DE102008051823A1

DE102008051823A1 - Glühlampe

Info

Publication number: DE102008051823A1
Application number: DE200810051823
Authority: DE
Inventors: Harald Kaps; Katja Kumpf; Reinhard Schäfer; Klaus Wittmann
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Offenbart wird eine Glühlampe, insbesondere Halogenglühlampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß und einem auf dem Lampengefäß angeordneten Interferenzfilter, das eine alternierende Abfolge einer Vielzahl optisch niedrig brechender Schichten und optisch hoch brechender Schichten aufweist, wobei das Interferenzfilter ein IRC-Schichtdesign aufweist und zusätzlich zu dem Interferenzfilter auf den Glaskolben ein Absorptionsfilter für eine Farbkonversion vorgesehen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Glühlampe, insbesondere Halogenglühlampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß und einer auf dem Lampengefäß angeordneten Beschichtung.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik beispielsweise der DE 699 11 539 sind Glühlampen, insbesondere Halogenglühlampen bekannt, die zur Effizienzsteigerung bzw. Energieeinsparung ein Interferenzfilter aufweisen, das Infrarotstrahlung reflektiert. Dazu werden Interferenzfilter mit abwechselnder Schichtfolge aus zwei oder mehr Materialien mit verschiedenen Brechungskoeffizienten eingesetzt, die dazu ausgelegt sind, Infrarotstrahlung, die von einer Glühwendel emittiert wird, in Richtung der Glühwendel zurück zu reflektieren, während sichtbares Licht transmittiert wird. Durch das Rückreflektieren der Infrarotstrahlung und den damit verbundenen Wärmetransfer wird die Menge der elektrischen Energie, die zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur der Glühwendel erforderlich ist, verringert.
Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind Interferenzfilter, die eine Veränderung der emittierten Farbtemperatur, die sich aus der Wendelgeometrie und der eingespeisten elektrischen Energie ergibt, bewirken, um die von der Glühlampe abgegebene Farbtemperatur in Richtung des gewünschten Farborts zu verschieben. Durch das Auf bringen solcher Beschichtungen kann beispielsweise erreicht werden, dass die Glühlampe kaltweißes oder warmweißes Licht abgibt.
Nachteilig an einer Kombination dieser Ansätze ist jedoch, dass beide Interferenzfilter nicht nacheinander auf einer Lampe aufgebracht werden können, da sich die jeweiligen Interferenzbedingungen gegenseitig stören, wodurch nur Farbänderung oder Effizienzsteigerung möglich ist.
Um sowohl die Effizienz, als auch die Farbe zu ändern, wurde deshalb im Stand der Technik auf den Lampenkolben ein farbneutrales und transparentes Infrarotreflektierbeschichtungsschichtsystem, im Folgenden IRC (infrared reflecting coating) System genannt, aufgebracht und auf einer Reflektorabdeckscheibe ein zusätzliches Farbkonversionsfilter, der die entsprechende Farbrichtung definiert.
Dies bedeutete für eine Standard-IRC-Beschichtung das Aufbringen von > 40 Schichtfolgen und das nochmalige Aufbringen von > 6 Interferenzschichten oder eines Absorptionsfilters auf die Abdeckscheibe für die Farbkonversion.
Dadurch war die Herstellung von effizienzgesteigerten und gleichzeitig farbkonvertierten Glühlampen sehr kostenintensiv. Aus einer vorveröffentlichten Anmeldung der Anmelderin ist auch eine effizienzgesteigerte Lampe bekannt, bei der ein neuartiges und erfindungsgemäßes Interferenzfilter beschrieben wird, dessen Schichtaufbau derart konzipiert ist, dass Farbkonversion und Infrarotreflexion erreicht werden.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass nur bestimmte Farben, nämlich gelb und blau, durch dieses Filter erzeugt werden können.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine effizienzgesteigerte Glühlampe mit einer beliebigen Farbtemperatur bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Glühlampe, insbesondere eine Halogenglühlampe, mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß und einem auf dem Lampengefäß angeordneten Interferenzfilter, das eine alternierende Abfolge einer Vielzahl optisch niedrig brechender Schichten und optisch hoch brechender Schichten aufweist, wobei auf das Interferenzfilter eine Absorptionsbeschichtung aufgebracht wird.
Vorzugsweise ist die Interferenzbeschichtung dazu ausgelegt, Infrarotstrahlung zu reflektieren, während die Absorptionsbeschichtung eine Farbkonversion bereitstellt.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Farbkonversion mittels eines eingefärbten Lampenkolbens bereit gestellt, wobei der eingefärbte Lampenkolben als Absorptionsfilter fungiert.
Prinzipiell ist es natürlich möglich, auch erst eine Absorptionsbeschichtung auf den Lampenkolben aufzubringen, da jedoch das Interferenzfilter sehr schichtdicken- und schichtfehlersensitiv ist, ist es günstig erst das Interferenzfilter und dann das Absorptionsfilter aufzubringen.
Das Interferenzschichtdesign besteht aus abwechselnd optisch hoch brechenden und optisch niedrig brechenden Schichtfolgen, wobei die gewünschten Filtereigenschaften durch die Anzahl der Schichtfolgen und die einzelnen Schichtdicken erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von Nb₂O₅ als hoch brechendes Schichtmaterial und SiO₂ als niedrig brechendes Schichtmaterial. Es ist jedoch auch möglich, alternative Materialien wie beispielsweise Titanoxid TiO₂, oder HfO₂ als hoch brechende Materialien oder ZrO₂ oder Al₂O₃ als niedrig brechende Materialien einzusetzen.

Ein beispielhaftes besonders bevorzugtes Interferenzfilter ist durch den folgenden Schichtaufbau definiert.

Schicht Nr. Glas	Schichtmaterial	Schichtdicke nm
1	Nb₂O₅	13H
2	SiO₂	33L
3	Nb₂O₅	116H
4	SiO₂	32L
5	Nb₂O₅	12H
6	SiO₂	314L
7	Nb₂O₅	12H
8	SiO₂	30L
9	Nb₂O5	107H
10	SiO₂	27L
11	Nb₂O₅	13H
12	SiO₂	341L
13	Nb₂O₅	16H
14	SiO₂	27L
15	Nb₂O₅	217H
16	SiO₂	21L
17	Nb₂O₅	16H
18	SiO₂	157L
19	Nb₂O₅	16H
20	SiO₂	21L
21	Nb₂O₅	190H
22	SiO₂	13L
23	Nb₂O₅	22H
24	SiO₂	170L
25	Nb₂O₅	14H
26	SiO₂	8L
27	Nb₂O₅	97H
28	SiO₂	39L
29	Nb₂O₅	10H
30	SiO₂	274L
31	Nb₂O₅	14H
32	SiO₂	27L
33	Nb₂O₅	91H
34	SiO₂	21L
35	Nb₂O₅	12H
36	SiO₂	145L
37	Nb₂O₅	18H
38	SiO₂	21L
39	Nb₂O₅	176H
40	SiO₂	13L
41	Nb₂O₅	27H
42	SiO₂	180L
43	Nb₂O₅	109H
44	SiO₂	176L
45	Nb₂O₅	110H
46	SiO₂	177L
47	Nb₂O₅	110H
48	SiO₂	175L
49	Nb₂O₅	109H
50	SiO₂	173L
51	Nb₂O₅	107H
52	SiO₂	86L
Luft

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Absorptionsschicht bei einem geeigneten Brechungsindex in das Schichtsystem des IRC Interferenzfilters über geeignete Wahl der Beschichtungsmaterialien und der Schichtdicke integriert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bestimmte Lichtanteile die Absorptionsschicht auf Grund von Reflexionen mehrfach passieren können und dadurch die Farbgebung beeinflussen. Dabei wird die Absorptionsschicht nicht optimiert auf das vorgeschaltete Interferenzfilter, sondern wird Bestandteil der Interferenzschicht. Dies ist möglich, da die Interferenzschichten aus geeigneten Kombinationen von optisch hoch und niedrig brechenden Materialien bestehen. Wenn das Material einer Absorptionsbeschichtung einen geeigneten Brechungsindex besitzt, ist es denkbar, dass dieses Material eines derjenigen ersetzt, das bisher in der Interferenzbeschichtung verwendet wurde. Hierfür muss die Schichtdicke geeignet zum vorliegenden Brechungsindex gewählt werden. Zusätzlich hat dieses ersetzende Material dann den Effekt, dass aufgrund der Absorptionseigenschaften auch noch die Farbtemperatur bzw. der Farbort der Lampe beeinflusst wird. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass innerhalb des Interferenzfilters (mit den Schichtabfolgen von beispielsweise absorbierende Schicht – „normale” Interferenzschicht – absorbierende Schicht – „normale” Interferenzschicht – etc.) die absorbierenden Schichten nicht nur einmal passiert werden (wie bei der Aufbringung der Absorptionsbeschichtung auf eine normale Interferenzschicht), sondern mehrfach. Die Absorption der Schicht muss dementsprechend verringert werden. Ist dagegen das IRC-Interferenzfilter dem Absorptionsfilter vorgeschaltet, kommt es nur am IRC-Interferenzfilter zu Reflexionen, während die Absorptionsschicht nur einmal passiert wird.
Besonders bevorzugt ist vorliegende Erfindung für eine Halogenglühlampe mit einem ellipsoidförmigen Lampengefäß, in dessen Brennpunkt die Glühwendel angeordnet ist. Dadurch besteht eine optimale Beeinflussung der Glühwendel, da alle reflektierten Infrarotanteile des emittierten Lichts direkt auf die Glühwendel zurückgeworfen werden, so dass die Menge der elektrischen Energie, die zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur der Glühwendel erforderlich ist, verringert werden kann.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die Glühwendel im allgemeinen in der Mitte des Lampengefäßes angeordnet ist, so dass möglichst viel reflektiertes Infrarotlicht von der Glühwendel aufgefangen werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine grafische Darstellung von Transmissionskurven der erfindungsgemäßen Interferenzbeschichtungen mit Farbkonversion im Vergleich.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt einen Vergleich der Transmissionskurven der erfindungsgemäßen Beschichtungen, wobei Graph 2 ein blau eingefärbtes Glas mit aufgebrachtem Interferenzfilter, Graph 4 eine Transmissionskurve eines gelb eingefärbten Glases mit Interferenzfilter und Graph 6 zum Vergleich die Transmissionskurve eines nur mit einer IRC Beschichtung ohne Farbkonversion versehenen Glases über einen Wellenlängenbereich zwischen 300 nm und 2200 nm zeigt.
Wie einem Vergleich der Transmissionskurven 2, 4 und 6 zu entnehmen ist, ist der Verlauf der Transmissionskurven wegen der IRC-Beschichtung im nahinfraroten Bereich identisch. Lediglich im visuellen Bereich zeigen die Figuren Unterschiede, wobei statt einer nahezu 100%igen Transmission, wie bei der Beschichtung nur mit IRC, die eingefärbten Gläser die zu erwartenden Absorptionsverhalten zeigen. Deutlich zu sehen ist auch, dass die hohe Transmissionsrate im visuellen Bereich abrupt bei Übergang in den nahinfraroten Bereich reduziert wird, damit die infrarote Wärmestrahlung dazu genutzt werden kann, die Glühwendel zu heizen.
Die Abweichungen in der Transmissionskurve der erfindungsgemäßen Beschichtungen 2 und 4 von der Standard-IRC-Beschichtung im visuellen Bereich sind auf die Transmission der gewünschten Wellenlängen, um die Farbkonversion bereitzustellen, zurückzuführen.
Offenbart wird eine Glühlampe, insbesondere Halogenglühlampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß und einem auf dem Lampengefäß angeordneten Interferenzfilter, das eine alternierende Abfolge einer Vielzahl optisch niedrig brechender Schichten und optisch hoch brechender Schichten aufweist, wobei das Interferenzfilter ein IRC-Schichtdesign aufweist, und zusätzlich zu dem Interferenzfilter ein Absorptionsfilter für eine Farbkonversion vorgesehen ist, wobei das Absorptionsfilter durch Einfärben des Lampengefäßes, Aufbringen einer extra Absorptionsbeschichtung oder Integrieren der Absorptionsbeschichtung in das Schichtdesign des Interferenzfilters ausgebildet sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 69911539 [0002]

Claims

Glühlampe, insbesondere Halogenglühlampe mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß und einem auf dem Lampengefäß angeordneten Interferenzfilter, das eine alternierende Abfolge einer Vielzahl optisch niedrig brechender Schichten und optisch hoch brechender Schichten aufweist, wobei das Interferenzfilter ein Schichtdesign aufweist, das eine hohe Reflektivität im nahinfraroten Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampengefäß zudem ein Absorptionsfilter aufweist, das eine Farbkonversion bereitstellt.
Glühlampe nach Anspruch 1, wobei das Lampengefäß eingefärbt ist.
Glühlampe nach Anspruch 1, wobei auf das Lampengefäß eine Absorptionsbeschichtung aufgebracht ist.
Glühlampe nach Anspruch 3, wobei die Absorptionsbeschichtung auf die Interferenzbeschichtung aufgebracht ist.
Glühlampe nach Anspruch 1, wobei die Absorptionsbeschichtung integral mit dem Schichtdesign des Interferenzfilters ausgebildet ist.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optisch hoch brechenden Schichten Nb₂O₅-, Ta₂O₅-, TiO₂- und/oder HfO₂-Schichten sind.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optisch niedrig brechenden Schichten SiO₂-, ZrO₂- und/oder Al₂O₃-Schichten sind.
Glühlampe nach Anspruch 7, wobei das Interferenzfilter für die Konversion nach blau folgende Schichtfolge aufweist: 13H, 33L, 116H, 32L, 12H, 314L, 12H, 30L, 107H, 27L, 13H, 341L, 16H, 27L, 217H, 21L, 16H, 157L, 16H, 21L, 190H, 13L, 22H, 170L, 14H, 8L, 97H, 39L, 10H, 274L, 14H, 27L, 91H, 21L, 12H, 145L, 18H, 21L, 176H, 13L, 27H, 180L, 109H, 176L, 110H, 177L, 110H, 175L, 109H, 173L, 107H, 86L wobei H eine hoch brechende Schicht und L eine niedrig brechende Schicht bedeutet.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glühlampe ein ellipsoidförmiges Lampengefäß aufweist.
Glühlampe nach Anspruch 9, wobei die Glühlampe eine Glühwendel aufweist, die im Brennpunkt des ellipsoidförmigen Lampengefäßes angeordnet ist.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Glühlampe ein zylinderförmiges Lampengefäß aufweist.
Glühlampe nach Anspruch 11, wobei die Glühlampe eine Glühwendel aufweist, die mittig in dem Lampengefäß angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Lampe mit einem Lampengefäß, wobei auf das Lampengefäß erst eine Interferenzbeschichtung, die eine Reflexion zum Nahinfrarotenbereich bereitstellt aufgebracht wird und auf die Interferenzbeschichtung eine Absorptionsbeschichtung, die eine Farbkonversion des von der Lampe angegebenen Lichtspektrums bereitstellt.
Verfahren zum Herstellen einer Lampe nach Anspruch 1 bis Anspruch 12.