Lampe électrique L'invention a pour objet une lampe électrique comportant une ampoule ayant une enveloppe de verre étanche et un filament à l'intérieur de ladite enveloppe.
De nombreux modes de construction ont été pro posés, particulièrement en vue de l'emploi avec des lampes à incandescence, pour concentrer la lumière émise par le filament ou un autre type de source lumineuse en faisceaux ayant la forme désirée. De nombreux types de lampes à haute et basse tension utilisent des surfaces réfléchissantes contenues dans la lampe elle-même pour concentrer la lumière en un faisceau.
Le réflecteur intérieur est actuellement utilisé dans. des lampes à incandescence du modèle employé pour l'éclairage privé et commercial, et bien qu'il soit protégé à l'intérieur de la lampe, l'emploi d'un réflecteur de ce type augmente beaucoup le prix de revient de la lampe et l'épaisseur plus grande de l'enveloppe nécessaire pour offrir la résistance dé sirée de l'enveloppe, augmente passablement son poids et provoque une contrainte supplémentaire sur le culot de la lampe de même que sur la monture supportant la douille.
En outre, l'utilisation d'un ré flecteur intérieur restreint la variété des formes du faisceau lumineux que l'on peut obtenir, par suite des limitations de forme et du coût prohibitif de la fabrication de lampes spéciales.
Avec les lampes à réflecteur intérieur standard, le prix de revient est au moins le double ou le triple de celui des lampes standard comparables sans réflecteurs. On a égale ment pu observer que les lampes à réflecteur intérieur fonctionnent à des températures considérablement plus élevées que les lampes sans réflecteurs intérieurs et que la lumière émise pour une puissance donnée est plus faible que celle obtenue par une lampe nor male.
Les réflecteurs extérieurs employés, avec des lam pes usuelles n'ont pas donné satisfaction en raison de la difficulté de monter le réflecteur sur la lampe et de maintenir la température de la lampe ainsi enfermée à un niveau qui n'affecte pas défavorable ment la durée de la lampe et ne soumette pas la lampe à un choc thermique. En outre, les réflecteurs extérieurs connus n'offrent pas de moyens de ré glage précis du foyer et la large tolérance dans la fabrication des lampes exigerait des dispositifs com pliqués et coûteux demandant un personnel expéri menté pour effectuer ce réglage.
La présente invention vise à remédier à ces in convénients et la lampe électrique qui en fait l'objet est caractérisée en ce qu'elle comprend un réflec teur extérieur entourant l'enveloppe, un espace étant ménagé entre le réflecteur et l'enveloppe et formant sur toute son étendue un passage d'air annulaire avec une partie du réflecteur plus rapprochée de l'enveloppe que le reste de telle manière qu'une partie au moins de l'énergie calorifique rayonnée émise par ledit filament et l'enveloppe soit inter ceptée et réfléchie par le réflecteur pour élever la température de l'enveloppe au-dessus de la tempé rature du réflecteur et que les températures de l'en veloppe et du
réflecteur atteignent pratiquement simultanément leur état stable en un temps sensible ment égal à celui qui serait nécessaire pour que la température de l'enveloppe se stabilise, lorsque l'am poule fonctionne sans réflecteur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution d'une lampe électrique selon l'invention.
La fig. 1 est une vue perspective d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 en est une vue en coupe. La fig. 3 est une vue en coupe de la fig. 2 par la ligne 3-3.
La fig. 4 est une vue perspective d'une autre forme d'exécution.
La fig. 5 en est une vue en élévation avec des parties en coupe illustrant la disposition et la coo pération des éléments.
La fig. 6 est une vue en coupe de la fig. 5 par la ligne 6-6.
La fig. 7 est une vue latérale en élévation d'une variante avec des parties brisées.
La fig. 8 est une vue en coupe de la fig. 7, par la ligne 8-8 de cette dernière.
La fig. 9 est une vue latérale en élévation d'une autre forme d'exécution avec une partie brisée pour illustrer la disposition et la coopération des éléments.
La fig. 10 est une coupe à travers la fig. 9, par la ligne 10-10.
La fig. 11 est une coupe à travers la fig. 9, par la ligne 11-11.
La fig. 12 est une coupe à travers la fig. 11, par la ligne 12-12.
La fig. 13 est une vue en coupe très agrandie à travers la fig. 9 par la ligne 13-13.
La fig. 14 est une vue latérale en élévation d'une autre forme encore d'exécution avec les éléments brisés pour illustrer leur disposition et leur coopé ration, et la fig. 15 est une vue de face de la forme d'exé cution montrée dans la fig. 14, prise dans la direction des flèches 15-15 de cette figure.
Les formes d'exécution représentées comportent une combinaison nouvelle et améliorée d'éléments qui offrent une source de lumière à haut rende ment avec une augmentation de poids et de prix négligeable par rapport aux sources de lumière usuelles, par exemple les lampes à incandescence. Des réflecteurs, soit intérieurs soit extérieurs, ont été utilisés et, dans le cas de réflecteurs extérieurs, la pratique a dicté l'emploi d'une matière relativement lourde en vue de conserver la forme du réflecteur et d'offrir une structure autoporteuse résistante pour la fixation sur la lampe.
En raison du coût élevé des réflecteurs connus, un réflecteur, devait être trans porté sur une autre lampe en cas de remplacement, le rendement du réflecteur après plusieurs rempla cements de lampes étant ainsi réduit par suite d'oxy dation et d'accumulation de poussière ou d'autres causes extérieures. De plus, de tels réflecteurs ont montré qu'ils affectaient défavorablement les carac téristiques de fonctionnement de la lampe elle-même et provoquaient le détachement de l'enveloppe de la lampe du culot.
Il a été démontré que des caractéristiques net tement améliorées de fonctionnement de lampes à incandescence contribuant à augmenter la durée de la lampe et son rendement peuvent être obtenues en utilisant un réflecteur extérieur solidaire, façonné dans une matière mince, conductrice de la chaleur et réfléchissant la lumière. La faible épaisseur de la matière, comme cela a été démontré, constitue un facteur important pour le fonctionnement de la lampe et les résultats les meilleurs ont été obtenus en utili sant une épaisseur de métal juste suffisante pour ob tenir une construction autoporteuse résistante.
En conservant relativement minces les parois du réflec teur, la fixation permanente du réflecteur sur une lampe usuelle assure une structure offrant une aug mentation de poids négligeable, de telle sorte qu'une faible contrainte additionnelle, si même elle existe, sera appliquée sur le culot ou sur les parties de la douille de l'ensemble. Un rendement encore amé lioré de la lampe a pu être obtenu en combinant un petit réflecteur intérieur avec le réflecteur extérieur, ce qui réduit la perte de lumière et réduit au mini mum la température du culot.
En plus des effets indésirables, dus aux réflec teurs connus, sur les caractéristiques de fonctionne ment de la lampe et de la contrainte mécanique nui sible sollicitant la lampe, portant les réflecteurs, on a trouvé que le choc thermique pendant l'échauffe ment et le refroidissement de la lampe provoque la mise hors service de la lampe bien avant son terme normal de durée.
Ces inconvénients sont éliminés par la réalisation d'une lampe avec un réflecteur extérieur solidaire puisque la température du corps du réflecteur suit exactement les variations de tem pérature de l'enveloppe pendant les cycles d'échauf fement et de refroidissement de la lampe, et dans ces conditions le réflecteur peut être monté de façon fixe et permanente sur la lampe pour réaliser une structure unitaire sans danger de nuire à l'enve loppe. En outre, la liaison entre la lampe et le ré flecteur peut être faite de toute manière désirée et avec les points d'attache dans n'importe quelle posi tion par rapport à la lampe.
Les essais ont montré que la fixation d'un tel réflecteur sur des parties de l'enveloppe, même placées à proximité du filament chauffé, n'affecte pas défavorablement l'enveloppe de la lampe et ne lui cause pas de dommage.
Par exemple, il a été trouvé que la température de surface d'une lampe ayant un réflecteur solidaire atteint pratiquement son état d'équilibre aussi rapi dement que la surface d'une lampe nue. Avec des réflecteurs plus lourds portés par la lampe, du type généralement utilisés en combinaison avec des lam pes, l'équilibre de la surface de l'enveloppe de verre n'a été atteint qu'après trente minutes.
L'emploi d'un réflecteur excessivement mince présente encore un autre avantage en ce sens que sa température se stabilise pratiquement pendant le même temps que celle de la surface de la lampe incorporée et se stabilise à une température plus basse que celle des réflecteurs plus lourds. La tem pérature plus forte des réflecteurs lourds connus pro duit aussi une température de surface de la lampe notablement plus élevée, de sorte que la durée de stabilisation de température avec les réflecteurs lourds connus soumet la lampe à un choc thermique plus intense et influe défavorablement sur sa durée.
De plus, lorsque ces réflecteurs lourds sont fixés sur les parties les plus chaudes d'une lampe, la rupture de l'enveloppe est si fréquente que cette solution est pratiquement irréalisable. Avec des réflecteurs minces fixés intégralement sur la lampe, une grande durée de la lampe est assurée et des essais de durée montrent clairement que la majorité des lampes avec réflecteurs solidaires dépasse la durée de vie normale d'une lampe nue analogue.
A titre de comparaison, entre la lampe avec ré flecteur solidaire et les lampes connues à réflecteurs intérieurs ayant une durée de 2000 heures environ, la lampe avec réflecteur solidaire, lorsqu'elle fonc tionne avec une tension légèrement réduite, par exemple une lampe de 130 volts fonctionnant sur 120 volts, donne pratiquement une puissance lumi neuse double, avec une durée de vie approchant celle d'une lampe à réflecteur intérieur à longue durée.
Comme on peut utiliser des lampes; standard, avec un réflecteur fixé intégralement sur elles, le prix de revient en est fortement abaissé de sorte que le coût par lumen de lumière émise est à bien au- dessous de 50 % du coût de lampes commerciales à longue durée à réflecteur intérieur.
Dans les fig. 1 à 3 la lampe désignée d'une façon générale par le chiffre 10 comporte un col cylindri que allongé 11 et une partie évasée 12 entourant le filament 13. La tige 14 de la lampe qui est fixée sur la partie de l'enveloppe qui se prolonge dans le culot 15 porte un réflecteur circulaire 16 qui est placé au voisinage de la jonction des parties 11 et 12 de la lampe. Le réflecteur 16 est de préférence porté par l'extrémité de la tige et peut être pourvu d'ouvertures appropriées 17 à travers lesquelles peu vent passer les fils de support 18 du filament.
La partie évasée 12 de la lampe 10 porte un réflecteur désigné d'une façon générale par le chiffre 19 et qui peut avoir toute forme désirée. Par exem ple, sa partie supérieure 20 peut avoir une forme sphérique tandis que sa partie inférieure 21 peut avoir la forme d'une parabole. Le diamètre du ré flecteur et spécialement de sa partie sphérique, est déterminé par celui de la lampe 10- de telle sorte que quand le réflecteur est correctement placé par rapport à la lampe, il en est séparé par un espace pratiquement uniforme qui sert de passage d'air 22, comme on peut le voir plus clairement dans la fig. 2.
De cette façon, la lampe étant placée dans la posi tion indiquée aux fig. 1 et 2, de l'air peut facilement circuler entre le réflecteur et la lampe et sortir vers le haut le long du col 11 de celle-ci.
II a été trouvé qu'on obtient une caractéristique améliorée de fonctionnement de la lampe 10 en fa briquant le réflecteur 19 en matière excessivement mince possédant coefficient élevé de conduction de la chaleur relativement élevée. Par exemple, un mé tal tel que l'aluminium donne d'excellents résultats lorsque son épaisseur ne dépasse pas 0,51 mm et qu'elle est de préférence de l'ordre de 0,13 à 0,25 mm. Avec le réflecteur mince, on a trouvé que, tandis que la température de la lampe est légèrement supérieure à la température d'une lampe nue, la lampe atteindra pourtant sa température de stabili sation approximativement dans le même temps que dans le cas d'une lampe nue, et des essais comparant un réflecteur tel que décrit ici avec des réflecteurs connus ont montré qu'on obtient un accroissement de la durée de vie de la lampe.
En outre, l'emploi de réflecteurs excessivement minces disposés à l'extérieur de la lampe donnent une puissance lumineuse plus grande que celle donnée par les lampes à réflecteur intérieur connues et ceci à un coût inférieur par lumen de lumière émise.
L'emploi d'un réflecteur excessivement mince 19 offre encore d'autres avantages, notamment une ré duction du poids de l'assemblage complet qui réduit considérablement la contrainte exercée sur la fixation de la lampe à son culot 15 aussi bien que les con traintes imposées pour supporter les douilles. Il a été également trouvé lors de l'emploi d'un réflecteur excessivement mince du type précédemment décrit, qu'il peut être entièrement fixé à la lampe sans ris quer de solliciter de façon nuisible l'enveloppe de la lampe durant les cycles d'échauffement et de refroi dissement. La fixation peut être faite de nombreuses façons.
Un procédé de fixation préféré consiste dans la pose d'organes de support 23 assemblés intégra lement avec l'arête supérieure 24 du réflecteur et construits en forme d'un V ayant un sommet aplati 25. La construction des supports 23 qui peuvent être au nombre de trois ou plus, espacés uniformément sur l'arête périphérique 24 du réflecteur, est telle qu'elle ménage l'espace voulu entre le réflecteur et la lampe et règle en même temps la position du ré flecteur par rapport au filament 13 de façon à don ner une lumière à volonté concentrée ou diffuse.
Les parties aplaties 25 des supports sont cimentées de façon permanente à la surface de la lampe au moyen d'une fine couche de ciment approprié, par exemple du ciment epoxy qui a été trouvé le plus efficace pour fixer des métaux tels que l'aluminium sur du verre.
Dans la construction du réflecteur 19 il est dési rable de placer l'arête supérieure 24 du réflecteur de façon que la distance entre l'arête et l'enveloppe de verre de la lampe ne dépasse pas la largeur moyenne des passages d'air 22. Dans ce cas, et avec un ré flecteur intérieur 16 seulement légèrement plus étroit que le diamètre intérieur du col 11, un minimum de lumière s'échappera entre les deux réflecteurs, et presque toute la lumière émise par le filament 13 sera réfléchie vers l'extérieur par le réflecteur.
La présence du réflecteur 16 dans la lampe réduit au minimum la réflection de lumière en arrière dans le col 11 et il en résultera ainsi le maintien d'une tem pérature plus basse. Cet avantage, joint au fait que la lampe munie de son réflecteur extérieur 19 pèse approximativement moins de la moitié d'une lampe usuelle 'du type à réflecteur intérieur, permet d'ob tenir une lampe très perfectionnée et simplifie gran- dément les problèmes rencontrés dans la fixation des culots aux lampes, avec une réduction subséquente du prix de revient.
Les fig. 4 à 6 montrent une autre forme d'exé cution utilisant une lampe normale désignée par le chiffre 30 et ayant une partie élargie sphérique 31 s'amincissant vers le haut en un col effilé 32 et se terminant par un culot fileté 33. Un réflecteur 34 de n'importe quelle forme désirée est fixé sur la partie sphérique 31 de la lampe 30 par du ciment ou de toute autre manière adéquate. Le réflecteur, comme dans la forme d'exécution précédente sera de préfé rence fait en aluminium ou autre matière semblable possédant une conductibilité calorifique élevée et une épaisseur ne dépassant pas 0,5 nun et de préférence de l'ordre de 0,13 à 0,25 mm.
La fig. 5 montre la lampe 30 en élévation laté rale et le réflecteur 34 en coupe pour montrer sa position relative et son mode de fixation sur la lampe. Le réflecteur est un peu plus grand que la lampe pour ménager un passage d'air périphérique 36 entourant la lampe et assurant un courant d'air entre le réflecteur et la lampe. Le réflecteur est fixé à la lampe par trois supports 37 ou plus qui possè dent des surfaces aplaties 38 appuyant sur l'enve loppe de la lampe. La partie inférieure 39 de chaque support 37 est pliée à l'extérieur vers le réflecteur pour former un moyen élastique de fixation du ré flecteur sur la lampe.
La fixation du réflecteur sur la lampe se fait de préférence en utilisant une mince couche d'un ciment approprié, par exemple un ci ment epoxy qui fait adhérer fortement la partie aplatie 38 du support à l'enveloppe de verre et for me une liaison permanente et solidaire. Même avec une matière plus mince que 0,13 mm, et avec des supports, 37 de même matière, le réflecteur conser vera un alignement correct par rapport à la lampe et formera une construction robuste. Pour donner une rigidité supplémentaire au réflecteur et le pro téger contre des distorsions accidentelles, l'arête pé riphérique 40 est roulée.
Lors du fonctionnement de la lampe décrite ci- dessus, la température de l'ensemble lampe-réflecteur restera inférieure à la température des lampes-ré- flecteurs connues jusqu'ici et de puissance égale. Comme une partie au moins du col de la lampe est découverte dans chaque cas, la température de la base est maintenue au même niveau général que la température du culot d'une lampe usuelle. Ces avan tages sont obtenus grâce à l'utilisation de réflecteurs dont l'épaisseur ne dépasse pas 0,5 mm et soit de préférence compris entre 0,13 et 0,25 mm.
La fixa tion perfectionnée du réflecteur sur la lampe don nant ainsi un ensemble compact qui réduit beaucoup 1e prix de revient des lampes du type à réflecteur et en réalise une qui délivre plus du double de la lumière utile donnée par des lampes à réflecteurs connues ayant la même puissance en watts. Le prix de revient de la lampe n'est également qu'une frac tion du prix des lampes usuelles ayant des réflec- teurs intérieurs, d'où le coût par lumen de lumière utile est considérablement réduit.
Un autre avantage des lampes décrites plus haut est que le réflecteur peut être coloré par oxydation anodique dans n'importe quelle teinte et être utilisé avec des lampes claires ou teintées de façon à obte nir une grande variété d'effets de couleur sans né cessiter des filtres ou autres dispositifs semblables qui diminuent la puissance lumineuse.
En outre, comme le réflecteur peut être fixé de n'importe quelle manière sur la lampe suivant le mode de fixation décrit et illustré aux fig. 1 à 6, un choc thermique au point de fixation est négligeable, et lors des essais les lampes décrites n'ont pas présenté de défauts dus à des fissures de l'enveloppe et dans la plupart des cas la durée de la lampe s'est montrée bien supérieure à celle qui a été obtenue avec la lampe normale. Dans certains cas, il est désirable de prévoir des supports de réflecteur dépassant le haut du réflecteur pour la fixation au col de la lam pe.
Ces supports, toutefois, ne doivent pas empêcher l'air de circuler entre le réflecteur et la lampe.
Une autre forme d'exécution est représentée dans les fig. 7 et 8. Dans cette exécution le réflecteur désigné en 41 est fixé sur la lampe, de façon à former une unité compacte, par l'emploi de pattes allongées 42 espacées autour de la périphérie du réflecteur 41. Chaque patte 42 est fixée sur l'arête supérieure 41' du réflecteur 41, et se prolonge vers le bas à l'intérieur du réflecteur. L'extrémité infé rieure 42' de chaque patte est tordue et placée à angle droit de la ligne de fixation de la patte sur l'arête 41' du réflecteur 41.
De cette façon, les pattes 42 forment des entretoises placées de chant et la tranche 43 de chaque patte 42 fait fonction d'ailette et élimine la chaleur de l'enveloppe de la lampe de telle sorte que le choc thermique durant l'échauffe ment et le refroidissement de la lampe est réduit au minimum.
On observera que dans cette forme d'exécution, la configuration du réflecteur solidaire 41 diffère de celle représentée dans les fig. 1 à 6. La configu ration du réflecteur peut être modifiée comme on le désire pour obtenir des effets de lumière particuliers, mais il est important toutefois, d'utiliser une matière mince espacée de la lampe pour conserver les avan tages et résultats importants énumérés ci-dessus.
Une autre forme d'exécution est encore repré sentée dans les fig. 9 à 12. Dans cette forme d'exé cution le réflecteur désigné ici en 50 est fixé sur la lampe 30 par des pattes 51 façonnées sur la sec tion supérieure 52 du réflecteur. La section 52 du réflecteur est incurvée de la même manière que les parties correspondantes des réflecteurs représentés dans les fig. 1 à 6, et les pattes 31 sont façonnées par emboutissage dans cette partie du réflecteur et en les courbant vers l'intérieur généralement suivant un angle de 90 degrés pour ménager des ouvertures 53.
En inclinant les pattes 51 de la façon indiquée dans le dessin, on assure une rigidité supplémentaire et l'arête de chaque patte 51 épouse étroitement la surface de la lampe 30.
L'arête intérieure de chaque patte 51 est cimentée sur la surface de la lampe et la patte agit ainsi com me une ailette pour maintenir la surface de contact avec la lampe à une température correspondant à la température des parties de l'enveloppe de la lampe qui l'entourent. De plus, la présence des ouvertures 53 crée un espace supplémentaire pour l'échappe ment de l'air et améliore ainsi la circulation avec une perte de lumière négligeable.
Dans certains cas il est désirable de diffuser la lumière qui est réfléchie par la surface intérieure du réflecteur 30 et dans ce but, au moins la partie infé rieure 52' du réflecteur 50 est pourvue de nom breuses nervures ou dentelures 54 qui sont façon nées dans la matière dont le réflecteur est formé. Une coupe partielle très agrandie de cette configura tion est représentée sur la fig. 13. On observera que les nervures sont étampées, gravées ou façonnées de toute autre manière dans la surface intérieure du réflecteur et ne sont en général pas visibles sur la surface extérieure de ce dernier.
Dans certains cas il peut être désirable de munir la lampe d'une grille ornementale recouvrant l'avant du réflecteur et une disposition d'éléments destinés à cet usage est représentée dans les fig. 14 et 15. A titre d'exemple, l'ampoule 30, dans ces figures, est munie d'un réflecteur de forme générale conique 60 portant des pattes dirigées vers l'intérieur 61 et 62 dont les surfaces 61' et 62' sont cimentées sur l'en veloppe de la lampe, comme cela est décrit et repré senté pour les formes d'exécution précédentes. Les bords 63, roulés vers l'avant, du projecteur 60 dé passent légèrement l'extrémité de la lampe 30 et une grille perméable à l'air 64 est fixée de toute manière appropriée sur ce rebord.
La grille 64 peut aussi être façonnée de n'importe quelle manière dé sirée et le dessin montre à titre d'exemple une grille comportant des ouvertures rectangulaires 65 dont les éléments 66 et 67 délimitant les bords des ou vertures sont renforcés par des pattes 68 et 69 courbées vers l'intérieur et étampées dans la matière de la grille pour former les ouvertures 65. La grille 64 est faite de préférence dans une matière ayant approximativement la même épaisseur que celle du réflecteur 60, bien que l'épaisseur de la matière de la grille ne soit pas critique, puisqu'elle est distante de la lampe et n'a qu'une influence relativement petite sur la température de la lampe elle-même.
Une grille 64 du type représenté dans le dessin, ou d'une autre configuration décorative, peut être utilisée avec les réflecteurs représentés dans les fig. 1 à 9. Si on le désire, la grille peut être en verre ou en ma tière plastique, toutefois il est nécessaire de prévoir une surface suffisante pour l'afflux d'air sur la lampe.
Il ressort à l'évidence de la précédente descrip tion que l'utilisation de réflecteurs très minces de l'ordre de 0,13 à 0,25 mm offre d'importants avan tages du point de vue d'une économie de matière pour l'usage et fournit en même temps une source de lumière améliorée, plus sûre, variée et d'un ren dement plus élevé. Avec addition d'un réflecteur in térieur au réflecteur extérieur, on obtient le maxi mum de lumière utile tout en conservant les avan tages importants du réflecteur extérieur.
Electric lamp The object of the invention is an electric lamp comprising a bulb having a sealed glass envelope and a filament inside said envelope.
Many construction methods have been proposed, particularly for use with incandescent lamps, for concentrating the light emitted by the filament or other type of light source into beams having the desired shape. Many types of high and low voltage lamps use reflective surfaces contained within the lamp itself to concentrate the light into a beam.
The interior reflector is currently used in. incandescent lamps of the model used for private and commercial lighting, and although it is protected inside the lamp, the use of a reflector of this type greatly increases the cost of the lamp and the greater thickness of the casing necessary to provide the desired resistance of the casing, considerably increases its weight and causes additional stress on the base of the lamp as well as on the mount supporting the socket.
Further, the use of an interior reflector restricts the variety of shapes of the light beam that can be obtained, owing to shape limitations and the prohibitive cost of manufacturing special lamps.
With standard indoor reflector lamps, the cost price is at least double or triple that of comparable standard lamps without reflectors. It has also been observed that lamps with an internal reflector operate at considerably higher temperatures than lamps without internal reflectors and that the light emitted for a given power is lower than that obtained by a normal lamp.
The exterior reflectors employed, with the usual lamps, have not given satisfaction because of the difficulty of mounting the reflector on the lamp and of maintaining the temperature of the lamp thus enclosed at a level which does not adversely affect the duration. lamp and does not subject the lamp to thermal shock. In addition, the known exterior reflectors do not provide a means of precise adjustment of the focus and the wide tolerance in the manufacture of the lamps would require complicated and expensive devices requiring experienced personnel to carry out this adjustment.
The present invention aims to remedy these disadvantages and the electric lamp which is the subject thereof is characterized in that it comprises an external reflector surrounding the envelope, a space being provided between the reflector and the envelope and forming over its entire extent an annular air passage with a part of the reflector nearer to the envelope than the rest so that at least part of the radiated heat energy emitted by said filament and the envelope is intercepted and reflected by the reflector to raise the temperature of the casing above the temperature of the reflector and that the temperatures of the casing and
reflector reach their stable state practically simultaneously in a time substantially equal to that which would be necessary for the temperature of the casing to stabilize, when the bulb is operating without a reflector.
The accompanying drawing shows, by way of example, various embodiments of an electric lamp according to the invention.
Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment.
Fig. 2 is a sectional view thereof. Fig. 3 is a sectional view of FIG. 2 through line 3-3.
Fig. 4 is a perspective view of another embodiment.
Fig. 5 is an elevational view thereof with parts in section illustrating the arrangement and cooperation of the elements.
Fig. 6 is a sectional view of FIG. 5 by line 6-6.
Fig. 7 is a side elevational view of a variant with parts broken away.
Fig. 8 is a sectional view of FIG. 7, by line 8-8 of the latter.
Fig. 9 is a side elevational view of another embodiment with a broken portion to illustrate the arrangement and cooperation of the elements.
Fig. 10 is a section through FIG. 9, by line 10-10.
Fig. 11 is a section through FIG. 9, by line 11-11.
Fig. 12 is a section through FIG. 11, by line 12-12.
Fig. 13 is a greatly enlarged sectional view through FIG. 9 by line 13-13.
Fig. 14 is a side elevational view of yet another embodiment with the broken elements to illustrate their arrangement and their cooperation, and FIG. 15 is a front view of the embodiment shown in FIG. 14, taken in the direction of arrows 15-15 in this figure.
The embodiments shown include a new and improved combination of elements which provide a high efficiency light source with negligible increase in weight and cost over conventional light sources, for example, incandescent lamps. Reflectors, either interior or exterior, have been used and, in the case of exterior reflectors, practice has dictated the use of a relatively heavy material in order to maintain the shape of the reflector and to provide a strong self-supporting structure. fixing on the lamp.
Due to the high cost of known reflectors, a reflector had to be transferred to another lamp in case of replacement, the efficiency of the reflector after several lamp replacements being thus reduced as a result of oxidation and dust accumulation. or other external causes. In addition, such reflectors have been shown to adversely affect the operating characteristics of the lamp itself and cause the lamp shell to detach from the socket.
It has been shown that markedly improved operating characteristics of incandescent lamps contributing to increasing lamp life and efficiency can be achieved by using an integral exterior reflector, formed from a thin, heat-conductive and heat-reflective material. light. The small thickness of the material, as has been demonstrated, is an important factor in the operation of the lamp and the best results have been obtained by using a thickness of metal just sufficient to obtain a strong self-supporting construction.
By keeping the walls of the reflector relatively thin, the permanent attachment of the reflector to a conventional lamp ensures a structure offering a negligible increase in weight, so that little additional stress, if any, will be applied to the base. or on the socket parts of the assembly. A further improved efficiency of the lamp could be obtained by combining a small inner reflector with the outer reflector, which reduces the loss of light and minimizes the temperature of the base.
In addition to the undesirable effects, due to known reflectors, on the operating characteristics of the lamp and the harmful mechanical stress on the lamp, carrying the reflectors, it has been found that thermal shock during heating and cooling. Cooling the lamp causes the lamp to shut down long before its normal end of life.
These drawbacks are eliminated by producing a lamp with an integral external reflector since the temperature of the body of the reflector follows exactly the variations in temperature of the casing during the heating and cooling cycles of the lamp, and in under these conditions the reflector can be fixed and permanently mounted on the lamp to achieve a unitary structure without danger of harming the envelope. Further, the connection between the lamp and the reflector can be made in any desired manner and with the attachment points in any position relative to the lamp.
Tests have shown that fixing such a reflector on parts of the casing, even placed near the heated filament, does not adversely affect the lamp casing and does not cause damage to it.
For example, it has been found that the surface temperature of a lamp having an integral reflector reaches almost its equilibrium state as quickly as the surface of a bare lamp. With heavier lamp-borne reflectors, of the type generally used in combination with lamps, the surface equilibrium of the glass casing was only reached after thirty minutes.
The use of an excessively thin reflector has yet another advantage in that its temperature stabilizes substantially during the same time as that of the surface of the incorporated lamp and stabilizes at a lower temperature than that of heavier reflectors. . The higher temperature of the known heavy reflectors also produces a significantly higher surface temperature of the lamp, so that the temperature stabilization time with the known heavy reflectors subjects the lamp to a more intense thermal shock and adversely affects the temperature. its duration.
In addition, when these heavy reflectors are attached to the hottest parts of a lamp, breakage of the casing is so frequent that this solution is practically impractical. With thin reflectors fully attached to the lamp, long lamp life is ensured and life tests clearly show that the majority of lamps with integral reflectors exceed the normal life of a similar bare lamp.
By way of comparison, between the lamp with integral reflector and the known lamps with internal reflectors having a duration of approximately 2000 hours, the lamp with integral reflector, when operating with a slightly reduced voltage, for example a lamp of 130 volts operating at 120 volts gives almost double the light output, with a life approaching that of a long-lasting indoor reflector lamp.
As one can use lamps; standard, with a reflector fully attached to them, the cost is greatly reduced so that the cost per lumen of light emitted is well below 50% of the cost of long-life commercial indoor reflector lamps.
In fig. 1 to 3 the lamp generally designated by the number 10 comprises an elongated cylindrical neck 11 and a flared part 12 surrounding the filament 13. The rod 14 of the lamp which is fixed on the part of the casing which is extension in the base 15 carries a circular reflector 16 which is placed in the vicinity of the junction of the parts 11 and 12 of the lamp. The reflector 16 is preferably carried by the end of the rod and can be provided with suitable openings 17 through which the supporting threads 18 of the filament can pass.
The flared part 12 of the lamp 10 carries a reflector generally designated by the numeral 19 and which may have any desired shape. For example, its upper part 20 may have a spherical shape while its lower part 21 may have the shape of a parabola. The diameter of the reflector, and especially of its spherical part, is determined by that of the lamp 10- so that when the reflector is correctly placed relative to the lamp, it is separated from it by a practically uniform space which serves as a passage. air 22, as can be seen more clearly in FIG. 2.
In this way, the lamp being placed in the position indicated in fig. 1 and 2, air can easily flow between the reflector and the lamp and exit upwards along the neck 11 thereof.
It has been found that an improved operating characteristic of the lamp 10 is obtained by making the reflector 19 of excessively thin material having a high coefficient of relatively high heat conduction. For example, a metal such as aluminum gives excellent results when its thickness does not exceed 0.51 mm and it is preferably of the order of 0.13 to 0.25 mm. With the thin reflector it has been found that, while the temperature of the lamp is slightly higher than the temperature of a bare lamp, the lamp will nevertheless reach its stabilization temperature at approximately the same time as in the case of a bare lamp. bare lamp, and tests comparing a reflector as described herein with known reflectors have shown that an increase in lamp life is obtained.
In addition, the use of excessively thin reflectors arranged on the outside of the lamp gives a greater light power than that given by known internal reflector lamps and this at a lower cost per lumen of light emitted.
The use of an excessively thin reflector 19 offers still other advantages, notably a reduction in the weight of the complete assembly which considerably reduces the stress exerted on the attachment of the lamp to its base 15 as well as the stresses. imposed to support the sockets. It has also been found, when employing an excessively thin reflector of the type previously described, that it can be fully secured to the lamp without risking deleterious stress on the lamp shell during cycle cycles. heating and cooling. The attachment can be done in many ways.
A preferred method of fixing consists in the installation of support members 23 assembled integrally with the upper edge 24 of the reflector and constructed in the form of a V having a flattened top 25. The construction of the supports 23 which may be numbered. of three or more, evenly spaced on the peripheral ridge 24 of the reflector, is such as to provide the desired space between the reflector and the lamp and at the same time adjust the position of the reflector with respect to the filament 13 so as to give concentrated or diffused light at will.
The flattened portions of the brackets are permanently cemented to the surface of the lamp by means of a thin layer of suitable cement, for example epoxy cement which has been found to be most effective in fixing metals such as aluminum to the surface. glass.
In the construction of the reflector 19 it is desirable to position the upper ridge 24 of the reflector so that the distance between the ridge and the glass casing of the lamp does not exceed the average width of the air passages 22. In this case, and with an inner reflector 16 only slightly narrower than the inner diameter of the neck 11, minimal light will escape between the two reflectors, and almost all of the light emitted by the filament 13 will be reflected back to it. exterior by the reflector.
The presence of the reflector 16 in the lamp minimizes the reflection of light back into the neck 11 and thus will result in maintaining a lower temperature. This advantage, together with the fact that the lamp provided with its outer reflector 19 weighs approximately less than half of a conventional lamp of the inner reflector type, makes it possible to obtain a very sophisticated lamp and greatly simplifies the problems encountered. in fixing the bases to the lamps, with a subsequent reduction in the cost price.
Figs. 4 to 6 show another embodiment using a normal lamp designated by the numeral 30 and having an enlarged spherical portion 31 tapering upwards to a tapered neck 32 and terminating in a threaded base 33. A reflector 34 of any desired shape is fixed to the spherical part 31 of the lamp 30 by cement or in any other suitable manner. The reflector, as in the previous embodiment, will preferably be made of aluminum or other similar material having a high heat conductivity and a thickness not exceeding 0.5 nun and preferably of the order of 0.13 to 0. , 25 mm.
Fig. 5 shows the lamp 30 in side elevation and the reflector 34 in section to show its relative position and its mode of attachment to the lamp. The reflector is a little larger than the lamp to provide a peripheral air passage 36 surrounding the lamp and providing an air current between the reflector and the lamp. The reflector is attached to the lamp by three or more brackets 37 which have flattened surfaces 38 resting on the lamp casing. The lower part 39 of each support 37 is bent outwards towards the reflector to form an elastic means for fixing the reflector to the lamp.
The attachment of the reflector to the lamp is preferably done using a thin layer of a suitable cement, for example an epoxy cement which strongly adheres the flattened part 38 of the support to the glass casing and forms a permanent bond. and united. Even with material thinner than 0.13mm, and with brackets, 37 of the same material, the reflector will maintain proper alignment with the lamp and form a sturdy construction. To give additional rigidity to the reflector and protect it against accidental distortions, the peripheral edge 40 is rolled.
During operation of the lamp described above, the temperature of the lamp-reflector assembly will remain lower than the temperature of hitherto known lamp-reflectors and of equal power. Since at least part of the neck of the lamp is uncovered in each case, the temperature of the base is kept at the same general level as the temperature of the base of a conventional lamp. These advantages are obtained by using reflectors the thickness of which does not exceed 0.5 mm and is preferably between 0.13 and 0.25 mm.
The improved attachment of the reflector to the lamp thus gives a compact assembly which greatly reduces the cost price of reflector type lamps and achieves one which delivers more than double the useful light given by known reflector lamps having the same capacity. same wattage. The cost of the lamp is also only a fraction of the price of conventional lamps having interior reflectors, hence the cost per lumen of useful light is considerably reduced.
Another advantage of the lamps described above is that the reflector can be colored by anodic oxidation in any shade and be used with clear or tinted lamps so as to achieve a wide variety of color effects without the need for color. filters or other similar devices which reduce the light output.
In addition, as the reflector can be fixed in any way on the lamp according to the fixing method described and illustrated in fig. 1 to 6, thermal shock at the point of attachment is negligible, and during testing the lamps described did not show defects due to casing cracks and in most cases the lamp life was shown much better than that obtained with the normal lamp. In some cases it is desirable to provide reflector brackets protruding from the top of the reflector for attachment to the neck of the lam pe.
These brackets, however, should not prevent air from circulating between the reflector and the lamp.
Another embodiment is shown in FIGS. 7 and 8. In this embodiment the reflector designated at 41 is fixed to the lamp, so as to form a compact unit, by the use of elongated tabs 42 spaced around the periphery of the reflector 41. Each tab 42 is fixed to the lamp. 'upper edge 41' of reflector 41, and extends downwardly inside the reflector. The lower end 42 'of each tab is twisted and placed at right angles to the line of attachment of the tab to the edge 41' of the reflector 41.
In this way, the tabs 42 form edge-placed spacers and the edge 43 of each tab 42 acts as a fin and removes heat from the lamp casing so that thermal shock during heating and the cooling of the lamp is reduced to a minimum.
It will be observed that in this embodiment, the configuration of the integral reflector 41 differs from that shown in FIGS. 1 to 6. The reflector configuration can be altered as desired to achieve particular lighting effects, but it is important, however, to use thin material spaced from the lamp to maintain the important benefits and results listed below. -above.
Another embodiment is also represented in FIGS. 9 to 12. In this embodiment, the reflector designated here at 50 is fixed to the lamp 30 by tabs 51 formed on the upper section 52 of the reflector. The section 52 of the reflector is curved in the same way as the corresponding parts of the reflectors shown in Figs. 1 to 6, and the tabs 31 are formed by stamping into this part of the reflector and bending them inward generally at an angle of 90 degrees to provide openings 53.
By tilting the legs 51 as shown in the drawing, additional rigidity is provided and the edge of each leg 51 closely follows the surface of the lamp 30.
The inner ridge of each leg 51 is cemented to the surface of the lamp and the leg thus acts as a fin to maintain the contact surface with the lamp at a temperature corresponding to the temperature of the parts of the lamp casing. surrounding him. In addition, the presence of the openings 53 creates additional space for the escape of air and thus improves circulation with negligible loss of light.
In some cases it is desirable to diffuse the light which is reflected from the inner surface of the reflector 30 and for this purpose at least the lower portion 52 'of the reflector 50 is provided with numerous ribs or indentations 54 which are formed in such a way. the material from which the reflector is formed. A very enlarged partial section of this configuration is shown in fig. 13. It will be observed that the ribs are stamped, etched or otherwise shaped into the interior surface of the reflector and are generally not visible on the exterior surface of the latter.
In some cases it may be desirable to provide the lamp with an ornamental grid covering the front of the reflector and an arrangement of elements intended for this use is shown in figs. 14 and 15. By way of example, the bulb 30, in these figures, is provided with a generally conical reflector 60 carrying inwardly directed tabs 61 and 62, the surfaces 61 'and 62' of which are cemented on the envelope of the lamp, as described and shown for the previous embodiments. The edges 63, rolled towards the front, of the projector 60 slightly pass the end of the lamp 30 and an air-permeable grid 64 is fixed in any suitable manner on this rim.
The grid 64 can also be shaped in any desired manner and the drawing shows by way of example a grid comprising rectangular openings 65, the elements 66 and 67 of which delimiting the edges of the or vertures are reinforced by tabs 68 and 69 bent inward and stamped into the material of the grid to form the apertures 65. The grid 64 is preferably made of a material having approximately the same thickness as that of the reflector 60, although the thickness of the material the grid is not critical, since it is distant from the lamp and has only a relatively small influence on the temperature of the lamp itself.
A grid 64 of the type shown in the drawing, or other decorative configuration, may be used with the reflectors shown in Figs. 1 to 9. If desired, the grid can be made of glass or plastic, however it is necessary to provide a sufficient surface for the inflow of air on the lamp.
It is evident from the preceding description that the use of very thin reflectors of the order of 0.13 to 0.25 mm offers significant advantages from the point of view of a saving in material for the use and at the same time provides an improved, safer, more varied and more efficient light source. With the addition of an interior reflector to the exterior reflector, the maximum useful light is obtained while retaining the important advantages of the exterior reflector.