DE102004016954A1

DE102004016954A1 - Reflektorlampe mit Halogenfüllung

Info

Publication number: DE102004016954A1
Application number: DE102004016954A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Andorfer; Axel Bunk; Frank Glöckler; Christoph Krieglmeyer
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-10-27
Also published as: CN1938817A; JP2007531966A; CA2562108A1; EP1733417A1; US20080106176A1; WO2005098907A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reflektorlampe, deren Lampengefäß (1) teilweise mit einer reflektierenden Beschichtung (6) versehen ist und eine Reflektorkontur aufweist. Die Beschichtung besteht zumindest aus zwei Schichten von hochwärmebeständigen Metallen, von denen eine erste möglichst gut reflektiert und die darüberliegende Schicht möglichst gut absorbiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflektorlampe mit Halogenfüllung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die europäische Patentschrift EP 0 495 194 B1 beschreibt eine Reflektorlampe, bestehend aus einem Reflektor, der beispielsweise von einer parabolischen oder ellipsoidförmigen Glaskalotte gebildet wird, und einer darin eingesetzten Halogenglühlampe, die in der optischen Achse des Reflektors angeordnet ist.

Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Reflektorlampe mit Halogenfüllung bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Reflektorlampe mit möglichst wenig Bauteilen und möglichst geringen Abmessungen anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Halogenglühlampe besitzt ein lichtdurchlässiges, insbesondere einseitig abgedichtetes Lampengefäß als einzigem Lampengefäß mit mindestens einer darin angeordneten Glühwendel. Ein Abschnitt des Lampengefäßes ist als Reflektor ausgebildet und mit einer lichtreflektierenden Beschichtung versehen. Im Vergleich zu einer konventionellen Reflektorlampe ist bei der erfindungsgemäßen Reflektorlampe die Reflektorkontur als Bestandteil des Lampengefäßes ausgebildet. Die bisher bei Halogenglühlampen übliche Glaskalotte der konventionellen Reflektorlampe ist nicht mehr notwendig, so dass eine Miniaturisierung ermöglicht wird. Die Reflektorlampe benötigt daher weniger Bauteile, ist kostengünstiger und besitzt erheblich geringere Abmessungen als die konventionellen Reflektorlampen auf Basis von Halogenglühlampen. Sie lässt sich anstelle der konventionellen Re flektorlampe zum Beispiel in Downlights einsetzen. Dadurch können entsprechend kleinere Öffnungen in der Zwischendecke verwendet werden. Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Halogenglühlampe betragen quer zu ihrer Längsachse vorteilhafterweise nur maximal 30 mm, bevorzugt sogar höchstens 20 mm.

Die üblichen Reflektorlampen verwenden als metallische Beschichtung vorzugsweise Aluminium, da dieses Material für alle Lichtwellenlängen einen hohen Reflexionsgrad besitzt. Während bei klassischen Glühlampen dieses Material auch für eine Beschichtung direkt auf dem Kolben geeignet ist, da die großen Abmessungen eine ausreichend geringe Wärmebelastung garantieren, stellt sich bei den viel kleineren Halogenglühlampen die Situation ganz anders dar. Es gibt kein geeignetes metallisches Material, das gleichzeitig einen ausreichend hohen Reflexionsgrad und ausreichend hohe Wärmebeständigkeit besitzt. Aus diesem Grund wurden bisher allenfalls sehr teure dichroitische Beschichtungen für IRC-Coatings für Halogenglühlampen eingesetzt. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die geeignete Kombination zweier Metallschichten gelöst. Die Schichten müssen wegen der aggressiven Halogenfüllung außen angebracht werden. Die erste Schicht ist reflektierend und besteht vorzugsweise aus hochwärmebeständigen Metallen wie Silber und/oder Rhodium. Dagegen ist beispielsweise Gold weniger gut geeignet. Aluminium ist überhaupt nicht geeignet, da es zu wenig wärmebeständig ist, so dass keine sinnvoll nutzbaren Lebensdauer bei den kleinen Kolbenabmessungen erzielt werden können da jedoch die zur Verfügung stehenden Metalle, die ausreichend wärmebeständig sind, nur mäßig gute Reflexionseigenschaften besitzen, ist eine zweite metallische Schicht notwendig, die auf die erste Schicht deckend aufgebracht wird. auch dieses Metall muss hochwärmebeständig sein, und die restliche, von der ersten Schicht nicht absorbierte Strahlung absorbieren. Als geeignete Materialen haben sich dafür vornehmlich Chrom und/oder Nickel gezeigt. Auf diese Weise wird ein Teil der Strahlung wieder in den Kolben zurücktransportiert und der für den Betrachter und das Umgebungsmaterial störende, in der ersten Schicht transmittierte Anteil der Strahlung beseitigt. Gleichzeitig schützen diese Materialien die empfindliche erste Schicht.

Bevorzugt wird sogar eine aus drei Schichten bestehende Beschichtung verwendet, weil es sich als zweckmäßig erwiesen hat, die metallischen Schichten bei den hohen Betriebstemperaturen derartiger Lampen gegen Oxidation zu schützen. Dafür eignet sich vor allem eine dichroitische siliziumhaltige Schicht, bevorzugt aus SiO₂ oder SiN.

Geeignete Schichtdicken für die erste Schicht liegen bei 150 bis 1200 nm, bevorzugt bei 400 bis 800 m. Geeignete Schichtdicken für die zweite Schicht liegen bei 20 bis 500 nm, bevorzugt bei 50 bis 250 m. Geeignete Schichtdicken für die dritte Schicht liegen bei 100 bis 800 nm, bevorzugt bei 400 bis 700 m.

Die Reflektorlampe besitzt vorteilhafterweise ein axialsymmetrisch bezüglich einer Längsachse ausgebildetes, einseitig abgedichtetes Lampengefäß, wobei die mindestens eine Glühwendel in der Längsachse angeordnet ist und der als Reflektor ausgebildete Abschnitt des Lampengefäßes ein sich an das abgedichtete Ende des Lampengefäßes anschließender, ringförmiger Abschnitt ist, dessen Ringachse mit der Längsachse identisch ist. Dadurch wird das von der axial ausgerichteten Glühwendel generierte Licht vorwiegend in axialer Richtung, entgegengesetzt zu dem abgedichteten Ende des Lampengefäßes gelenkt. Gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist der als Reflektor ausgebildete Abschnitt des Lampengefäßes parabolisch oder als Freifläche geformt, wobei die Rotationsachse des Paraboloids oder der Freifläche in der Längsachse angeordnet ist und der Scheitel des Paraboloids oder der Freifläche dem abgedichteten Ende des Lampengefäßes zugewandt ist, um eine gebündelte, in Richtung der Längsachse des Lampengefäßes gerichtete Lichtabstrahlung zu erzielen. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Lampengefäß außerhalb seines abgedichteten Endes ellipsoidförmig gestaltet und der als Reflektor ausgebildete Abschnitt umfasst im wesentlichen eine Halbschale des ellipsoidförmigen Lampengefäßes. Vorzugsweise erstreckt sich die als Reflektor ausgebildete Halbschale des Ellipsoids von dem abgedichteten Ende des Lampengefäßes bis zum entgegengesetzt dazu angeordneten Ende des Lampengefäßes. Dadurch wird eine Bündelung des Lichts in Richtungen quer zur Längsachse des Lampengefäßes erzielt. Die Glühwendel ist vorteilhafterweise vollständig von dem beschichteten Bereich des Lampengefäßes umschlossen, um einen möglichst großen Anteil des emittierten Lichts in die gewünschte Richtung zu reflektieren. Vorteilhaft wird eine Glühwendel mit möglichst geringen Abmessungen verwendet, um ihre optischen Abbildungseigenschaften der einer Punktlichtquelle anzunähern. Die Länge des lichtemittierenden Teils der Glühwendel beträgt daher vorteilhaft maximal 5 mm und ihr Außendurchmesser ist vorteilhafte maximal 3 mm.

Das abgedichtete Ende des Lampengefäßes ist mit einem Stiftsockel, oder mit einem separaten Sockel bestückt. Vorteilhaft ist er selbst als Sockel ausgebildet, um möglichst geringe Abmessungen zu gewährleisten und die Anzahl der Bauteile möglichst gering zu halten.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halogenglühlampe in schematischer Darstellung;
2 Eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halogenglühlampe in schematischer Darstellung;
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Niedervolt-Halogenglühlampe, die an einer Spannung von 12 Volt betrieben wird und eine elektrische Leistungsaufnahme von ca. 20 bis 50 Watt besitzt. Diese Lampe besitzt ein gläsernes, einseitig abgedichtetes Lampengefäß 1. Das abgedichtete Ende 2 des Lampengefäßes 1 ist als GY6,35-Sockel ausgebildet. Das Lampengefäß 1 ist axialsymmetrisch bezüglich seiner Längsachse A-A ausgebildet. Innerhalb des Lampengefäßes 1 ist eine axial ausgerichtete Glühwendel 3 angeordnet, deren Enden elektrisch leitend mit jeweils einem der aus dem Sockel herausragenden Kontaktstifte 4, 5 verbunden sind. Die Glühwendel 3 besitzt einen Außendurchmesser von 2,27 mm und ihr lichtemittierendes Gewickel eine Länge von 4,19 mm. Der sich unmittelbar an das als Sockel ausgebildete abgedichtete Ende 2 anschließende Abschnitt 11 des Lampengefäßes 1 besitzt im wesentlichen die Form eines Rotationsparaboloids, dessen Rotationsachse mit der Längsachse A-A des Lampengefäßes 1 identisch ist. Der paraboloidförmige Abschnitt 11 des Lampengefäßes 1 ist auf seiner äußeren Oberfläche mit einer Silberschicht 6 versehen, die einen relativ hohen Lichtreflexionsgrad besitzt. Die restliche Strahlung wird in einer anschließenden Chromschicht absorbiert. Zum Schutz der metallischen Schichten ist darauf eine SiO₂-Schicht aufgebracht. Das vom Sockel 2 abgewandte Ende 12 des Lam pengefäßes 1 ist als abgeflachte Kuppe ausgebildet und verschließt die Lichtaustrittsöffnung des paraboloidförmigen Abschnitts 11 des Lampengefäßes 1. Die abgeflachte Kuppe 12 ist lichtdurchlässig und mit keiner Beschichtung versehen. Der lichtemittierende Teil der Glühwendel 3 ist vollständig von dem paraboloidförmigen Abschnitt 11 des Lampengefäßes 1 umgeben, so dass sie in der Darstellung der 1 durch die Beschichtung 6 vollständig verdeckt ist. Die Glühwendel 3 wurde in der schematischen Darstellung der 1 trotzdem abgebildet, obwohl sie normalerweise in der Seitenansicht der 1 nicht sichtbar wäre. Die maximale Querabmessung der Reflektorlampe beträgt lediglich 16 mm. je nach Wattage kann der Durchmesser noch deutlich kleiner sein, bis hinab zu 6 bis 10 mm.
Die 3 zeigt die Lampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ohne den Sockel 2. In dieser Figur ist die Form des Lampengefäßes 1 detailgetreuer dargestellt als in der schematischen 1.
Der mit der lichtreflektierenden Beschichtung 6 versehene, parabolische Abschnitt 11 des Lampengefäßes 1 ist über einen eingeschnürten Halsbereich 13, der ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen ist, mit dem als Quetschfuß 14 ausgebildeten abgedichteten Ende des Lampengefäßes 1 verbunden. Der Quetschfuß 14 ist nach der Sockelung der Lampe in dem Sockel 2 (1) angeordnet. Der Halsbereich 13 besitzt einen Innendurchmesser von 4 mm und einen Außendurchmesser von 6 mm. Er besitzt damit geringere Querabmessungen als der parabolische Abschnitt 11 des Lampengefäßes 1. In dem Halsbereich 13 verlaufen zwei Stromzuführungsdrähte 31, 32 für die Glühwendel 3, die jeweils über eine in dem Quetschfuß 14 eingebettete Molybdänfolie 15, 16 mit einem der Kontaktstifte 4, 5 elektrisch leitend verbunden sind. Details der Glühwendel 3 und ihrer Stromzuführungsdrähte 31, 32 sind in der Offenlegungsschrift DE 44 20 607 beschrieben. Die lichtreflektierende Beschichtung 6 erstreckt sich deswegen über den Halsbereich 13, um eine störende Lichtemission in diesem Bereich zu verhindern. Die Beschichtung 6 besteht auch hier aus einer Silberschicht, die unmittelbar auf der äußeren Oberfläche des Lampengefäßes 1 angeordnet ist, einer auf der Silberschicht aufgebrachten Chromschicht und einer auf der Chromschicht angeordneten SiO₂-Schicht. Die Silberschicht dient als Reflektor, während die Chromschicht die Lichtundurchlässigkeit der Gesamtschicht gewährleistet. Die SiO₂-Schicht dient zum Schutz der beiden Metallschichten.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Niedervolt-Halogenglühlampe, die an einer Spannung von 12 Volt betrieben wird und eine elektrische Leistungsaufnahme von ca. 10 bis 35 Watt besitzt. Diese Lampe besitzt ein gläsernes, einseitig abgedichtetes Lampengefäß 1'. Das abgedichtete Ende 2' des Lampengefäßes 1' ist als G4-Sockel ausgebildet. Das Lampengefäß 1' ist axialsymmetrisch bezüglich seiner Längsachse B-B ausgebildet. Innerhalb des Lampengefäßes 1' ist eine axial ausgerichtete Glühwendel 3' angeordnet, deren Enden elektrisch leitend mit jeweils einem der aus dem Sockel herausragenden Kontaktstifte 4', 5' verbunden sind. Die Glühwendel 3' besitzt einen Außendurchmesser von 2,17 mm und ihr lichtemittierendes Gewickel eine Länge von 3,95 mm. Der sich unmittelbar an das als Sockel ausgebildete abgedichtete Ende 2' anschließende Abschnitt des Lampengefäßes 1 besitzt im wesentlichen die Form eines Rotationsellipsoids, dessen Rotationsachse mit der Längsachse B-B des Lampengefäßes 1' identisch ist. Die große Halbachse des Ellipsoids liegt ebenfalls in der Längsachse B-B des Lampengefäßes 1'. Eine erste Halbschale 11'a des ellipsoidförmigen Abschnitts des Lampengefäßes 1 ist auf seiner äußeren Oberfläche mit einer lichtundurchlässigen Silberschicht 6' versehen, die einen hohen Lichtreflexionsgrad besitzt. Die anderen Halbschale 11'b des ellipsoidförmigen Abschnitts des Lampengefäßes 1' ist lichtdurchlässig ausgebildet und besitzt keine Beschichtung. Die Längsachse B-B des Lampengefäßes 1' verläuft innerhalb der Trennungsebene zwischen beiden Halbschalen 11'a, 11'b. Das Verhältnis zwischen dem beschichteten und dem unbeschichteten Teil der Oberfläche des ellipsoidförmigen Bereiches des Lampengefäßes 1' kann aber auch auf einen beliebigen anderen Wert zwischen 40% und 60% eingestellt werden. Hier wird als Material der Beschichtung eine erste reflektierende Schicht mit Rhodium, eine zweite abdeckende Schicht mit Nickel sowie eine Schutzschicht aus Siliziumnitrid verwendet.
Die maximalen Abmessungen der Lampe quer zur Längsachse betragen bei beiden Ausführungsbeispielen 16 mm.

Claims

Reflektorlampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß (1; 1') als einzigem Gefäß, das eine Lampenachse definiert, und mit mindestens einer innerhalb des Lampengefäßes (1; 1') angeordneten Glühwendel (3; 3'), dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (11; 11'a) des Lampengefäßes (1; 1') als Reflektorkontur geformt ist, wobei sich im einzigen Lampengefäß eine halogenhaltige Füllung befindet und wobei zumindest der als Reflektorkontur ausgebildete Abschnitt außen mit einer reflektierenden Beschichtung (6; 6') aus zwei Metallen versehen ist.
Reflektorlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querabmessung des Lampengefäßes senkrecht zur Lampenachse höchstens 30 mm beträgt, insbesondere höchstens 20 mm.
Reflektorlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Beschichtung eine aus drei Schichten aufgebaute Beschichtung (6; 6') auf der äußeren Oberfläche des Lampengefäßes (1; 1') ist, mit einer ersten metallischen, hochwärmebeständigen, reflektierenden Schicht, einer zweiten metallischen, hochwärmebeständigen, abdeckenden Schicht und einer nichtmetallischen Schutzschicht auf beiden metallischen Schichten.
Reflektorlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste metallische Schicht aus Silber und/oder Rhodium besteht.
Reflektorlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der ersten Schicht zwischen 150 und 1200 nm beträgt.
Reflektorlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite metallische Schicht aus Chrom und/oder Nickel besteht.
Reflektorlampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der zweiten Schicht zwischen 20 und 500 nm beträgt.
Reflektorlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid besteht.
Reflektorlampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Schutzschicht zwischen 100 und 800 nm beträgt.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abgedichtete Ende (2; 2') des Lampengefäßes (1; 1') als Sockel ausgebildet ist oder einen Sockel trägt.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Glühwendel (3; 3') vollständig von dem als Reflektorkontur ausgebildeten Abschnitt (11; 11') des Lampengefäßes (1; 1') umschlossen ist.