CH629624A5

CH629624A5 - Gluehlampe.

Info

Publication number: CH629624A5
Application number: CH323078A
Authority: CH
Inventors: Luke Thorington; Ronald Koo; Wolfgang Thouret; Peter Walsh
Original assignee: Duro Test Corp
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1982-04-30
Also published as: CA1103730A; ES468197A1; IT1102120B; BE865135A; FR2385223A1; AT379032B; DE2811037A1; SE442253B; AU3409078A; ATA201178A; MX148595A; SE7803235L; NL7803063A; AU510796B2; JPS53146482A; FR2385223B1; US4160929A; GB1582685A; IT7848542A0; JPS59853A

Description

Die Erfindung betrifft eine Glühlampe gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein typisches Beispiel einer Glühlampe, die Argon oder Stickstoff oder ein Argonstickstoffgemisch als Füllgas und einen Wolframglühfaden verwendet,

zeigt eine Lichtausbeute in der Grössenordnung von 17 Lumen pro Watt Eingangsleistung. Diese Ausbeute kann etwas verbessert werden, indem beispielsweise statt des Argonfüllgases ein Kryptonfüllgas verwandt wird.

Es sind bereits Versuche unternommen worden, die Ausbeute der Lampe dadurch zu verbessern, dass ein Überzug auf den Kolben aufgebracht wird, der soviel wie möglich der Infrarotstrahlung, die durch den Wolframglühfaden erzeugt wird, zum Glühfaden zurückreflektiert, während er die Strahlung im sichtbaren Bereich, die durch den Glühfaden erzeugt wird, durch den Kolben hindurchgehen lässt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Glühlampe mit einer grösseren Gesamtausbeute zu schaffen, als bisher bekannte Glühlampen aufweisen.

Die erfindungsgemässe Glühlampe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.

Ein bevorzugter Überzug kann eine Metallschicht hoher Leitfähigkeit aufweisen, die in Sandwich-Bauweise zwischen lichtdurchlässigen dielektrischen Schichten angeordnet ist, deren Brechungsindex für das Licht im sichtbaren Bereich im wesentlichen auf den imaginären Anteil des Absorptionsindex am Brechungsindex des Metalls abgestimmt ist. Das Metall hat eine hohe Leitfähigkeit und reflektiert die Infrarotstrahlung, ist jedoch in einer Schicht vorgesehen, die dünn genug ist, um die Energie im sichtbaren Bereich hindurchlassen. Die dielektrischen Schichten sorgen für eine Phasenabstimmung und eine Reflexverminderung. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein aus drei Schichten bestehender Überzug verwandt, der von Filmen aus Titandioxid, Silber und Titandioxid (TiOî/Ag/TiOî) gebildet ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der transparente Wärmespiegelüberzug so ausgebildet, dass er einen wesentlichen Teil der Energie im sichtbaren Bereich, die durch den Glühfaden erzeugt wird, durchlässt, während er wenigstens etwa 80 bis 85% der vom Glühfaden erzeugten Infrarotenergie zum Glühfaden zurückreflektiert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Wärmespiegel von einem mehrschichtigen Überzug aus Ti02/Ag/Ti02 gebildet, der optimal auf den Arbeitstemperaturbereich des Glühfadens abgestimmt ist. Der Glühfaden kann so geformt sein, dass er optisch der Form des Kolbens der Lampe entspricht.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in einer teilweise gebrochenen Ansicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Glühlampe,

Fig. 2 zeigt eine Teilschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäss vorgesehenen Überzuges,

Fig. 2A zeigt in einer grafischen Darstellung die Eigenschaften des bevorzugten Überzuges,

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des bei der erfindungsgemässen Glühlampe verwandten Glühfadens und

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des Glühfadens.

In der Zeichnung ist eine Glühlampe 10 dargestellt, die einen gewöhnlichen Sockel 13 mit einem Kontaktgewinde 14 und einem knopfartigen Bodenkontakt 16 aufweist. Ein Quetschfuss 17 ist im Inneren des Sockels angebracht durch den hindurch für eine Abdichtung gesorgt ist. Zwei Zuleitungs-drähte 18 und 20 gehen durch den Quetschfuss und ein Ende jedes dieser Drähte steht in Kontakt mit den Sockelkontakten 14 und 16.

Am Quetschfuss ist ein Glühfaden 22 angebracht. Der in Fig. 1 dargestellte Glühfaden 22 ist ein Wolframdraht, der erforderlichenfalls dotiert sein kann. Der Glühfaden ist vorzugsweise so ausgelegt, dass er eine Form hat, die zur Geometrie des Kolbens passt. Das heisst, dass der Glühfaden bezüglich des Lampenkolbens, der als Reflektorfläche dient, so geformt ist, dass die Möglichkeit, dass der Glühfaden den durch den Kolben reflektierten Teil seiner Energie auffängt, optimal ist. Das wird später im einzelnen beschrieben. Der Glühfaden 22 ist in der dargestellten Weise in vertikaler Richtung durch Halterungen angeordnet, die mit den Zuleitungsdrähten 18 und 20 verbunden sind. Es können auch andere Halterungen für den Glühfaden verwandt werden.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein im allgemeinen kugelförmiger Kolben 11 vorgesehen, der an seinem unteren Ende,

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wo sich der Quetschfuss 17 befindet, nicht kugelförmig ausgebildet ist. An seinem kugelförmigen Teil ist der Kolben optisch so fehlerfrei wie möglich ausgebildet. Das heisst, dass er glatt mit konstantem Krümmungsradius ausgebildet ist, so dass dann, wenn der Glühfaden im optischen Mittelpunkt des Kol- s bens angeordnet ist, der grösste Teil der Infrarotenergie von der Wand des Kolbens im wesentlichen total zum Glühfaden zurückreflektiert werden kann, vorausgesetzt, dass der Kolben in der Lage ist, die Energie zu reflektieren. Vorzugsweise ist der Glühfaden optisch im kugelförmigen Teil des Kolbens so genau io wie möglich zentriert.

Auf dem Kolben 11 befindet sich ein transparenter Wärmespiegelüberzug 12. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der Überzug 12 aus einem mehrschichtigen Überzug verschiedener Materialien, die im einzelnen spä- is ter beschrieben werden. Vorzugsweise befinden sich alle Schichten des Überzuges 12 auf der Innenseite des Kolbens, da sie dadurch am stärksten geschützt sind. Es kann sich jedoch auch ein passend ausgebildeter mehrschichtiger Überzug auf der Aussenseite des Kolbens zusätzlich zum Überzug auf der 20 Innenseite des Kolbens oder anstelle des Überzuges auf der Innenseite des Kolbens befinden.

Die grundsätzlichen Anforderungen an den transparenten Wärmespiegelüberzug sind diejenigen, dass er eine so grosse Energiemenge im sichtbaren Bereich, die durch den Glühfaden 25 erzeugt wird, wie möglich durchlässt und dass er so viel wie möglich der vom Glühfaden erzeugten Infrarotenergie zum Glühfaden zurückreflektiert. Die Reflexion der Infrarotenergie zum Glühfaden zurück erhöht dessen Temperatur bei konstanter Leistung oder hält dessen Temperatur bei einer geringeren 30 Leistung aufrecht, wodurch die Ausbeute des Glühfadens erhöht wird. Dadurch wird die in Lumen pro Watt ausgedrückte Lichtausbeute der Lampe verbessert.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Durchlässigkeit des Überzuges 12 für den mittleren 35 Bereich der sichtbaren Energie über dessen Bereich von etwa 400 Nanometer bis etwa 700 Nanometer wenigstens etwa 60% und liegt das Reflexionsvermögen des Überzuges für die mittlere Infrarotenergie von etwa 700 Nanometer im Mittel über 80 bis 85%. Das Verhältnis der mittleren Durchlässigkeit im sieht- 40 baren Bereich zur mittleren Durchlässigkeit im Infrarotbereich, die gleich 1 minus dem Reflexionsvermögen ist, sollte daher wenigstens über 60:15% oder über 4:1 liegen. Das Spektrum des sichtbaren Lichtes, das durch einen Glühfaden bei einer Arbeitstemperatur von etwa 2900 °K erzeugt wird, ist in 45 der grafischen Darstellung in Fig. 2A überlagert dargestellt.

Die Eigenschaften eines idealen Wärmespiegels bestehen darin, dass die gesamte Energie im sichtbaren Bereich durchgelassen wird und dass die gesamte Energie im Infrarotbereich reflektiert wird. Theoretisch sollte der Knickpunkt zwischen 50 der Durchlässigkeit und dem Reflexionsvermögen bei etwa 700 Nanometern auftreten. Das heisst, dass die Strahlung unter 700 Nanometer durch den Kolben hindurchgelassen werden sollte, und dass die Strahlung über 700 Nanometern reflektiert werden sollte. In der Praxis können Knickpunkte bis zu bis 850 55 Nanometern und sogar etwas darüber hingenommen werden. In Fig. 2A ist grafisch die Durchlässigkeit eines bevorzugten Überzuges dargestellt.

Wie es im Obigen dargestellt wurde, wird der bevorzugte Überzug von einer Metallschicht gebildet, die in Sandwichbau- 60 weise zwischen zwei Schichten eines dielektrischen Materials angeordnet ist. Ein besonders wirksamer Überzug ist ein mehrschichtiger Überzug aus Ti02/Ag/Ti02. Dieser Überzug ist vorzugsweise auf das Innere des kugelförmigen Kolbens 11 der Lampe niedergeschlagen. Die Grundwirkungsprinzipien des 65 mehrschichtigen Überzeuges dieses Typs sind im Aufsatz «Transparent Heat Mirrors for Solar-Energy Applications» von John C.C. Fan und Frank J. Bachner, Applied Optics, Band

15, Nr. 4, April 1976, Seite 1012-1017 dargestellt. In diesem Aufsatz wird ein Ti02/Ag/Ti02-Überzug auf der Unterfläche eines ebenen Glasplattenreflektors verwandt, der über einem Solar-Absorber angeordnet ist. Die einfallende Sonnenenergie geht durch das Glas und den Überzug hindurch zum Absorber. Die Infrarotstrahlung vom erhitzten Absorber wird zum Absorber zurückreflektiert.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, besteht der Kolben 11 vorzugsweise aus einem herkömmlichen Glasmaterial, das für Kolben verwandt wird, nämlich aus Kalkglas. Es kann auch irgendein anderes geeignetes Glasmaterial verwandt werden. Die Schichten des Überzuges sind mit 12a für die erste TÌO2 Schicht, die dem Glühfaden am nächsten ist, mit 12b für die Silberschicht und mit 12c für die Ti02-Schicht bezeichnet, die vom Glühfaden am weitesten entfernt ist, und sind der Reihe nach auf die Innenseite des Glases niedergeschlagen. Das kann beispielsweise durch Hochfrequenzsprühen in einer Inertgasatmosphäre, beispielsweise in einer Argonatmosphäre erfolgen. Die Schichten des Überzuges können auch mittels eines anderen herkömmlichen Verfahrens einschliesslich durch Eintauchen, Aufsprühen, Aufdampfen, chemisches Niederschlagen usw. entwickelt werden. In allen Fällen sollte die Stärke jeder der Schichten in passender Weise unter Kontrolle gehalten werden, so dass diese Schicht die gewünschte Stärke haben kann.

Bei dem bevorzugten, aus drei Schichten Ti02/Ag/Ti02 bestehenden Spiegel sorgt die mittlere Silberschicht 12b für die Durchlässigkeit für sichtbares Licht und für die Reflexion des Infrarotlichtes. Eine dünne Silberschicht mit einer Stärke von etwa 20 Nanometern absorbiert nur etwa 10% oder weniger der einfallenden Energie im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes. Die Titandioxidschichten lassen in ähnlicher Weise das sichtbare Licht durch und dienen auch als reflexvermin-dernde Schichten und Phasenabstimmungsschichten. Das heisst, dass die innere Schicht 12a, die dem Glühfaden am nächsten ist, die Phase der sichtbaren Strahlung auf die Silberschicht 12b abstimmt, die so wirkt, dass sie die Infrarotstrahlung reflektiert, das sichtbare Licht jedoch durchlässt. Die äussere Schicht 12c stimmt die Phase des durchgelassen sichtbaren Lichtes auf das Glas ab, um das Licht schliesslich mit geringen sichtbaren Reflexionen durch den Kolben hindurchzulassen.

Die Stärke der Schichten des Überzuges 12 ist so gewählt, dass der Durchgang des sichtbaren Lichtes und die Reflexion des Infrarotlichtes, die durch einen Glühfaden bei seiner Arbeitstemperatur erzeugt werden, optimal ist. Diese Arbeitstemperatur liegt im Bereich von etwa 2600 °K bis etwa 2900 °K. Die Arbeitstemperatur der Lampe ist im allgemeinen unter Berücksichtigung der Lebensdauer der Lampe und unter Berücksichtigung anderer Faktoren gewählt. Bei einer kurzen Lebensdauer der Lampe, das heisst bei einer Lampe, die eine Nennlebensdauer von etwa 750 Stunden hat, liegt die Arbeitstemperatur des Glühfadens bei etwa 2900 °K. Bei einer längeren Lebensdauer, das heisst bei einer Lampe, die länger als 2000 bis 2500 Stunden arbeitet, liegt die Arbeitstemperatur bei etwa 2750 °K. Die Farbtemperatur Hegt im allgemeinen um etwa 50 °K tiefer.

Der Silberüberzug wird zur Erhöhung der Durchlässigkeit für das sichtbare Licht optimiert. Bei einer Ausführungsform des Überzuges können die Stärken der inneren und der äusseren Schicht 12a und 12c ausTi02 entweder im Verhältnis 1:1 oder 1:3 zueinander stehen, so dass die Ti02-Schicht 12c, die am weitesten vom Glühfaden entfernt ist, dreimal stärker als die innere Schicht 12a, das heisst die dem Glühfaden am nächsten liegende Schicht ist. Bei einer Überzug mit einem Verhältnis 1:1 hat sich herausgestellt, dass eine Silberschicht von etwa 20 Nanometern über einen Arbeitstemperaturbereich des Glühfadens von etwa 2600 °K bis 2900 °K leistungfsfähig ist, wenn die

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innere und die äussere TiCh-Schicht 12a und 12c 18 Nanometer stark sind. Bei einem Überzug mit einem Verhältnis von 1:3 besteht ein leistungsfähiger Überzug aus einer Silberschicht mit einer Stärke von 6 Nanometern mit einer äusseren TÌO2-Schicht mit einer Stärke von 60 Nanometern und einer inneren Schicht mit einer Stärke von 20 Nanometern.

Der Bereich der Schichten des Überzuges für einen leistungfähigen transparenten Wärmespiegel gemäss der erfindungsgemässen Glühlampe, der in der Lage ist, wenigstens etwa 80 bis 85% der erzeugten Infrarotenergie zu reflektieren und wenigstens 60% der sichtbaren Energie durchzulassen, wird im folgenden angegeben:

1:1 1:3

TÌO2 Schicht 12a 13-28 nm 13-28nm

Ag Schicht 126 13-28 nm 4- 9nm

TiO Schicht 12c 13-28 nm 39-84 nm

Es können auch andere Überzüge als die bevorzugte TÌO2/ Ag/TiCh-Kombination verwandt werden. Es können auch andere Dielektrika als TÌO2 benutzt werden.

Wie es oben dargestellt wurde, besteht das Hauptkriterium für die Auswahl der Komponenten der Schichten des Überzuges darin, dass der Absorptionsindex für die Lichtenergie der dielektrischen Schicht T| auf die des Metalles ( k) in der Nähe des betrachteten Wellenlängenbereiches \p abgestimmt ist. Einige zusammenpassende Metalle und Dielektrika werden in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Dielektrikum

T|

Metall

K

TÌO2

2.6

Natrium

2.6

ZnS

2.3

Cd S

2.5

TÌO2

2.6

Silber

3.6

Glas

1.5

Kalium

1.5

Mg F

1.5

Na F

1.3

Rubidium

1.2

Li F

1.4

Glas

1.5

TÌO2

2.6

Gold

2.8

Es müssen auch andere Eigenschaften in Betracht gezogen werden, von denen die wichtigste die Durchlässigkeit des Metalles für sichtbares Licht ist.

Es kann mathematisch dargestellt werden, dass die dielektrischen Filme und die Metallfilme in einer der folgenden Kombinationen von Schichtstärken vorliegen:

(1) h = p3 = À.p/8 tj; Dielektrikum h = À.p/2 jt 1/ k arc tanhî|2- t|0t|3/t|2+ T|0T|3;Metall

(2) h = X.p/8 h,

h = 3 Xp/8 T); Dielektrikum

I2 = >tp/2 7t 1/k arc tanhr|3- t|o/t|3+ t|0; Metall wobei % = Index des Gases im Kolben, der im wesentlichen gleich eins ist, t|3 = Index des Glases des Kolbens, ei = Stärke der dielektrischen Schicht in Nanometern, die dem Glühfaden am nächsten liegt, e2 = Stärke der Metallschicht in Nanometern und e3 = Stärke der dielektrischen Schicht in Nanometern, die am weitesten vom Glühfaden entfernt liegt.

Das Füllglas für den Kolben kann nach den normalen Auswahlkriterien für die Lebensdauer des Glühfadens, die Abnahme des Energieverbrauches usw. ausgewählt werden. Es kann somit ein herkömmliches Argonfüllgas, ein Kryptonfüllgas oder Vakuum verwandt werden. Andere herkömmliche Füllgase oder Gemische daraus können gleichfalls benutzt werden.

Wenn ein kugelförmiger Kolben verwandt wird, befindet sich vorzugsweise ein gekrümmter Reflexionsschirm 25 im Halsteil des Kolbens, um die Energie von diesem Bereich des Kolbens zum Glühfaden zurückzureflektieren. Der Schirm 25 besteht aus einem reflektierenden Metallmaterial und kann am Quetschfuss 17 angebracht sein. Dabei kann irgendeine geeignete Befestigungseinrichtung verwandt werden. Ein angemessen guter Reflektor ist Aluminium. Ein besserer Reflektor ist Silber oder Gold. Der Schirm 25 kann denselben Krümmungsradius wie der kugelförmige Teil des Kolbens haben, und kann im Halsteil des Kolbens an einer derartigen Stelle angeordnet sein, dass die Kugelform geschlossen ist und die Energie zum Glühfaden zurückreflektiert wird. Durch eine geeignete Auslegung seines Krümmungsradius kann der Schirm 25 an verschiedenen Stellen, das heisst näher am Glühfaden angeordnet sein und dennoch die Energie zum Glühfaden zurückreflektieren.

Es wurde festgestellt, dass der bedeutendste Aspekt einer Glühlampe, die einen Wärmespiegel verwendet, der Spiegel selbst, das heisst die Frage, wie wirksam er als Infrarotreflektor und wie durchlässig er für sichtbares Licht ist, und die Auslegung, das heisst die Geometrie und die Zentrierung des Glühfadens ist. Obwohl die Glühfadenzentrierung von besonderer Bedeutung ist, wurde festgestellt, dass mit einer passenden Glühfadengeometrie für eine gegebene Form des Kolbens, das heisst des Reflektors, eine beträchtliche Erhöhung der Ausbeute der Lampe in Lumen pro Watt erzielt werden kann, wenn das Reflexionsvermögen für infrarotes Licht des Spiegels 45 bis 50% übersteigt, und zwar selbst wenn sich der Glühfaden ausserhalb der optischen Achse des Kolbens um bis zu der Hälfte des Durchmessers des Glühfadens befindet.

Um die Ausbeute der Lampe zu optimieren, sollte der Glühfaden vorzugsweise eine Geometrie haben, die zu der des Kolbens passt und sollte der Glühfaden im optischen Mittelpunkt des Kolbens angeordnet sein. Bei einem kugelförmigen Kolben sollte der Glühfaden beispielsweise im idealen Fall kugelförmig ausgebildet und im optischen Mittelpunkt des Kolbens angeordnet sein. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, befindet sich der Glühfaden in einer solchen Situation, dass theoretisch die gesamte von dem Kolben reflektierte Energie zurück auf den Glühfaden fallen wird.

In der Praxis ist es nicht möglich, einen Glühfaden herzustellen, dessen Geometrie vollständig der eines kugelförmigen Kolbens entspricht. Die Herstellung eines kugelförmigen Glühfadens aus einem Wolframdraht bietet beispielsweise viele praktische Schwierigkeiten.

Aufgrund dieser Tatsache werden einige Kompromisse geschlossen. Zunächst wird dafür gesorgt, dass die Geometrie des Glühfadens so nahe wie möglich der Geometrie des Kolbens entspricht. Zum zweiten wird der Glühfaden in einer relativ geschlossenen Form ausgebildet. Das heisst, dass der Glühfaden geschlossen ausgebildet wird, so dass nur eine minimale Menge der Infrarotenergie, die vom Überzug im Kolben von irgendeiner Richtung reflektiert wird, durch den Glühfaden hindurch zur gegenüberliegenden Wand geht, ohne durch den Glühfaden absorbiert zu werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die relative Offenheit des Glühfadens derart gewählt, dass im Mittel weniger als 50% des reflektierten Lichtes direkt durch den Glühfaden geht, wobei eine bevorzugte Offenheit unter etwa 40% liegt. Das heisst, dass 60% oder mehr der reflektierten Infrarotenergie durch den Glühfaden absorbiert wird.

Fig. 3 zeigt die Form eines Glühfadens, die bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Lampe verwandt werden kann. Das Ziel der Auslegung des Glühfadens besteht darin, einen Glühfaden zu erzeugen, der die Wirkung einer

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Kugel innerhalb der Grenzen hat, die durch die herkömmlichen Materialien des Glühfadens und durch die Herstellungsverfahren gegeben sind. Ein zylindrisch geformter Glühfaden stellt einen durchschnittlich wirksamen Radiator dar und arbeitet auch gleichfalls durchschnittlich wirksam, selbst wenn die 5 Längsachse des Zylinders aus dem optischen Mittelpunkt des Kolbens herausversetzt ist.

Der Glühfaden 35 in Fig. 3 besteht aus einem herkömmlichen Glühfadenmaterial, beispielsweise aus einem Wolframdraht, der gegebenenfalls dotiert sein kann, um die Arbeits- io weise zu verbessern. Diese Dotierungen sind allgemein üblich. Der Glühfaden von Fig. 3 ist ein dreifach gewendelter Glühfaden.

Der Glühfaden wird dadurch hergestellt, dass zuerst ein herkömmlich doppelt gewendelter Glühfaden gebildet wird, 15 das heisst dass ein Wolframdraht in Form einer Schraubenwendel ausgebildet wird und anschliessend eine weitere Schraubenwendel aus dem gewendelten Draht gebildet wird. Der doppelt-gewendelte Glühfaden wird nochmals in Form einer Schraubenwendel ausgebildet, um den dreifach gewendelten Glühfa- 20 den zu bilden. Die Dreifachwendel wird in Form einer Schraubenlinie gewickelt, die die allgemeine Aussenform eines Zylinders hat. Die Höhe und der Durchmesser des Zylinders sind annähernd gleich, so dass der Zylinder einer Kugel nahekommt. Der Radius des durch den Draht gebildeten Zylinders 25 beträgt vorzugsweise wenigstens etwa Vs oder weniger des Radius des kugelförmigen Teiles des Kolbens. Die relative Offenheit liegt vorzugsweise bei etwa 40% oder darunter.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Geometrie und des Wertes der Offenheit kann der in Fig. 3 dargestellte Glühfaden in einem Kolben mit einem 40% wirksamen Infratrotlicht reflektierenden Überzug verwandt werden, wobei sich eine beträchtliche Verbesserung der Ausbeute ergibt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Glühfadens 40, dessen Aussenfläche grob einer Kugel nahekommt. In diesem Fall wird wiederum ein dreifach gewendelter Glühfadendraht verwandt und so gewickelt, dass er an seinen Enden engere Wicklungen und in der Mittel breitere Wicklungen hat. Ein Glühfaden dieser Art hat den weiteren Vorteil, dass er der Kugelform des Kolbens der Lampe noch näher kommt und daher optisch noch genauer ausgerichtet werden kann.

Obwohl im Vorhergehenden ein kugelförmiger Kolben beschrieben wurde, versteht es sich von selbst, dass ein passend leistungsfähiger transparenter Wärmespiegel auch bei einer Lampe mit einem anders geformten Kolben und passend geometrisch ausgebildeten Glühfäden zu einer höheren Ausbeute führen wird. Beispielsweise kann der Kolben die Form eines Zylinders haben, wobei eine zylindrische Strahlungsquelle entweder aus einem Draht oder einer perforierten zylindrischen Hülse gebildet ist. Der Kolben kann auch ellipsoidförmig oder in Form einer Rotationsellipsoiden ausgebildet sein. In diesen Fällen haben die Glühfäden vorzugsweise eine Form, die notwendig ist, um ein Strahlungsmuster zu erzeugen, das so nahe wie möglich dem des Kolbens entspricht. Im Fall eines Kolbens aus einem Ellipsoiden können zwei Glühfäden verwandt werden, von denen jeweils einer an jedem Brennpunkt des Ellipsoiden liegt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE einem dielektrischen Material des Überzuges (12) im wesentli-

1. Glühlampe mit einem Kolben, einem im Kolben angeord- chen gleich 1:1 beträgt.

neten Glühfaden, der beim Anliegen eines elektrischen Stro- 13. Glühlampe nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekenn-

mes Strahlungsenergie im sichtbaren und im infraroten Bereich zeichnet, dass der Glühfaden (22,35,40) für eine Arbeitstempe-erzeugt, wobei der Glühfaden im Inneren des Kolbens angeord- 5 ratur im Bereich von 2600 °K bis 2900 °K vorgesehen ist und net ist, ein grösserer Teil des Kolbens eine gekrümmte Ober- dasss die Schichten (12a, 12b, 12c) des Überzuges (12) die fol-fläche aufweist und wenigstens ein Teil der Infrarotenergie, die genden Stärken haben:

durch den Glühfaden beim Aufglühen erzeugt wird und den Stärke in nm

Kolben erreicht, zurück zum Glühfaden reflektiert wird, innere dielektrische Schicht (12a) vonl3 bis28

gekennzeichnet durch einen transparenten Wannespiegeluber- <o Metallschicht (12b) von 13 bis 28

zug 12), der sich über den grössten Teil der gekrümmten Innen- äussere Schicht aus dielektrischem und/oder Aussenflache des Kolbens (11) erstreckt und von Material (12c) von 13 bis 28

einer Metallschicht (12b) und wenigstens einer Schicht aus einem dielektrischen Material (12a, 12c) gebildet wird, der im 14. Glühlampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

Mittel mindestens 40% der vom Glühfaden (22,35,40) erzeug- 15 dass das Verhältnis der Stärke der Schicht aus dielektrischem ten Energie über den infraroten Bereich zurück zum Glühfaden Material (12a), die dem Glühfaden (22,35,40) am nächsten liegt, (22,35,40) reflektiert und im Mittel mindestens 60% der vom zu der Stärke der Schicht aus dielektrischem Material (12c), die Glühfaden (22,35,40) erzeugten Energie über den sichtbaren am weitesten vom Glühfaden (22,35,40) entfernt liegt, im Bereich, die den Überzug ( 12) erreicht, hindurchlässt. wesentlichen 1:3 beträgt.
2. Glühlampe nach Anspruch 1 . dadurch gekennzeichnet, 20 15. Glühlampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsvermögen des Überzuges (12) wenigstens dass der Glühfaden (22,35,40) für eine Arbeitstemperatur im 50% beträgt. Bereich von 2600 °K vorgesehen bis 2900 °K vorgesehen ist
3. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, und dass die Schichten (12a, 12b, 12c) des Überzuges (12) die dass sich eine Schicht aus dielektrischem Material (12a, 12c) auf folgenden Stärken haben:

jeder Seite der Metallschicht (12b) befindet. 25 St 'rk i nm
4. Glühlampe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn- . , .. . , „ x ar^'n,. 00 zeichnet, dass eine Schicht oder beide Schichten aus dielektri- ™n u t 7foîf 0 &) V°n l w$ o schem Material (12a, 12c) des Überzuges (12) einen Brechungs- Metallschicht(12b) von 4 bis 9

index für die Lichtenergie im sichtbaren Bereich hat bzw. sJer.e, ?, „1C. aus 10 e nsc em oQ . • 8a haben, der im wesentlichen auf den imaginären Anteil des Bre- 30 a ena von 1S

chungsindex des Metalls (12b) abgestimmt ist. 16. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
5. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1,2,3 oder 4, gekennzeichnet, dass die Stärke jeder Schicht (12a, 12b, 12c) dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (12) so ausgebildet des Überzuges (12) gleich '/io oder weniger der niedrigsten Wel-ist, dass für die ihn erreichende Energie das Verhältnis der lenlänge des durchzulassenden sichtbaren Lichtes ist.

durch den Überzug (12) durchgelassenen mittleren Energie 35 17. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch über den sichtbaren Lichtbereich, die durch den Glühfaden (22, gekennzeichnet, dass der Glühfaden (22,35,40) für eine 35,40) erzeugt wird, zur durchgelassenen mittleren Energie Arbeitstemperatur im Bereich von 2600 °K bis 2900 °K ausgeüber den Infrarotbereich, die durch den Glühfaden (22,35,40) bildet ist und dass der Überzug (12) für die sichtbare Strahlung erzeugt wird, wenigstens 3:1 beträgt. durchlässig ist und die infrarote Strahlung in diesem Tempera-
6. Glühlampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 40 turbereich reflektiert.

dass das Verhältnis wenigstens 4:1 beträgt. 18. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
7. Glühlampe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn- gekennzeichnet, dass der Glühfaden (22,35,40) so aufgebaut zeichnet, dass der Überzug ( 12) so ausgebildet ist, dass er und bezüglich des Kolbens (11 ) so angeordnet ist, dass wenig-wenigstens 60% der mittleren Energie über den sichtbaren stens 60% der mittleren Energie im Infrarotbereich, die vom Bereich, die ihn erreicht, durchlässt und wenigstens 80 bis 85% 45 Kolben (11) und vom Überzug (12) zurück auf den Glühfaden der mittleren Energie über den Infrarotbereich, die ihn (22,35,40) reflektiert wird, auf den Glühfaden (22,35,40) auferreicht, zum Glühfaden (22,35,40) zurückreflektiert. trifft.
8. Glühlampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 19. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch dass der Überzug ( 12) so ausgebildet ist, dass er wenigstens im gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Kolbens ( 11 ) Mittel über 80% der Energie über den Infrarotbereich oberhalb 50 kugelförmig ist und eine Reflexionsfläche für die Infrarotener-von 700 Nanometern, die durch den Glühfaden (22,35,40) gie bildet und dass der Glühfaden (22,35,40) im wesentlichen erzeugt wird, zum Glühfaden (22,35,40) zurückreflektiert und im optischen Mittelpunkt des kugelförmigen Teiles des Kol-im Mittel wenigstens über 60% der Energie im sichtbaren bens (11) angeordnet ist, der die Reflexionsfläche bildet. Bereich zwischen 400 Nanometern bis 700 Nanometern hin- 20. Glühlampe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, durchlässt. 55 dass der Glühfaden in Form eines Zylinders ausgebildet ist, des-
9. Glühlampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, sen Höhe und Durchmesser im wesentlichen gleich gross sind, dass der Glühfaden (22,35,40) für einen Temperaturbereich 21. Glühlampe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, von 2600 °K bis 2900 °K vorgesehen ist. dass der Glühfaden aus einem gewendelten Draht in der allge-
10. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch meinen Form eines Basis an Basis angeordneten Doppelkonus gekennzeichnet, dass das Material der dielektrischen Schicht 60 gebildet ist.

oder der dielektrischen Schichten (12a, 12c) Titandioxid ist und 22. Glühlampe nach Anspreuch 19, dadurch gekennzeich-dass die Metallschicht (12b) aus Silber besteht. net, dass der Glühfaden einen Radius hat, der gleich Vs oder
11. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch weniger des Radius des kugelförmigen Teiles des Kolbens (11) gekennzeichnet, dass das Metall des Überzuges ( 12) aus eine ist.

Gruppe gewählt ist, die aus Gold, Silber, Rubidium, Natrium 65 23. Glühlampe nach einem der Ansprüche 19,20,21 oder 22, und Kalium besteht. dadurch gekennzeichnet, dass der Glühfaden (35) aus einem
12. Glühlampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, Draht gebildet ist, der dreifach gewendelt und körperlich so dass das Verhältnis der Stärken der Schichten (12a, 12c) aus gebildet ist, dass er der Geometrie des reflektierenden Teiles

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des Kolbens (11) nahekommt, und dass der Glühfaden (35) im wesentlichen am optischen Mittelpunkt des reflektierenden Teils des Kolbens (11) angeordnet ist.
24. Glühlampe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Glühfaden so geformt ist, dass er eine räumliche Abstrahlungscharakteristik hat, die im wesentlichen mit der Form der Oberfläche des reflektierenden Teils des Kolbens (11) übereinstimmt.
25. Glühlampe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierende Teil des Kolbens (11 ) im allgemeinen zylindrisch ist und dass der Glühfaden gleichfalls zylindrisch geformt ist.
26. Glühlampe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der reflektierende Teil des Kolbens (11) im allgemeinen kugelförmig ist, und dass der Glühfaden so ausgebildet ist, dass er der Form einer Kugel nahekommt.
27. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 24 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (11) kugelförmig ist und einen langgestreckten Halsteil aufweist und dass eine Reflektoreinrichtung (25) in der Nähe des Halsteiles angeordnet ist, um die vom Glühfaden (22) erzeugte und zum Halsteil ausgestrahlte Infrarotenergie zum Glühfaden (22) zurückzure-flektieren.
28. Glühlampe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinrichtung (25) im Abstand von der Fortsetzung der Innenfläche des kugelförmigen Teils des Kolbens (11) im Halsteil angeordnet ist und einen derartigen Krümmungsradius hat, dass die Infrarotenergie zum Glühfaden (22) zurückreflektiert wird.
29. Glühlampe nach einem der Ansprüche 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinrichtung (25) im wesentlichen denselben Krümmungsradius wie der kugelförmige Teil des Kolbens (11) hat und bezüglich des kugelförmigen Teils des Kolbens so angeordnet ist, dass sie zum Umriss des kugelförmigen Teils passt.
30. Glühlampe nach einem der Ansprüche 27,28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinrichtung (25) eine metallisierte Oberfläche aufweist.
31. Glühlampe nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall der metallisierten Oberfläche aus einer Gruppe gewählt ist, die aus Aluminium, Silber und Gold besteht.
32. Glühlampe nach einem der Ansprüche 27 bis 31,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Quetschfuss (17) im Halsteil des Kolbens (11) vorgesehen ist, an dem der Glühfaden (22) angebracht ist, und dass eine Einrichtung zum Anbringen der Reflektoreinrichtung (25) am Quetschfuss (17) vorgesehen ist.