendes Licht ab einer Wellenlänge ab 400 nm mit zunehmender Wellenlänge auch zunehmend stärker vom Reflektor absorbiert.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Reflektor für eine strahlende Lichtquelle, der aus Metall besteht und dessen reflektierende Oberfläche mit einer Interferenzschicht versehen ist sowie die Verwendung eines solchen Reflektors.
- Aus der DE 25 35 174 A1 ist ein Reflektor für Selektiv-Strahlenlichtquellen, wie z.B. Lampen deren Spektrum aus einzelnen Linien oder wenigen schmalen Banden besteht, bekannt, wobei der Reflektor aus Material hohen Reflexionsgrades besteht und eine Schutzschicht aufweist, die so geschaffen ist, daß die durch die Schutzschicht entstehenden Interferenzfarben sich zu weißem Licht mischen und die unangenehmen Farbeffekte im Streulicht, wie sie bei Linienspektren auftreten werden können, vermieden werden.
- Als problematisch erweist sich der Einsatz solcher bekannter Reflektoren, falls eine Wirkung als Kaltlichtspiegel erwünscht ist, bei dem eine Farbkonversion in Richtung kurzwelliges Lichts vorgenommen wird und vorgegebene Anteile des Spektrums, wie z.B. Anteile des Infrarot-Spektrums und auch Teile des Rot-Spektrums absorbiert werden sollen; denn der aus der DE 25 35 174 A1 bekannte Spiegel reflektiert auch die Rot- bzw. Infrarot-Anteile der erzeugten Strahlung.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unerwünschte Spektral-Anteile wie z.B. Infrarot-Strahlung oder auch Rotlicht-Anteile insbesondere von Temperaturstrahlern, beispielsweise Halogen-Glühlampen, zwecks Verbesserung der Farbeigenschaften aus der abgegebenen Strahlung herauszufiltern, die mit der Strahlung verbundene Wärme im Leuchtengehäuse zurückzuhalten und ggf. die mit der Strahlung verbundene Wärme über Leuchtengehäuse mittels Konvektion und Ausstrahlung abzuführen.
- Die Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Als vorteilhaft erweist sich die einfache Herstellung des Reflektors durch einen einfachen Preß- bzw. Drückvorgang mit geringen Werkzeugkosten.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Reflektors sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
- Die Aufgabe wird verwendungsgemäß in einer mit Strahlenquelle versehenen Leuchte für medizinische Anwendungen eingesetzt.
- Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß das Interferenzfilter so ausgebildet ist, daß es wie eine Entspiegelung der Metalloberfläche wirkt und damit unerwünschte Strahlung in Form von wärme in die Oberfläche eindringen kann.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 besteht die auf der Oberfläche aufliegende Schicht und die Deckschicht der Interferenzschicht aus Siliziumdioxid besteht.
- Als vorteilhaft erweist sich die Verwendung in einer Leuchte für medizinische Anwendungen, insbesondere Operationsleuchte, da das Gewicht des Reflektors gegenüber einem üblichen Glasreflektor stark reduziert ist.
- Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1, 2 und 3 näher erläutert.
- Figur 1 zeigt als Ausführungsbeispiel einen Reflektor, dessen reflektierende Innenfläche als Teil der Oberfläche eines Ellipsoiden ausgebildet ist;
- Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den inneren Teil des Reflektors nach Figur 1;
- In Figur 3 ist beispielhaft das Schema einer Schichtenfolge auf der reflektierenden Oberfläche des Reflektors nach Figur 1, bzw. Figur 2 dargestellt.
- Gemäß Figur 1 weist die innere spiegelnde Oberfläche 2 des Reflektors 1 eine Vielzahl von ebenen Facetten 3 in Form eines strahlenförmig von der Öffnung 4 für die Lichtquelle ausgehenden Rasters auf, welche für eine weitgehend schattenfreie und gleichmäßige Ausleuchtung des beleuchteten Feldes sorgen, da jede Facette jeweils nahezu das gesamte Operations- bzw. Beleuchtungsfeld ausleuchtet. Das strahlenförmig von der Öffnung 4 ausgehende Raster ist anhand der Figur 2 erkennbar dargestellt.
- Wie Figur 3 zu entnehmen ist, wird auf den aus Aluminium bestehenden Rohling 1' des Reflektors eine Vielzahl von Schichten aufgebracht, die wechselweise aus einem hochbrechenden Material, und aus einem niedrig brechenden Material bestehen. Dabei besteht wenigstens eine Schicht aus Metall. Die Schichtfolge niedrig brechend, hoch brechend, kann sich dabei mehrfach wiederholen, wobei es jedoch auch möglich ist, auf das Metall eine hoch brechende Schicht und erst dann eine niedrig brechende Schicht folgen zu lassen; die äußere Deckschicht D besteht im wesentlichen aus Siliziumdioxid und dient als Schutzschicht gegen mechanische oder auch chemische Angriffe gegenüber der Reflektoroberfläche. Die Dicke der einzelnen Schichten liegt im Bereich von 50 nm bis 2000 nm, wobei auftreffendes Licht ab einer Wellenlänge von 400 nm mit zunehmender Wellenlänge auch zunehmend stärker vom Reflektor 1 absorbiert wird, so daß Strahlungsanteile des roten und infraroten Spektralbereiches gedämpft werden und eine Gesamtverschiebung des sichtbaren Spektrums in Richtung kürzerer Längenwelle, d.h. in den blauen Bereich hin erfolgt. Die vom Reflektor 1 absorbierten langwelligen Bereiche (rot, infrarot) werden durch Absorption im Reflektor 1 in Wärme umgewandelt, die mittels Strahlung und Konvektion in die der Reflektoröffnung abgewandte Richtung, die in Figur 1 mit Ziffer 6 bezeichnet ist, weitergeleitet. Die durch die Öffnung 4 führende Reflektorachse ist mit 5 bezeichnet.
- Aufgrund der besonderen Ausgestaltung des Interferenzfilters aus Schichten aus Titandioxid und Quarz wird die mit der Strahlung verbundene Wärme vom Reflektor 1 ausgehend in Richtung 6 mittels Wärmestrahlung oder Konvektion an den rückwärtigen Teil des Leuchtengehäuses weitergeleitet.
- In der praktischen Ausführungsform nach Figur 3 sind auf den Aluminium-Rohling 1' insgesamt 15 Schichten 8 bis 22 aufgebracht, die wechselweise aus Quarz bezüglich der Schichten 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22 und Titanoxid bezüglich der Schichten 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21 bestehen. Zur verbesserten Absorption der unerwünschten Strahlung durch den Reflektor kann zwischen den Grenzflächen der Schichten oder in den Schichten selbst - vorzugsweise in den inneren Schichten - absorbierendes Metall eingelagert werden; als adsorbierendes Metall kann beispielsweise Aluminium eingesetzt werden.
- Somit ist es möglich, eine Leuchte mit einem Reflektor zu schaffen, der im Verhältnis zu Glasreflektoren sehr leicht ausgebildet ist; in einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von 700 bis 750 nm und die Adsorption beträgt im nahen Infrarot-Bereich über 50%, so daß das von Wärmestrahlung weitgehend befreite Licht vorzugsweise in einer medizinischen Leuchte, bzw. Operationsleuchte eingesetzt wird; insbesondere bei Operationsleuchten sind die verhältnismäßig leichten Reflektoren aus Aluminium besonders günstig einzusetzen, da die mit der Verstellung von Abstrahlungswinkel, bzw. Einstellung des Beleuchtungswinkels auftretenden Probleme nur mit einem geringen Kraftaufwand des Operateurs aufgrund der geringen Masse zu verstellen sind.
- Der in Figur 3 dargestellte Schichtenaufbau ist in der Praxis der Reflektorkrümmung unterworfen, die hier jedoch in dem Ausschnitt nicht dargestellt ist.
Claims (7)
- Reflektor für eine strahlende Lichtquelle, der aus Metall besteht und dessen reflektierende Oberfläche mit einer Interferenzschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die aus Aluminium bestehende Oberfläche abwechselnd hoch und niedrig brechende Schichten aus Oxiden und Metallen aufgetragen sind, deren Schichtdicke im Bereich von 0,05 µm bis 2 µm liegt.
- Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberfläche aufliegende Schicht aus Titandioxid besteht.
- Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberfläche aufliegende Schicht aus Siliziumdioxid besteht.
- Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schicht aus Metall besteht.
- Reflektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Aluminium besteht.
- Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht der Interferenzschicht aus Siliziumdioxid besteht.
- Verwendung eines Reflektors nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in einer mit Strahlenquelle versehenen Leuchte für medizinische Anwendungen.
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