DE102008032167A1

DE102008032167A1 - Halogenglühlampe

Info

Publication number: DE102008032167A1
Application number: DE102008032167A
Authority: DE
Inventors: Christoph Krieglmeyer; Georg Rosenbauer; Roland Stark
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-01-14
Also published as: GB2461628A; GB0911543D0; FR2933809A3; FR2933809B3

Abstract

Die Halogenglühlampe weist zwei parallele Schenkel eines Leuchtkörpers auf, wobei jedem Schenkel ein Reflektorteil, das Bestandteil der Kolbenwand ist, zugeordnet ist. Das Reflektorteil ist mit einem IRC-Coating beschichtet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Halogenglühlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Halogenglühlampen sind insbesondere für Betrieb an Mittelvolt bis Hochvolt (HV) mit typisch 100 bis 250 V gedacht. im folgenden wird verkürzend generell von HV-Lampen gesprochen.
Stand der Technik
Die WO 2004/084258 offenbart eine Halogenglühlampe, bei der der Leuchtkörper zwei Wendelschenkel besitzt, die achsparallel angeordnet sind. Zur Erhöhung der Effizienz ist der zylindrische achsparallele Kolben mit einer IRC-Beschichtung bedeckt.
Ein anderer Weg wird in EP 894 336 eingeschlagen. Dort wird eine HV-Halogenglühlampe vorgestellt, bei der eine effektive Ausnutzung von IRC-Schichten dadurch erzielt wird, dass der Leuchtkörper selbst zylindrisch gestaltet ist und dass der Kolben selbst rotationssymmetrisch als Ellipsoid geformt ist. Eine weitere Variante dieser Technologie beschreibt US 5 811 934 , bei der ein ähnlich gestalteter Leuchtkörper von einem ellipsoidalen Tonnenkörper umgeben ist, der IRC-beschichtet ist. Beide Kolben sind jedoch aufwendig herzustellen und der Leuchtkörper ist schwer zu zentrieren und muss aufwendig gehaltert werden. Das Gestell verteuert die Lampenherstellkosten.
Aus der US 4 174 487 ist eine NV-Halogenglühlampe mit dem dafür typischen kurzen Leuchtkörper bekannt, deren Kolben linsenartig geformt ist.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige HV-Lampe bereitzustellen, die jedoch sich gleichzeitig auch durch hohe Effizienz auszeichnet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Meist haben bisher gebaute HV-Lampen mit IRC-Beschichtung nur einen zentralen Wendelschenkel um hohe Effizienzen durch Abstimmung zwischen Leuchtkörper und geeignet geformtem Kolben ohne komplizierte Technologie erreichen zu können. Die beste Abstimmung wird erreicht, wenn elliptische Konturen für den Kolben verwendet werden. Derartige einfache Systeme eignen sich aber hauptsächlich für MV-Lampen (80 bis 140 V), weil hier der Leuchtkörper aus technischen Gründen nicht so lang sein muss wie bei echten HV-Lampen. Eine Übertragung auf echte HV-Lampen scheiterte daher regelmäßig. Bei all diesen Systemen wird die IR-Strahlung durch den speziell geformten Kolben wieder auf den Leuchtkörper zurückreflektiert.
Moderne HV-Halogenglühlampen werden üblicherweise mit zwei Wendelschenkeln ausgestattet. Sie verlaufen in aller Regel achsparallel. Um den langen Leuchtkörper unterzubringen, wurde daher bisher der Leuchtkörper als Zylinder aufgewickelt. Hier funktioniert aus geometrischen Gründen die Rückreflexion nicht so einfach, da der Leuchtkörper nicht mehr in der Achse des Kolbens liegt.
Die vorliegende Erfindung geht jetzt einen völlig neuen Weg der Anpassung einer Kolbenform auf zwei Wendelschenkel. Dabei wird jedem Wendelschenkel ein elliptischer Kolbenteil zugeordnet, so dass insgesamt zwei elliptische Kolbenteile vorhanden sind, die jeweils einem Schenkel des Leuchtkörpers zugeordnet sind. Diese beiden elliptischen Kolbenteile werden quasi ineinandergeschoben.
Dabei besteht das Kolbenvolumen im wesentlichen nur noch aus den beiden elliptischen Kolbenteilen. Diese sind bevorzugt mit einem IRC-Coating beschichtet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 eine Halogenglühlampe in Seitenansicht (1a), in um 90° gedrehter Seitenansicht (1b) und in Draufsicht (1c);
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halogenglühlampe in Seitenansicht (2a) und im Querschnitt (2b);
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer derartigen Halogenglühlampe in Seitenansicht.
4 ein Detail der Lampe aus 1;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer derartigen Halogenglühlampe in Seitenansicht.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel einer Halogenglühlampe 1 zeigt 1a bis 1c. Sie hat einen Kolben 2, der mittels einer Quetschung 3 an einem Ende einseitig verschlossen ist. Das zweite Ende ist mittels einer Pumpspitze 4 abgeschlossen. Der Kolben ist in drei Zonen unterteilt. Eine erste Zone 5 schließt sich direkt an die Quetschung 3 an. Diese Zone 5 ist leicht konisch geformt und ähnelt im wesentlichen einem Quader. Eine zweite daran anschließende Zone 6 ist charakteristisch für die Erfindung, indem sie aus zwei Reflektorabschnitten zusammengesetzt ist, die sich wie ein Panoramafenster um den Umfang des Kolbens erstrecken. Die Reflektorabschnitte sind bevorzugt Ellipsoide oder auch elliptische Tonnenkörper oder ähnlich gestalteten Körper. Die beiden Ellipsoide decken jeweils nahezu 180° des Kolbenumfangs ab und grenzen aneinander. Eine dritte Zone 8 ist zwischen zweiter Zone 6 und Pumpspitze 4 angeordnet. Auch sie ist wieder im wesentlichen nach Art eines Quaders geformt.
Der Leuchtkörper 10 ist mit zwei Wendelschenkel 11a, 11b ausgestattet, die in einer Ebene liegen und eine Achse A mittig zwischen sich definieren. Die beiden Schenkel 11 sind also achsparallel angeordnet. Der Leuchtkörper 10 weist weiterhin eine Zuleitung 7 von jedem Schenkel zur Quetschung 3 hin auf. Die Zuleitung 7 endet in der Quetschung an einer Folie 12, wie an sich bekannt. Des weiteren weist der Leuchtkörper ein Zwischenstück 13 auf, das sich U-förmig vom ersten Ende eines ersten Schenkels 11a zum gleichartigen ersten Ende eines zweiten Schenkels 11b erstreckt, wie an sich bekannt. Dieses Zwischenstück ist durch eine an sich bekannte Haltenoppe 14 zentral gehal tert, die im Bereich der dritten Zone 8 angeordnet ist. Diese Art der gestellfreien Halterung ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt, siehe beispielsweise EP 446 460 . Diese Art der Halterung ist jedoch nicht wesentlich für die vorliegende Erfindung.
Der Kolben ist somit völlig neuartig mit drei Zonen geformt. Die beiden Schenkel 11a, 11b des Leuchtkörpers definieren eine Ebene, wobei die Quaderform der ersten Zone 5 und dritten Zone 8 im wesentlichen symmetrisch zu dieser Ebene ausgerichtet ist. Die Breite b beider Quader entspricht dabei im wesentlichen der Breite der Quetschung. Sie ist eher kleiner, maximal 20%. Die Dicke d beider Quader orientiert sich dabei so an der Dicke x der Quetschung, dass sie maximal d = 3x bis 4x entspricht, wodurch eine sehr kompakte Lichtquelle entsteht. Diese hat im wesentlichen, abgesehen von der zweiten Zone 6, zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten, die wie die Breitseiten und Schmalseiten der Quetschung orientiert sind, wenngleich mit abgerundeten Ecken, siehe dazu 1c.
Die beiden Ellipsoide der zweiten Zone 6 stehen aus diesem kompakten Volumen seitlich hervor. Sie grenzen im Bereich ihrer Breitseiten aneinander, wobei die Nahtstelle 16 achsparallel verläuft.
Das Volumen des Kolbens ist mit einer üblichen halogenhaltigen Füllung gefüllt. Auf die genaue Zusammensetzung kommt es bezüglich der vorliegende Erfindung nicht an.
Das Material des Kolbens ist bevorzugt Quarzglas, wobei es auch hier auf die genaue Zusammensetzung nicht ankommt. Der Kolben ist zumindest in einem großen Bereich der Oberfläche der zweiten Zone 6, also mindestens 80% dieser Oberfläche, außen mit einer Infrarotreflektierenden Beschichtung 20 versehen. Die Beschichtung kann im Prinzip auch innen an der Oberfläche angebracht werden, doch ist diese Ausführungsform schwieriger herzustellen.
Eine konkrete Lampe hat typisch 10 bis 50 W, eine Gesamtlänge axial von 6,7 cm und eine maximale Breite von 3,4 cm. Die IRC-Beschichtung ist beispielsweise eine SiO2-Nb2O5-Interferenzfilterbeschichtung, oder auch eine kompliziertere Beschichtung wie beispielsweise in US 2007/228986 beschrieben.
Der Leuchtkörper ist hier ein doppelt gewendelter Draht, dessen Enden einfach gewedelt sind und so als Zuleitungen und Zwischenstück fungieren.
Jedes Ellipsoid hat eine kleine Halbachse A (konkretes Ausführungsbeispiel 5,12 mm) und eine große Halbachse B (konkretes Ausführungsbeispiel 7,5 mm), wobei der Schenkel 11a, 11b des Leuchtkörpers und die große Halbachse B parallel zueinander ausgerichtet sind und bevorzugt sogar zusammenfallen. Die Schenkel des Leuchtkörpers sind in einem konkreten Ausführungsbeispiel etwa 7 mm voneinander beabstandet. Die Ebene der Nahtstelle liegt mittig dazwischen.
Das Ellipsoid, soweit durch die zweite Zone 6 realisiert, ist selbstverständlich aus praktischen Gründen nicht als ein vollständiges Ellipsoid aufzufassen, da die ”Polkappen” nicht realisiert werden können und an der Nahtstelle Kompromisse eingegangen Werder müssen. Aber zumindest 60 bis 75% bis hin zu 85% der Fläche eines Rotationsellipsoids lassen sich mit dieser Anordnung umsetzen. Die Brennlinie eines Ellipsoids ist jeweils einem Schenkel 11a, 11b des Leuchtkörpers zugeordnet. Der Schenkel ist in der großen Halbachse des Ellipsoids angeordnet. Bevorzugt ist der Schenkel so lang, dass er mindestens bis zu den Endpunkten der Brennlinien reicht.
Statt eines Ellipsoids kann im Prinzip auch ein Kugelstück oder Freiformflächenstück verwendet werden. In einfacher Näherung kann sogar nur ein im Querschnitt kreisförmiger Zylinder 30 als Reflektorteil verwendet werden, wobei die beiden Zylinder wieder aneinanderstoßen. Das Prinzip ist in 2a, 2b dargestellt. Bevorzugt ist ein im Querschnitt elliptischer Zylinder, vor allem für relativ lange Schenkel. Diese Lampe hat auch eine dritte Zone 8 wie oben erläutert. Die erste Zone 35 ist hier eine Übergangszone zwischen Quetschung 3 und zweiter Zone 6.
Im Prinzip lässt sich diese Technologie für eine Halogenglühlampe 19 auch soweit verallgemeinern, dass vier oder mehrere Leuchtkörperabschnitte 21 vorhanden sein können, ähnlich wie in EP 446 460 gezeigt. Dabei kann (muss aber nicht) jedem der Abschnitte ein Reflektorteil 22 zugeordnet werden, wie in 3 dargestellt. Bei einer Lampe mit vier Abschnitten 21 werden demgemäß vier Reflektorteile als Ellipsoide geformt. Es folgen hier also zwei zweite Zonen 6 axial aufeinander. Sie sind durch eine Trennzone 25, die der Halterung des Leuchtkörpers mittels Haltenoppen o. a. dient, getrennt. Die Reflektorabschnitte 22 stoßen dann nicht nur an der Nahtstelle am Ende eines Halbkreises, bezogen auf den Umfang, an den Nachbarabschnitt, sondern auch an der axialen Trennzone 25 aneinander. Die erste Zone 35 ist hier stark verkümmert und als Übergangszone zwischen Quetschung 3 und zweiter Zone 6 ausgebildet.
4 zeigt einen Ausschnitt des Kolbens 2, der darstellt, welcher Anteil eines vollständigen Ellipsoids 30 (gestrichelte Kurve E) in einem Reflektorteil 22 des Kolbens 2 enthalten ist. Im konkreten Fall sind dies etwa 75%.
Im Falle eines Leuchtkörpers mit V-förmig angeordneten Schenkeln, ähnlich wie in WO 2007/079629 gezeigt, lässt sich gemäß 5 die zweite Zone 6 dahingehend modifizieren, dass das ellipsoidale Reflektorteil 40 entlang dem zugeordneten Schenkel 41 ausgerichtet ist, so dass es bezüglich der Achse A der Lampe schief steht. In diesem Fall ist die große Halbachse jedes Reflektorteils 40 um den gleichen Winkel wie der zugeordnete Schenkel 41 gegen die Achse A geneigt. Beide Reflektorteile stehen also zueinander geneigt, und zwar im gleichen Maß, wie die Schenkel 40 des Leuchtkörpers gegeneinander V-förmig geneigt sind. Übliche Winkel der Neigung liegen bei 0 bis 10°, bevorzugt 3 bis 5°.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/084258 [0002]
- EP 894336 [0003]
- US 5811934 [0003]
- US 4174487 [0004]
- EP 446460 [0019, 0029]
- US 2007/228986 [0024]
- WO 2007/079629 [0031]

Claims

Halogenglühlampe für den direkten Anschluss an eine Netzspannung, mit einem Kolben, der eine Lampenachse definiert und der durch eine Quetschung verschlossen ist, wobei im Kolben ein Leuchtkörper mit mindestens zwei Schenkeln angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schenkel ein Reflektorteil zugeordnet ist, das Bestandteil der Kolbenwand ist, wobei eine Zone des Kolbens über ihren gesamten Umfang von Reflektorteilen abgedeckt ist.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Großteil der Oberfläche der Reflektorteile mit einer infrarotreflektierenden Schicht bedeckt sind.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schenkel mit jeweils einem zugeordneten Reflektorteil vorhanden sind.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektorteil als Ellipsoid oder Zylinder oder elliptischer Tonnenkörper geformt ist.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben aus mindestens drei Zonen besteht, wobei die Reflektorteile in der mittleren zweiten Zone angeordnet, wobei eine erste Zone an die Quetschung grenzt und eine dritte Zone am entgegengesetzten Ende des Kolbens eine Halterung für den Leuchtkörper beinhaltet.
Halogenglühlampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone im wesentlichen quaderförmig gestaltet sind.
Halogenglühlampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quetschung und der Quader im wesentlichen die gleiche Symmetrieebene besitzen, die insbesondere von den beiden Schenkeln aufgespannt wird.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper gestellfrei im Kolben gehaltert ist.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel achsparallel angeordnet sind oder bis zu 10° gegen die Achse der Lampe geneigt sind, wobei das zugeordnete Reflektorteil mit seiner großen Halbachse entlang der Ausrichtung des Schenkels orientiert ist.