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EP0894336B1 - Glühlampe mit reflexionsschicht - Google Patents

Glühlampe mit reflexionsschicht Download PDF

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Publication number
EP0894336B1
EP0894336B1 EP98906823A EP98906823A EP0894336B1 EP 0894336 B1 EP0894336 B1 EP 0894336B1 EP 98906823 A EP98906823 A EP 98906823A EP 98906823 A EP98906823 A EP 98906823A EP 0894336 B1 EP0894336 B1 EP 0894336B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lamp
lamp bulb
bulb
axis
ellipse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98906823A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0894336A1 (de
Inventor
Ulrich Binder
Sigbert Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP0894336A1 publication Critical patent/EP0894336A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0894336B1 publication Critical patent/EP0894336B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/28—Envelopes; Vessels

Definitions

  • the invention is based on an incandescent lamp, in particular a halogen incandescent lamp with IR reflection layer according to the preamble of the claim 1.
  • This type of lamp is used in general lighting as well used for special lighting purposes, in combination with a Reflector, for example, also in projection technology.
  • the rotationally symmetrical shape of the lamp bulb in connection with an IR radiation applied to its inner and / or outer surface reflective coating - hereinafter abbreviated as IR layer - causes a large part of the IR radiation power emitted by the filament is reflected back.
  • the lamp efficiency can be achieved with constant electrical power Power consumption for a temperature increase of the filament and consequently use an increase in luminous flux.
  • one can specified luminous flux with lower electrical power consumption achieve - an advantageous "energy saving effect".
  • Another more desirable The effect is that due to the IR layer, significantly less IR radiation power radiated through the lamp bulb and so that the environment is warmed up than with conventional light bulbs.
  • the lamp bulb provided with the IR layer specially shaped.
  • EP-A 0 470 496 discloses a lamp with a spherical bulb, a cylindrical luminous element is arranged in the center thereof. This scripture teaches that the loss of efficiency due to the deviation of the Luminous body of the ideal spherical shape under the following conditions can be limited to an acceptable level. Either have piston diameters and filament diameter or length within one Tolerance range are carefully coordinated, or the The diameter of the filament must be significantly smaller (small factor 0.05) than that of the lamp bulb. Also, a lamp with an ellipsoidal Piston specified, in the focal line an elongated filament axially is arranged.
  • DE-OS 30 35 068 specifies a teaching for minimizing the latter Embodiment of inevitable aberration losses. After that the two focal points of the ellipsoidal lamp bulb lie on the axis of the cylindrical filament and at predetermined intervals from it respective ends.
  • DE-OS 44 20 607 finally discloses a halogen lamp with a Lamp bulb, which as an ellipsoidal or ellipsoid-like barrel body is shaped and provided with an IR layer.
  • the ellipsoid or possibly ellipsoid-like part of the contour of the barrel body is formed by an ellipse section generated, whose small semi-axis b perpendicular to the lamp longitudinal axis, i.e. the axis of rotation of the lamp bulb.
  • the small semi-axis of the generators is smaller than half the piston diameter D / 2 and about the radius d / 2 of the filament parallel is shifted to the axis of rotation, ultimately resulting in the barrel body results.
  • the length of the filament corresponds approximately to the distance between the two Focal points of the generating section of the ellipse.
  • the Luminaire positioned within the lamp bulb so that - in the Representation of a longitudinal section - the two focal points with the two corresponding corner points of the filament approximately coincide. However, this heats the filament unevenly.
  • Another disadvantage of this solution is that the improvement that can be achieved the lamp efficiency is relatively large from the dimensioning and positioning of the filament within the lamp bulb.
  • the invention has for its object to eliminate the disadvantages mentioned and specify an incandescent lamp that is characterized by efficient recycling the emitted IR radiation on the filament and consequently one high efficiency.
  • compact lamp dimensions are said are made possible at high luminance levels, as is the case in particular for low-voltage halogen lamps.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the basic relationships and introduces some parameters that are essential for understanding the invention.
  • an ellipse 1 is shown with the large and the small semiaxis a and b as well as with the two focal points F 1 and F 2 .
  • the contour of the rotationally symmetrical lamp bulb 2 (shown very schematically; the current leads and the pinch (s) are not shown for the sake of simplicity) is essentially generated by an ellipse section 3 (highlighted in FIG. 1 by a larger line width) of the ellipse 1, the Ellipse section 3 is specifically chosen so that the large semi-axis a is oriented perpendicular to the axis of rotation RA of the lamp bulb 2.
  • a luminous element 4 with a rotationally symmetrical, for example circular cylindrical, outer contour (shown as a rectangle in the schematic longitudinal section in FIG. 1) is arranged centrally axially inside the lamp bulb 2.
  • the large semi-axis a of the generatrix is longer than the radius R of the lamp bulb 2, ie at least the apex points of the ellipse 1 defined by the small semi-axis b are not included in the ellipse section 3.
  • the lamp bulb 2 no longer has the shape of a "real" rotational ellipsoid.
  • this departure from the previous teaching results in a significant increase in lamp efficiency and a more uniform heating of the luminous element 4.
  • the length of the large semi-axis a is selected from the range R ⁇ a ⁇ R + 5 ⁇ w r , in particular from the range R + w r a a ⁇ R + 3w r .
  • R and w r denote the largest radius of the lamp bulb 2 and the radius of the cylindrical or cylinder-like luminous element 4.
  • the small semi-axis b of the generating elliptical section 3 is approximately twice the length of the luminous element 4.
  • Figure 2a corresponds essentially to the conditions in DE-OS 30 35 068. It shows an ellipsoidal lamp bulb 5, inside of which a luminous element 6 is arranged axially in the center such that the two focal points F 1 and F 2 of the ellipsoid of revolution with the ends of the filament 6 coincide.
  • the focal axis F 1 F 2 is consequently oriented parallel to the axis of rotation RA of the lamp bulb 5, in contrast to the present invention.
  • FIG. 2b finally shows the conditions in DE-OS 44 20 607 again.
  • the lamp bulb 7 is shaped as an ellipsoidal or ellipsoidal barrel body.
  • the schematic sectional illustration shows two ellipse halves which are connected to one another by means of two straight sections.
  • the focal pairs F 1 , F 2 and F 1 ', F 2 ' of the two halves of the ellipse coincide with the corner points of the luminous element 8.
  • the focal axes F 1 F 2 respectively.
  • An advantage of the present invention is - besides increasing efficiency - the also increased uniformity with which the IR radiation onto the Wendel is reflected back. This will cause local overheating can lead to premature destruction of the coil. It is also advantageous that the achievable improvement in lamp efficiency compared to DE-OS 44 20 607 less of production-related Fluctuations in the positioning of the filament within the Piston depends.
  • Axially arranged single or double filaments made of tungsten are used as the illuminant.
  • the luminous body is connected in an electrically conductive manner to two power supply lines, either both together at one end of the lamp envelope or separately at the two opposite ends of the lamp bulb are gas-tight to the outside. Sealing is generally done about a bruise. Another closing technique is also possible, e.g. a melting plate. The version closed on one side is particularly suitable for NV applications. In this case, leave very compact lamp dimensions due to the relatively short filament realize.
  • the lamp bulb at one or at both ends in the area of the Current leadthrough has a lamp neck.
  • the lamp neck surrounds the current feedthrough is as narrow as possible and merges into a seal. details this can be found in DE-OS 44 20 607.
  • the lamp bulb is usually filled with inert gas, for example with N 2 , Xe, Ar and / or Kr.
  • inert gas for example with N 2 , Xe, Ar and / or Kr.
  • halogen additives which maintain a tungsten-halogen cycle in order to counteract blackening of the bulb.
  • the lamp bulb is made of a translucent material, such as quartz glass.
  • the lamp can be operated with an outer bulb. Become a special one strong reduction of the IR power emitted into the environment if desired, this can also have an IR layer.
  • the IR layer can be used, for example, as an interference filter known per se. usually a sequence of alternating dielectric layers of different Refractive indices - be executed.
  • the basic structure of suitable IR layers is e.g. explained in EP-A 0 470 496.
  • a first embodiment of a lamp 9 according to the invention is shown schematically. It is a halogen incandescent lamp with a nominal voltage of 12 V and a nominal power of 35 W. It consists of a lamp bulb 10 squeezed on one side, which is shaped as an ellipsoid-like body.
  • the generatrix of the ellipsoidal partial contour of the lamp bulb 10 is an ellipse section, the large semi-axis of which is 7.4 mm long and oriented perpendicular to the longitudinal axis of the lamp 9.
  • the small semi-axis of the generators is 6.3 mm long.
  • the lamp bulb 10 is made of quartz glass with a wall thickness of approximately 1 mm and has a largest outer diameter of 12 mm.
  • the lamp bulb 10 merges into a neck 11 which ends in a pinch seal 12.
  • the lamp bulb 10 has a pump tip 13.
  • the IR layer also covers approximately half of the pinch seal 12. In this way, a particularly dimensionally stable shape of the IR layer 14 is achieved, since during the manufacture of the lamp bulb 10, the outer surface of the calculated contour of the ellipsoidal body is embossed , On the other hand, due to the expansion of the IR layer 14 over part of the pinch seal 12, the individual layers in the region of the piston surface are particularly uniform. This reduces color errors.
  • the length of the lamp neck 11 is approximately 2.5 mm with an outer diameter of approximately 6 mm.
  • the luminous element 15 is made of tungsten wire with a diameter of 152 ⁇ m.
  • the tungsten wire is wound into a simple helix with a pitch of 243 ⁇ m.
  • the current leads 16a, b are formed directly by the spiral wire and connected with molybdenum foils 17a, b in the pinch seal 12.
  • the Molybdenum foils 17a, b are in turn connected to outer socket pins 18a, b.
  • the first power supply line 16a is almost parallel to the lamp axis and essentially aligned with the outer surface of the filament 15 led.
  • the second power supply 16b of the filament 15 is for Lamp longitudinal axis bent and runs centrally along the axis of the Turns of the filament 15, i.e. inside the helix, to the end remote from the base. In this way, any shadowing of the Radiation from a power supply avoided.
  • the lamp 9 has a color temperature of approximately 3050 K.
  • the luminous flux is 1000 lm, corresponding to a luminous efficacy of approx. 28 lm / W.
  • Lamp without IR layer is one for the same luminous flux electrical power consumption of approx. 50 W required. Consequently, in In comparison with the lamp according to the invention up to 42% of the electrical Performance can be saved.
  • Two further exemplary embodiments for a 50 W or 65 W halogen incandescent lamp - likewise for 12 V operation - differ only in the ellipse parameters of the generators for the lamp bulbs and in the filament parameters.
  • the structure corresponds in each case to that of FIG. 1.
  • the following table compares the parameters mentioned for the three exemplary embodiments.

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Glühlampe, insbesondere einer Halogenglühlampe mit IR-Reflexionsschicht gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Diese Art von Lampen wird sowohl in der Allgemeinbeleuchtung, als auch für besondere Beleuchtungszwecke eingesetzt, in Kombination mit einem Reflektor beispielsweise auch in der Projektionstechnik.
Die rotationssymmetrische Form des Lampenkolbens in Verbindung mit einer auf seiner Innen- und/oder Außenfläche aufgebrachten IR-Strahlung reflektierenden Beschichtung - im folgenden verkürzend als IR-Schicht bezeichnet - bewirkt, daß ein Großteil der vom Leuchtkörper abgestrahlten IR-Strahlungsleistung zurückreflektiert wird. Die dadurch erzielte Erhöhung des Lampenwirkungsgrades läßt sich einerseits bei konstanter elektrischer Leistungsaufnahme für eine Temperaturerhöhung des Leuchtkörpers und folglich eine Steigerung des Lichtstromes nutzen. Andererseits läßt sich ein vorgegebener Lichtstrom mit geringerer elektrischer Leistungsaufnahme erzielen - ein vorteilhafter "Energiespareffekt". Ein weiterer wünschenswerter Effekt ist, daß aufgrund der IR-Schicht deutlich weniger IR-Strahlungsleistung durch den Lampenkolben hindurch abgestrahlt und damit die Umgebung erwärmt wird als bei herkömmlichen Glühlampen.
Wegen der unvermeidlichen Absorptionsverluste in der IR-Schicht nimmt die Leistungsdichte der IR-Strahlungsanteile innerhalb des Lampenkolbens mit der Anzahl der Reflexionen ab und folglich auch der Wirkungsgrad der Glühlampe. Entscheidend für die tatsächlich erzielbare Steigerung des Wirkungsgrades ist es deshalb, die für eine Rückführung der einzelnen IR-Strahlen auf den Leuchtkörper erforderliche Anzahl von Reflexionen zu minimieren. Zu diesem Zweck ist der mit der IR-Schicht versehene Lampenkolben speziell geformt.
Stand der Technik
Diese Art von Lampen ist beispielsweise in der US-PS 4 160 929, der EP-A 0 470 496, DE-OS 30 35 068 und der DE-OS 44 20 607 offenbart. Die US-PS 4 160 929 lehrt, daß zur Optimierung des Lampenwirkungsgrads die geometrische Form des Leuchtkörpers auf jene des Lampenkolbens angepaßt sein muß. Außerdem sollte der Leuchtkörper möglichst exakt im optischen Zentrum des Lampenkolbens positioniert sein. Dadurch wird eine von der Oberfläche des Leuchtkörpers ausgehende Wellenfront an der Kolbenfläche ungestört zurückreflektiert. Folglich werden Aberrationsverluste minimiert. Ein kugelförmiger Lampenkolben beispielsweise sollte im Idealfall einen zentrisch angeordneten ebenfalls kugelförmigen Leuchtkörper aufweisen. Entsprechende Wendelformen sind aufgrund der begrenzten Duktilität des dafür in der Regel verwendeten Wolframdrahtes allerdings nur sehr eingeschränkt realisierbar. Als grobe, aber praktikable Näherung für eine Kugel wird eine würfelförmige Wendel vorgeschlagen. In einer weiteren Ausführungsform weist die Wendel in ihrer Mitte den größten Durchmesser auf. Dieser nimmt zu den beiden Enden der Wendel hin sukzessive ab. Für eine ellipsoide Kolbenform wird vorgeschlagen, in den zwei Brennpunkten des Ellipsoiden jeweils einen Leuchtkörper anzuordnen.
In der EP-A 0 470 496 ist eine Lampe mit kugelförmigem Kolben offenbart, in dessen Zentrum ein zylindrischer Leuchtkörper angeordnet ist. Diese Schrift lehrt, daß die Einbuße an Effizienz durch die Abweichung des Leuchtkörpers von der idealen Kugelform unter folgenden Voraussetzungen auf ein akzeptables Maß begrenzt werden kann. Entweder müssen Kolbendurchmesser und Leuchtkörperdurchmesser bzw. -länge innerhalb eines Toleranzbereichs sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, oder aber der Durchmesser des Leuchtkörpers muß deutlich kleiner sein (kleiner Faktor 0,05) als der des Lampenkolbens. Außerdem ist eine Lampe mit ellipsoidem Kolben angegeben, in dessen Brennlinie ein länglicher Leuchtkörper axial angeordnet ist.
Die DE-OS 30 35 068 gibt eine Lehre an zur Minimierung der auch bei letztgenannter Ausführungsform unvermeidlichen Aberrationsverluste. Danach liegen die zwei Brennpunkte des ellipsoiden Lampenkolbens auf der Achse des zylindrischen Leuchtkörpers und in vorgegebenen Abständen von dessen jeweiligen Enden.
Die DE-OS 44 20 607 schließlich offenbart eine Halogenglühlampe mit einem Lampenkolben, der als ellipsoider oder ellipsoidähnlicher Tonnenkörper geformt und mit einer IR-Schicht versehenen ist. Der ellipsoide oder ggf. ellipsoidähnliche Teil der Kontur des Tonnenkörpers wird durch einen Ellipsenabschnitt erzeugt, dessen kleine Halbachse b senkrecht zur Lampenlängsachse, d.h. der Rotationsachse des Lampenkolbens, angeordnet ist. Außerdem ist die kleine Halbachse der Erzeugenden kleiner als der halbe Kolbendurchmesser D/2 und ca. um den Radius d/2 des Leuchtkörpers parallel zur Rotationsachse verschoben ist, wodurch letztendlich der Tonnenkörper resultiert. Die Länge des Leuchtkörpers entspricht ca. dem Abstand der beiden Brennpunkte des erzeugenden Ellipsenabschnitts. Außerdem ist der Leuchtkörper so innerhalb des Lampenkolbens positioniert, daß - in der Darstellung eines Längsschnittes - die beiden Brennpunkte mit den beiden korrespondierenden Eckpunkten des Leuchtkörpers näherungsweise zusammenfallen. Allerdings wird die Wendel dadurch ungleichmäßig erwärmt. Weiterhin nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die erzielbare Verbesserung des Lampenwirkungsgrades relativ stark von der Dimensionierung und Positionierung des Leuchtkörpers innerhalb des Lampenkolbens abhängt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Glühlampe anzugeben, die sich durch eine effiziente Rückführung der emittierten IR-Strahlung auf den Leuchtkörper und folglich einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Außerdem sollen kompakte Lampenabmessungen bei hohen Leuchtdichten ermöglicht werden, wie dies insbesondere für Niedervolt-Halogenglühlampen angestrebt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen erläutert.
Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens wird im folgenden Bezug auf die Figur 1 genommen. Sie zeigt eine schematische Darstellung der prinzipiellen Zusammenhänge und führt einige für das Verständnis der Erfindung wesentliche Größen ein. Gezeigt ist unter anderem eine Ellipse 1 mit der großen und der kleinen Halbachse a bzw. b sowie mit den zwei Brennpunkten F1 und F2.
Erfindungsgemäß ist die Kontur des rotationssymmetrischen Lampenkolbens 2 (stark schematisch dargestellt; die Stromzuführungen und die Quetschung(en) sind zur Vereinfachung nicht dargestellt) im wesentlichen durch einen Ellipsenabschnitt 3 (in Figur 1 durch eine größere Strichstärke herausgehoben) der Ellipse 1 erzeugt, wobei der Ellipsenabschnitt 3 gezielt so gewählt ist, daß die große Halbachse a senkrecht zur Rotationsachse RA des Lampenkolbens 2 orientiert ist. Ein Leuchtkörper 4 mit rotationssymmetrischer, z.B. kreiszylindrischer, Außenkontur (im schematischen Längsschnitt der Figur 1 als Rechteck dargestellt) ist zentrisch axial innerhalb des Lampenkolbens 2 angeordnet. Dadurch ist auch die Brennachse F1F2 - das ist die Verbindungsgerade der beiden Brennpunkte F1 , F2 der Erzeugenden 3-senkrecht zur Rotationsachse RA des Lampenkolbens 2 orientiert. Insbesondere ist die große Halbachse a der Erzeugenden länger als der Radius R des Lampenkolbens 2, d.h. mindestens die durch die kleine Halbachse b festgelegten Scheitelpunkte der Ellipse 1 sind vom Ellipsenabschnitt 3 nicht umfaßt. Dadurch hat der Lampenkolben 2 nicht mehr die Form eines "echten" Rotationsellipsoiden. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß durch diese Abkehr von der bisherigen Lehre eine deutliche Steigerung der Lampeneffizienz und eine gleichmäßigere Aufheizung des Leuchtkörpers 4 erzielt wird.
In Hinblick auf eine hohe Effizienz hat es sich zudem als vorteilhaft erwiesen, wenn die Länge der großen Halbachse a aus dem Bereich R < a < R + 5·wr gewählt wird, insbesondere aus dem Bereich R + wr ≤ a < R + 3 · wr. Dabei bezeichnen R und wr den größten Radius des Lampenkolbens 2 bzw. den Radius des zylindrischen oder zylinderähnlichen Leuchtkörpers 4. Die kleine Halbachse b des erzeugenden Ellipsenabschnitts 3 beträgt ca. die doppelte Länge des Leuchtkörpers 4.
Der Unterschied zum Stand der Technik wird bei einem Vergleich mit den schematischen Prinzipdarstellungen in den Figuren 2a und 2b deutlich. Die Figur 2a entspricht im wesentlichen den Verhältnissen in der DE-OS 30 35 068. Sie zeigt einen ellipsoiden Lampenkolben 5, in dessen Innern zentrisch axial ein Leuchtkörper 6 so angeordnet ist, daß die beiden Brennpunkte F1 und F2 des Rotationsellipsoiden mit den Enden des Leuchtkörpers 6 zusammenfallen. Die Brennachse F1F2 ist folglich parallel zur Rotationsachse RA des Lampenkolbens 5 orientiert, im Unterschied zu vorliegenden Erfindung.
Die Figur 2b gibt schließlich die Verhältnisse in der DE-OS 44 20 607 wieder. Hier ist der Lampenkolben 7 als ellipsoider oder ellipsoidähnlicher Tonnenkörper geformt. In der schematischen Schnittdarstellung sind zwei Ellipsenhälften zu erkennen, die mittels zweier Geradenstücke miteinander verbunden sind. Dabei fallen die Brennpunktepaare F1, F2 bzw. F1', F2' beider Ellipsenhälften mit den Eckpunkten des Leuchtkörpers 8 zusammen. Folglich sind die Brennachsen F1F2 bzw. F1'F2' - wiederum im Unterschied zur vorliegenden Erfindung - parallel zur Rotationsachse RA des Lampenkolbens orientiert.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist - außer der Effizienzsteigerung - die ebenfalls erhöhte Gleichmäßigkeit, mit der die IR-Strahlung auf die Wendel zurückreflektiert wird. Dadurch werden lokale Überhitzungen, die zu einer vorzeitigen Zerstörung der Wendel führen können, vermieden. Vorteilhaft ist ferner, daß die erzielbare Verbesserung des Lampenwirkungsgrades im Vergleich zur DE-OS 44 20 607 weniger von fertigungsbedingten Schwankungen der Positionierung des Leuchtkörpers innerhalb des Kolbens abhängt.
Als Leuchtkörper werden axial angeordnete Einfach- oder Doppelwendeln aus Wolfram verwendet. Die geometrische Dimensionierung, also Durchmesser, Steigung und Länge hängt u.a. vom angestrebten elektrischen Widerstand R der Wendel ab und dieser wiederum von der gewünschten elektrischen Leistungsaufnahme P bei vorgegebener Versorgungsspannung U. Wegen P = U2/R sind die Wendeln bei Hochvolt(HV)lampen in der Regel länger als bei Niedervolt(NV)typen.
Der Leuchtkörper ist mit zwei Stromzuführungen elektrisch leitend verbunden, die entweder beide gemeinsam an einem Ende des Lampenkolbens oder aber getrennt an den beiden gegenüberliegenden Enden des Lampenkolbens gasdicht nach außen geführt sind. Die Dichtung erfolgt im allgemeinen über eine Quetschung. Möglich ist aber auch eine andere Verschließtechnik, z.B. eine Tellereinschmelzung. Die einseitig verschlossene Ausführung eignet sich insbesondere für NV-Anwendungen. In diesem Fall lassen sich aufgrund der relativ kurzen Leuchtkörper sehr kompakte Lampenabmessungen realisieren.
Zur Optimierung der Effizienz der Lampe ist es vorteilhaft, wenn ein möglichst großer Teil der Kolbenwand als effektive Reflexionsfläche genutzt werden kann. Dies läßt sich insbesondere dadurch realisieren, daß der Lampenkolben an einem oder ggf. jeweils an beiden Enden im Bereich der Stromdurchführung einen Lampenhals aufweist. Der Lampenhals umgibt die Stromdurchführung möglichst eng und geht in eine Dichtung über. Details hierzu finden sich in der DE-OS 44 20 607.
Der Lampenkolben ist üblicherweise mit Inertgas gefüllt, beispielsweise mit N2, Xe, Ar und/oder Kr. Insbesondere enthält er Halogenzusätze, die einen Wolfram-Halogen-Kreisprozeß aufrechterhalten, um einer Kolbenschwärzung entgegenzuwirken. Der Lampenkolben besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Quarzglas.
Die Lampe kann mit einem Außenkolben betrieben werden. Wird eine besonders starke Reduzierung der in die Umgebung abgestrahlten IR-Leistung gewünscht, kann dieser ebenfalls eine IR-Schicht aufweisen.
Die IR-Schicht kann beispielsweise als an sich bekanntes Interferenzfilter - üblicherweise eine Folge alternierender dielektrischer Schichten unterschiedlicher Brechzahlen - ausgeführt sein. Der prinzipielle Aufbau geeigneter IR-Schichten ist z.B. in der EP-A 0 470 496 erläutert.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung des Prinzips der Erfindung,
Figur 2
eine schematische Darstellung des Standes der Technik,
Figur 3
ein Ausführungsbeispiel einer NV-Halogenglühlampe mit IR-Schicht und einer Wendel mit Innenrückführung sowie einer erfindungsgemäß optimierten Kolbenform.
In Figur 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe 9 schematisch dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Halogenglühlampe mit einer Nennspannung von 12 V und einer Nennleistung von 35 W. Sie besteht aus einem einseitig gequetschten Lampenkolben 10, der als ellipsoidähnlicher Körper geformt ist. Die Erzeugende der ellipsoiden Teilkontur des Lampenkolbens 10 ist ein Ellipsenabschnitt, dessen große Halbachse 7,4 mm lang und senkrecht zur Längsachse der Lampe 9 orientiert ist. Die kleine Halbachse der Erzeugenden ist 6,3 mm lang. Der Lampenkolben 10 ist aus Quarzglas mit einer Wanddicke von ca. 1 mm gefertigt und hat einen größten Außendurchmesser von 12 mm. An seinem ersten Ende geht der Lampenkolben 10 in einen Hals 11 über, der in einer Quetschdichtung 12 endet. An seinem gegenüberliegenden Ende weist der Lampenkolben 10 eine Pumpspitze 13 auf. Auf seiner Außenfläche ist eine IR-Schicht 14 aufgetragen, bestehend aus einem Interferenzfilter mit mehr als 20 Schichten TiO2 und SiO2. Die IR-Schicht überdeckt außerdem noch zusätzlich ca. die Hälfte der Quetschdichtung 12. Auf diese Weise wird zum einen eine besonders maßhaltige Form der IR-Schicht 14 erzielt, da bei der Herstellung des Lampenkolbens 10 dessen Außenfläche die berechnete Kontur des ellipsoiden Körpers aufgeprägt wird. Zum anderen sind durch die Ausdehnung der IR-Schicht 14 auf einen Teil der Quetschdichtung 12 die einzelnen Schichten im Bereich der Kolbenoberfläche besonders gleichmäßig. Dadurch werden Farbfehler reduziert. Die Länge des Lampenhalses 11 beträgt ca. 2,5 mm bei einem Außendurchmesser von ca. 6 mm. Im Inneren des Lampenkolbens 10 befindet sich eine Füllung aus ca. 6670 hPa Xenon (Xe) Stickstoff (N) Gemisch im Verhältnis Xe:N=88:12 mit einer Beimengung von 200 ppm Dibrommethan sowie ein axial angeordneter Leuchtkörper 15 mit einer Länge von 3,07 mm und einem äußeren Durchmesser von 1,87 mm. Der Leuchtkörper 15 ist aus Wolframdraht mit einem Durchmesser von 152 µm gefertigt. Der Wolframdraht ist zu einer einfachen Schraubenwendel mit einer Steigung von 243 µm gewickelt.
Die Stromzuführungen 16a,b sind direkt durch den Wendeldraht gebildet und mit Molybdän-Folien 17a,b in der Quetschdichtung 12 verbunden. Die Molybdän-Folien 17a,b sind ihrerseits mit äußeren Sockelstiften 18a,b verbunden. Die erste Stromzuführung 16a ist nahezu parallel zur Lampenlängsachse und im wesentlichen fluchtend zur Mantelfläche des Leuchtkörpers 15 geführt. Die zweite Stromzuführung 16b des Leuchtkörpers 15 ist zur Lampenlängsachse hingebogen und verläuft zentrisch längs der Achse der Windungen des Leuchtkörpers 15, d.h. innerhalb der Schraubenwendel, zum sockelfernen Ende. Auf diese Weise wird jegliche Abschattung der Strahlung durch eine Stromzuführung vermieden.
Die Lampe 9 hat eine Farbtemperatur von ca. 3050 K. Der Lichtstrom beträgt 1000 lm, entsprechend einer Lichtausbeute von ca. 28 lm/W. Bei einer vergleichbaren Lampe ohne IR-Schicht ist für den gleichen Lichtstrom eine elektrische Leistungsaufnahme von ca. 50 W erforderlich. Folglich kann im Vergleich dazu mit der erfindungsgemäßen Lampe bis zu 42% der elektrischen Leistung eingespart werden.
Zwei weitere Ausführungsbeispiele für eine 50 W bzw. 65 W Halogenglühlampe - ebenfalls für 12 V Betrieb - unterscheiden sich nur durch die Ellipsenparameter der Erzeugenden für die Lampenkolben sowie durch die Wendelparameter. Der Aufbau entspricht jeweils dem der Figur 1. In der folgenden Tabelle sind die genannten Parameter für die drei Ausführungsbeispiele gegenübergestellt.
Figure 00110001

Claims (8)

  1. Elektrische Glühlampe, insbesondere Halogenglühlampe (9), mit einem eine Längsachse aufweisenden rotationssymmetrischen Lampenkolben (2; 10), bei dem eine Wandfläche mit einer IR-Strahlung reflektierenden Schicht (14) versehenen ist und mit einem rotationssymmetrischen Leuchtkörper (4; 15), der axial innerhalb des Lampenkolbens (2; 10) angeordnet und mittels zweier Stromzuführungen (16a, 16b) gehaltert ist, wobei die beiden Stromzuführungen (16a, 16b) an einer oder an zwei Seiten des Lampenkolbens (10) mittels einer bzw. gegebenenfalls zweier Dichtungen (12) gasdicht nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen die gesamte Kontur des Lampenkolbens (2; 10) durch Rotation eines Ellipsenabschnitts (3) erzeugt ist, wobei die große Halbachse a der zugehörigen Ellipse (1) senkrecht zur Längsachse, d.h. senkrecht zur Rotationsachse (RA) des Lampenkolbens (2; 10) orientiert ist und der Ellipsenabschnitt (3) mindestens die durch die kleine Halbachse b festgelegten Scheitelpunkte der Ellipse (3) nicht umfaßt.
  2. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die große Halbachse a des im wesentlichen die gesamte Kontur des Lampenkolbens (2; 10) erzeugenden Ellipsenabschnitts (3) länger als der größte Radius R des Lampenkolbens (2; 10) ist, d.h. a > R.
  3. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der großen Halbachse a im Bereich R < a < R + 5 · wr liegt, wobei R und wr den größten Radius des Lampenkolbens (2; 10) bzw. den größten Radius des rotationssymmetrischen Leuchtkörpers (4; 15) bezeichnen.
  4. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der großen Halbachse a im Bereich R + wr ≤ a < R + 3 ·wr liegt.
  5. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (14) auf der Außenfläche der Lampe (9) aufgebracht ist und den Lampenkolben (10) sowie mindestens einen Teil der Dichtung(en) (12) umfaßt.
  6. Elektrische Glühlampe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der kleinen Halbachse b des im wesentlichen die gesamte Kontur des Lampenkolbens (2; 10) erzeugenden Ellipsenabschnitts (3) in folgendem Bereich liegt: wℓ /2 < b < 3·wℓ, wobei die Größe wℓ die Länge des Leuchtkörpers (4; 15) bezeichnet.
  7. Elektrische Glühlampe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der einseitigen Dichtung (12) des Lampenkolbens (10) der Leuchtkörper durch eine Schraubenwendel (15) realisiert ist, deren dichtungsferne Stromzuführung (16b) innerhalb der Schraubenwendel (15) zurückgeführt ist.
  8. Elektrische Glühlampe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkolben (10) mindestens an einem Ende einen Lampenhals (11) aufweist, der mindestens eine Stromzuführung (16a; 16b) möglichst eng umgibt und dessen kolbenfernes Ende gasdicht verschlossen ist.
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