CN1146014C - 有反射涂层的白炽灯 - Google Patents
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Abstract
白炽灯，特别是卤素白炽灯(9)，在椭球形部分外形中具有一个旋转对称的灯泡(10)和IR光反射涂层(14)，其部分外形呈椭球形。灯泡的椭球形外形是通过一个椭圆剖面形成的，其短半轴处于垂直于纵轴、即垂直于灯泡(10)的旋转轴的位置上，其长度长于灯泡的最大半径R。短半轴b的长度最好是处于R＜b＜R+5·wr的范围以内，式中，R和wr代表灯泡(10)的最大半径和旋转对称发光体(15)的最大半径。除提高灯效率之外，灯(9)的特征是将IR光均匀反射回到设在灯泡(10)内中心线上的发光体(15)，从而使温度分布均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种白炽灯，特别涉及如下的一种有IR反射层的卤素白炽灯，即白炽电灯，具有一个纵轴RA形成的、具有一个椭球形部分外形3旋转对称的灯泡2；10，在其壁面上涂有IR光反射涂层，在灯泡2；10内的轴线上设有一个旋转对称的发光体4；15，后者通过两根导电引线16，17支持，引线在灯泡的一端或两端通过一个12或通过两个气密密封口向外引伸。
这种灯既可以作为普通照明之用，也可以，例如，配上一个反射器在投光技术中使用。
灯泡的旋转对称形状与涂在其内表面和/或外表面上的IR光反射层(以下简称IR涂层)相配合，就可以将发光体发射的大部分IR光能量反射回去。由此所取得的提高灯效率的结果一方面可以使发光体温度升高的电功率消耗恒定，从而加大电流流量。另一方面，能以较小的电功率消耗产生规定的电流，达到“节能效果”。另一个值得追求的效果是：由于IR涂层的作用，使穿过灯泡向外发射的IR光能量明显降低，从而也使周围环境受热的程度较之通常白炽灯的有明显降低。
由于IR涂层的不可避免的吸收损耗，使灯泡内部的IR光部分的能量密度随着反射指数而降低，结果使白炽灯的效率也随之降低。因此，提高效率所能达到的程度要取决于：为使单IR光部分回射到发光体上需要将反光系数降低的程度。为达到此目，特别要制成有IR涂层的灯泡。
现有技术
这种灯的实例在US-PS 4 160 929、EP-A 0 470 496、DE-OS 30 35 068DE-OS 44 20 607中有所发表。在US-PS 4 160 929中说明，为了使灯效率最佳化，必须使发光体的几何形状与其灯泡相适配。另外，应将发光体尽可能准确地设在灯泡的光学中心处。从而使来自发光体表面的光前在不受干扰的状态下被反射回去。结果使像差损耗降低到最小程度。例如，一个球形灯泡在理想状下还应该备有一个设在中心位置上的球形发光体。因此，由于螺旋灯丝的形状要受到为此惯用的钨丝有限的延展性的约制，就只能在极少的场合下使用。对于一个球体来说，仅只建议采用粗略近似、但却实际可行的色子形状的螺旋灯丝。在另一个实施例的形状中，则建议将螺旋灯丝设在最大直径的中点上。对一个椭球形的灯泡来说，建议在椭球体的两个焦点上各设一个发光体。
在EP-A 0 470 496中，发表一种具有一个球形灯泡的灯，在灯泡的中心设有一个圆柱形的发光体。在文中说明，由于发光体偏离理想球形而产生的效率损失可以通过下列的先决条件约制在一个可接受的尺度。即，必须仔细调整泡体直径、发光体直径和长度彼此之间的相对关系，使其处于公差范围之内；或者必须使发光体直径明显小于(偏小系数0.05)灯泡直径。另外还提供一种焦轴处于长形发光体轴线上的椭球形灯泡。
DE-OS 30 35 068对于减低上一个实施例形状中的不可避免像差的方法提供说明。其中将椭球形灯泡的两个焦点设在圆柱发光体的轴线上，并且与其每个端点保持既定的距离
DE-OS 44 20 607最后发表了一种具有一个做成椭球形或者接近于椭球形的桶形体的灯泡的卤素灯，上面涂有IR涂层。在桶形体中的椭球体、或者是接近椭球体的部分是通过一个椭圆剖面形成的。其短半轴b处于垂直于灯的纵轴(即灯泡的旋转轴)的位置上。此外，形成的椭球体的短半轴小于灯泡直径的D/2，并且向旋转轴平行移位到发光体半径的d/2左右处，结果形成桶形体。发光体的长度大约相当于由椭圆剖面形成的两个焦点的距离。此外，发光体在灯泡中的设置方式，如纵向剖面图中所示，要使两个焦点与发光体上相应的角点近似重叠。总之，要借此使对螺旋灯丝的不均匀加热的缺点得以解决。再者，采用这种解决方法的缺点是：改进灯效率的可行性在极大的程度上要取决于灯泡内发光体的尺寸和设置位置。
发明描述
作为本发明基础的目的是：为了消除上述的缺点，提供一种白炽灯，其特征在于通过使发射的IR光高效反射到发光体上而达到一个高效率。另外，正象低压-卤素白炽灯所追求的那样，应该能够在高照明密度下使灯的结构紧凑。
这个目的是通过如下的技术解决的，即灯泡2、10的椭球形部分的外形是通过一个椭圆剖面3形成的，剖面的短半轴b是在垂直于纵轴，即垂直于灯泡2、10的旋转轴RA的位置上，其短半轴b长于灯泡2、10的最大半径R，即b＞R。
本发明的其他的有利特征如附属的权利要求所述。
现参照图1对本发明进行说明。该图所示是结构原理的示意图，并且绘出几个为理解本发明所需的主要大小。另外，图中所示是一个椭圆1，其长半轴和短半轴为a及b，两个焦点为F1和F2。
按照本发明，旋转对称灯泡2(粗略示意，为简化起见，未绘出导电引线及封口)的外形基本上是在椭球1上剖出的一个椭圆剖面3(图1中是用较粗的线绘出的)。所剖的椭圆剖面3是这样特意选定的，即要使短半轴b处在垂直于灯泡2的旋转轴RA的位置上。具有旋转对称的，例如，圆柱形外形的发光体4(在纵向剖面示意图1中所示是四边形)是设在灯泡2内的中心轴上。于是，焦轴-F1F2(是在形成的剖面3中两个焦点F1、F2之间的连接线)平行于灯泡2的旋转轴线RA延伸并且相对于轴线RA远离剖面3。形成的剖面的短半轴b大于灯泡2的半径。于是，灯泡2就不再是一个“真正的”旋转椭球形。令人惊喜地看到，通过扬弃了迄今为止的理论，使灯效率得以明显提高；发光体4的加热得以较为均匀。
关于高效率的方面，业经证明，当R＜b＜R+5·wr的范围内、特别是从R+wr≤b＜R+3·wr的范围内选取短半轴b的长度时，则更为有利。式中，R和wr代表灯泡2的最大半径和圆柱形或近似圆柱形发光体4的半径。椭圆剖面(3)的长半轴a的长度处于下列范围以内：Wl/2＜a＜3·wl，式中wl表示发光体(4；15)的长度。
实际的灯泡在旋转轴的范围内在一侧或者两侧含有用于电流导线的密封，例如压封或者熔封(较好的视图在图1中没有示出)。在一侧的电流导线时，该灯泡的电流导线相对侧一般以拱顶的形式成型并且可能含有泵尖端(在图1中未示出，但可以与图3相比较)
通过与图2a和2b的原理示意图对比，技术水平的差别明显可见。图2a基本上相当于DE-OS 30 35 068的情况。图中示出一个椭球形灯泡5，发光体6在其中的配置方式使旋转椭圆体的两个焦点F1和F2与发光体6的两端重叠。结果使焦轴F1F2的配置方式与本发明不同，与灯泡5的旋转轴RA平行。
后一个图2b所示是DE-OS 44 20 607的情况。图中的灯泡7做成椭球形或接近于椭球形的桶形体。由该示意剖面图可见，有两半个用两条直线段彼此连接在一起的椭球形。从而使两半个椭球中的焦点对F1，F2和F’1，F’2与发光体8的角点重叠。图中的焦轴F1F2和F’1F’2，仍然与本发明不同，是处在与灯泡的旋转轴线平行的位置上。
除了提高效率之外，本发明的一个优点是同样还能提高均匀度，借此可以将螺旋灯丝的IR光反射回来。从而能够避免可能会提前损坏螺旋灯丝的局部过热。另外的优点是灯功率改善的可行性受约制的程度较小，不会象DE-OS 44 20 607那样，在生产过程中要受发光体在灯泡中的设置位置的约制。
发光体是采用设在轴线上的单根或多根钨丝。螺旋灯丝的几何形状、直径、螺距和长度要取决于其所致力追求的电阻R，而后者又要取决于在既定的供电电压U下所要求的功率消耗P。由于P＝U2/R，所以高压(HV)灯的螺旋灯丝一般要比低压(NV)灯所用的长。
发光体用两根引线作导电连接，两者既可以共同从灯泡的一端、也可以分别从灯泡相对的两端通过气密密封向外引出。密封一般采用压封。也可以采用其他的密封技术，例如，压盘熔封。单端封口特别适用于低压(NV)用途。在这种情况下，由于发光体较短，适合于实现尺寸很紧凑的小灯。
如果能够将灯泡壁的大部分作为有效反射面使用，则有利于使灯的效率最佳化。如果将灯泡的一端或者分别将两端走引线的部分做成灯颈，则特别适合于实现上述目的。灯颈尽可能较紧凑地包围引线，一直延伸到一个封口。有关的详情参阅DE-OS 44 20 607。
灯泡一般充惰性气体，例如，N2、Xe、Ar和/或Kr。其中特别要含有卤素添加物，借以维持钨-卤素循环过程的正常运作，并防止灯泡黑化。灯泡使用一种透光材料、例如、石英玻璃制成。
可以给灯装一个外罩。如果想要特别加大降低向周围环境放射IR光量，也同样可以涂一层IR涂层。
IR涂层可以，例如，采用熟知的干扰抑止滤波层(一般是采用不同折射率的交替界电涂层的结果)的结构。适用的IR涂层的基本组成在EP-A 0470 496有说明。
附图说明
以下参照多个实施例对本发明作详细说明。图中表示：
图1本发明原理的示意图；
图2技术水平示意图；
图3一种MV-卤素灯，备有涂层、一种螺旋灯丝和按照本发明的优化灯泡。
图3是按照本发明的一个实施例灯9的示意图。这是一个额定电压为120伏的卤素白炽灯。它是由一个单端压封做成接近于椭球形的灯泡10构成的。形成灯泡10椭球形的部分外形的是一个椭圆形剖面。其短半轴长8.2mm，位于垂直于灯9的纵轴的位置上。形成的椭圆形剖面的长半轴长9.3mm。灯泡10是用壁厚大约为1mm的石英玻璃做成的。其最大外径约为15mm。在灯泡10的第一端形成一个长颈11，其末端是一个封口12。其对面的一端是泵接口封尖13。在其外表面上涂有一层IR涂层14。涂层是由20层以上的TiO2和SiO2干扰抑止滤波层构成的。在灯泡的中心轴上设有一个发光体15。其长度为9.7mm，直径为1.25mm。发光体15用钨丝制成。利用两根通过封口引向灯外的引线16、17支持。
Claims (6)
1.白炽电灯(9)，具有一个沿纵轴(RA)、通过椭球形部分外形(3)旋转对称形成的灯泡(2；10)，在其壁面上涂有IR光反射涂层，在灯泡(2；10)内的轴线上设有一个旋转对称的发光体(4；15)，后者通过两根导电引线(16，17)支持，引线在灯泡的一端或两端通过一个(12)或通过两个气密密封口向外引伸，其特征在于：灯泡(2；10)的椭球形部分的外形是通过一个椭圆剖面(3)形成的，剖面的短半轴b是在垂直于纵轴，即垂直于灯泡(2；10)的旋转轴(RA)的位置上，其短半轴b长于灯泡(2；10)的最大半径R，即b＞R。
2.如权利要求1的白炽电灯，其特征在于：短半轴b的长度处于R＜b＜R+5·wr的范围以内，式中，R和wr代表灯泡的最大半径和旋转对称发光体的最大半径。
3.如权利要求2的白炽电灯，其特征在于：短半轴b的长度处于R+wr≤b＜R+3·wr的范围以内。
4.如权利要求1、2或者3的白炽电灯，其特征在于：灯(9)的外表面上涂有IR光反射涂层(14)，涂层覆盖灯泡(10)以及一个或二个封口(12)的一部分。
5.如权利要求1、2或者3的白炽电灯，其特征在于：椭圆剖面(3)的长半轴a的长度处于下列范围以内：Wl/2＜a＜3·wl，式中wl表示发光体(4；15)的长度。
6.如权利要求1、2或者3的白炽电灯，其特征在于：灯泡(10)至少在一端有灯颈(11)，后者要尽可能紧凑包围至少一根导电引线(16；17)，在灯泡一端的外侧经气密密封。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20040414 |
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| CX01 | Expiry of patent term |