DE112011103550T5

DE112011103550T5 - Elektrische Glühbirne für Fahrzeugscheinwerfer mit neuer Glühfadengeometrie

Info

Publication number: DE112011103550T5
Application number: DE112011103550T
Authority: DE
Inventors: Agnes Mezeine Fudala; Zoltan Bako
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-08-01
Also published as: WO2012054164A1; KR20140007334A; CN103155096A; JP2013540342A; JP6176727B2; US20120098407A1; US8581492B2

Abstract

Es ist eine Glühwendel (100) für eine Glühlampenanordnung geschaffen. Die Glühwendel enthält eine wendelförmige Wicklung, die sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse (102) zwischen einem ersten Ende (104) und einem zweiten Ende (106) erstreckt. Die Glühwendel enthält ferner eine Wicklung, die ein erstes Steigungsverhältnis (h/d) an dem ersten und dem zweiten Ende und ein anderes zweites Steigungsverhältnis entlang eines Zwischenabschnitts (108) aufweist, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende befindet.

Description

HINTERGRUND ZU DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Glühlampe, insbesondere eine Glühwendelstruktur mit einer anderen Geometrie. Die Glühwendelstruktur findet besondere Anwendung in Fahrzeugscheinwerfern oder -frontlichtern, obwohl erkannt wird, dass ausgewählte Aspekte in verwandten Anwendungen, bei denen Probleme mit der Kontrasterhöhung des Grenzbereiches auftreten, Anwendung finden können.
Die US-Offenlegungsschrift Nr. 2006/0038471 und die US-Patentschrift Nr. 7,456,558 offenbaren Glühfäden von Glühlampen mit unterschiedlichen Steigungsverhältnissen, die an entgegengesetzten Enden des Glühfadens festgelegt sind, um die Leuchtdichte an der Hell/Dunkel-Grenze des Abblendlichts zu erhöhen. Das Steigungsverhältnis ist durch die folgende Gleichung dargestellt: PR = h/d worin:

PR: = Steigungsverhältnis
d: = Durchmesser des Glühdrahtes
h: = Abstand zwischen benachbarten Wendelwindungsachsen

Selbst angesichts der jüngsten Fortschritte fehlt in der Industrie weiterhin ein Glühfaden mit einer nützlichen Geometrie zur Erreichung einer hohen Leuchtdichte in dem Bereich der Hell/Dunkel-Grenze des Abblendlicht-Fahrzeugscheinwerfers, wo eine gute Ausleuchtung erwünscht ist.
KURZBESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine Glühwendel für eine Glühlampenanordnung eine wendelförmige Wicklung, die sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt. Die Wicklung weist ein erstes Steigungsverhältnis an dem ersten und dem zweiten Ende und ein anderes zweites Steigungsverhältnis entlang eines Zwischenabschnitts, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten befindet, auf.
In einer Ausführungsform der Offenbarung ist eine erste Wendelsteigung geringer als eine zweite Wendelsteigung.
In einer noch weiteren Ausführungsform der Offenbarung weist die Wendel im Wesentlichen den gleichen Durchmesser an dem ersten und dem zweiten Ende sowie einen kleineren Durchmesser entlang des Zwischenabschnitts auf.
Ein Verfahren zur Bildung einer Glühwendel für eine Glühlampe enthält ein Bereitstellen einer wendelförmigen Wicklung, die einen Zwischenabschnitt aufweist, der sich zwischen einem ersten und einem zweiten Ende entlang einer Längsachse befindet. Das Verfahren enthält ferner ein Schaffen eines ersten Steigungsverhältnisses an dem ersten und dem zweiten Ende und eines anderen zweiten Steigungsverhältnisses an dem Zwischenabschnitt.
Ein primärer Vorteil, der durch die Glühwendel für eine Glühlampe erzielt wird, ist die Fähigkeit, die maximale Leuchtdichte des Fahrzeugfrontscheinwerfers um einen Heißstellenbereich herum zu erhöhen.
Ein weiterer Vorteil, der durch die Glühwendel für eine Glühlampe erzielt wird, ist die Fähigkeit, die maximale Leuchtdichte des Fahrzeugscheinwerfers durch Veränderung der Glühfadengeometrie zu erhöhen.
Ein noch weiterer Vorteil, der durch die Glühwendel für eine Glühlampe erzielt wird, ist die Fähigkeit, neue wettbewerbsfähige Produkte in den Kraftfahrzeug-Ersatzteilmarktsegmenten mit einer erhöhten Leuchtdichte und ohne die Notwendigkeit, eine gesamte Scheinwerferanordnung ersetzen zu müssen, zu verkaufen.
Noch weitere Merkmale und Vorteile der Glühwendel für eine Glühlampe werden durch Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung offenkundiger.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Glühwendel gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Glühwendel gemäß einer zweiten Ausführungsform
3 zeigt eine Seitenansicht einer Halogenglühlampe für Kraftfahrzeuge.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die aktuelle erfindungsgemäße Glühwendel erreicht eine höhere Leuchtdichte in Fahrzeugscheinwerfern oder -frontlichtern, indem sie die Geometrie der Wendel in einer im Vergleich zu der derzeitigen Technologie anderen Weise verändert. In einer beispielhaften Ausführungsform weist der Glühfaden höhere Steigungsverhältnisse an den Enden und ein geringeres Steigungsverhältnis in dem Mittel- oder Zwischenbereich zwischen den Enden auf, um eine Erhöhung der Leuchtdichte des Fahrzeugscheinwerfers zu ermöglichen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Glühfaden einen gleichmäßigen Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen in der Mitte aufweist. Ferner weist der Glühfaden eine kontinuierlich zunehmende Steigung oder kontinuierlich zunehmende Steigungsverhältnisse von dem Zwischenbereich in der Richtung der beiden Enden des Glühfadens auf.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Glühfaden einen vergrößerten Durchmesser an beiden Enden und einen kleineren Durchmesser in dem Mittel- oder Zwischenbereich zwischen den Enden auf, um die maximale Leuchtdichte des Fahrzeugscheinwerfers zu erhöhen. Somit weist der Glühfaden vorzugsweise einen gleichmäßigen Wendeldurchmesser in dem Mittelbereich mit einem kontinuierlich steigenden Durchmesser von dem Mittelbereich in der Richtung der beiden Enden des Glühfadens auf. In dieser Ausführungsform kann entweder das Wendelsteigungsverhältnis in einer ähnlichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform variiert werden, oder der Glühfaden kann einen gleichmäßigen Abstand zwischen zwei benachbarten vollen Windungen aufweisen. Die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind insbesondere für Lampen mit axial oder quer ausgerichteten Glühwendeln geeignet.
Eine erste und eine zweite beispielhafte Glühwendel 100, 200 gemäß der vorliegenden Offenbarung sind in den 1 bzw. 2 veranschaulicht. Die Glühwendeln 100, 200 sind z. B. aus Wolframdraht. Der Glühdraht kann einen beliebigen geeigneten Querschnitt aufweisen, obwohl die gewöhnlich verwendeten Querschnitte der Glühwendel typischerweise kreisförmig, elliptisch, quadratisch oder rechteckig sind.
Die Glühwendel 100 gemäß der ersten Ausführungsform (1) enthält eine wendelförmige Wicklung, die sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse 102 zwischen einem ersten Ende 104 und einem zweiten Ende 106 erstreckt. Die Wendelwicklung weist ein erstes Steigungsverhältnis an dem ersten und dem zweiten Ende 104, 106 auf. Ein anderes zweites Steigungsverhältnis ist entlang eines Zwischenbereichs oder Mittelabschnitts 108 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 104, 106 vorgesehen. Mit der oben angegebenen Formel für das Steigungsverhältnis (PR = h/d) kann das Steigungsverhältnis für das erste und das zweite Ende 104, 106 für eine beispielhafte Ausführungsform z. B. 2,2 und allgemein 1,8–2,5 betragen. Das Steigungsverhältnis für den Zwischenabschnitt 108 für eine beispielhafte Ausführungsform kann z. B. 1,4 und allgemein 1,1–1,7 betragen. Natürlich wird von einem Fachmann verstanden, dass diese Bereiche lediglich beispielhaft sind und gegenüber herkömmlichen Anordnungen eine erhöhte Leuchtdichte zur Folge haben.
Die erste Wendelsteigung weist weniger Windungen pro Zoll (tpi, turns per inch) als die zweite Wendelsteigung auf. Die erste Wendelsteigung, die an dem ersten und zweiten Ende 104, 106 für eine beispielhafte Ausführungsform festgelegt ist, kann wenigstens 45 Windungen pro Zoll (tpi) und im Allgemeinen weniger als etwa 70 Windungen pro Zoll (tpi), z. B. etwa 60 Windungen pro Zoll (tpi) aufweisen. Die zweite Wendelsteigung, die an dem Zwischenabschnitt 108 für eine beispielhafte Ausführungsform festgelegt ist, kann z. B. wenigstens etwa 50 Windungen pro Zoll (tpi) und im Allgemeinen etwa 100 Windungen pro Zoll (tpi), z. B. etwa 70 Windungen pro Zoll (tpi) aufweisen. Die beispielhafte Glühwendel 100 weist im Wesentlichen den gleichen Durchmesser D an dem ersten und zweiten Ende 104, 106 sowie entlang des Zwischenabschnitts 108 auf. Der Durchmesser D für eine beispielhafte Ausführungsform kann z. B. 1,1 mm und im Allgemeinen etwa 1,0–1,3 mm betragen, obwohl ein Fachmann erkennen wird, dass andere Abmessungen verwendet werden können, ohne dass von dem Umfang und Ziel der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
Eine Seitenansicht einer Glühwendel 200 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist in 2 veranschaulicht. Die Glühwendel 200 ist eine gewendelte Wicklung, die sich im Wesentlichen entlang der Längsachse 202 zwischen einem ersten Ende 204 und einem zweiten Ende 206 erstreckt. Ein anderes zweites Steigungsverhältnis ist entlang eines Zwischenabschnitts 208 zwischen dem ersten und zweiten Ende 204, 206 festgelegt. Das erste und das zweite Steigungsverhältnis rühren insbesondere von wenigstens unterschiedlichen Durchmessern an den Enden in Bezug auf den Zwischenbereich her. In der veranschaulichten Ausführungsform steigt der Durchmesser zunehmend in Richtung jedes (Endes), (während) die Glühwendel von dem Mittelbereich 208 aus axial verläuft. D. h., in 2 weist die Glühwendel 200 einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser D₂ entlang der axialen Länge L₂ auf, um ein Steigungsverhältnis 200 zu definieren, das sich von den Steigungsverhältnissen 204, 206 entlang der axialen Erstreckung L₁, L₃ an dem ersten und dem zweiten Ende unterscheidet. Das erste Ende, das zweite Ende und der Zwischenabschnitt 204, 206 bzw. 208 definieren jeweils in etwa ein Drittel L₁, L₂, L₃ der Gesamtlänge L der beispielhaften Glühwendel 200 entlang der Längsachse 202.
3 veranschaulicht eine Glühlampe, beispielsweise eine Fahrzeuglampe 300. Die Fahrzeuglampe 300 ist eine Halogenglühlampe mit einer Hülle oder einem Außenkolben 382, die bzw. der auf einem Sockel 384 fixiert ist. Die Hülle 382 ist aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet und enthält häufig einen verdunkelten Bereich 386, um blendendes Licht von dem Scheinwerfer zu begrenzen. Die Hülle 382 umschließt eine Glühfadenstruktur 388, die eine der Glühfadenstrukturen 100 oder 200 sein kann, wie sie in Verbindung mit der beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht und beschrieben sind. Die Glühfadenstruktur ist mit Zuleitungsdrähten 392, 394 mechanisch und elektrisch verbunden, indem sie z. B. an diese angeschweißt ist, so dass ein langlebiger und funktionssicherer Betrieb der Lampe 300 ermöglicht wird. Es sollte erkannt werden, dass derartige Lampen, z. B. Halogenglühlampen, die als die Lampen von Kraftfahrzeugen verwendet werden, für einen Fachmann auf dem Gebiet allgemein bekannt sind und für ein umfassendes und vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung keiner weiteren Beschreibung bedürfen.
Der Offenbarungsgegenstand ist unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden. Natürlich werden anderen beim Lesen und Verstehen der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Veränderungen einfallen. Es besteht die Absicht, dass die Offenbarung derart aufgefasst werden soll, dass sie all derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst.
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

US 2006/0038471 [0002]
US 7456558 [0002]

Claims

Glühwendel für eine Glühlampenanordnung, die aufweist: eine wendelförmige Wicklung, die sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt, wobei die Wicklung ein erstes Steigungsverhältnis an dem ersten und dem zweiten Ende und ein anderes zweites Steigungsverhältnis entlang eines Zwischenabschnitts, das sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende befindet, aufweist.
Glühwendel nach Anspruch 1, wobei die erste Wendelsteigung kleiner ist (weniger Wicklungen pro Zoll (tpi) aufweist) als die zweite Wendelsteigung.
Glühwendel nach Anspruch 2, wobei die Wendel im Wesentlichen den gleichen Durchmesser an dem ersten und dem zweiten Ende aufweist.
Glühwendel nach Anspruch 3, wobei die Wendel im Wesentlichen den gleichen Durchmesser entlang des Zwischenabschnitts wie an dem ersten und dem zweiten Ende aufweist.
Glühwendel nach Anspruch 4, wobei die erste Wendelsteigung ungefähr 60 Windungen pro Zoll (tpi) beträgt.
Glühwendel nach Anspruch 5, wobei die zweite Wendelsteigung ungefähr 100 tpi beträgt.
Glühwendel nach Anspruch 1, wobei ein erster und ein zweiter Wendelabschnitt unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Glühwendel nach Anspruch 7, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser.
Glühwendel nach Anspruch 8, wobei der Zwischenabschnitt einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweist.
Glühwendel nach Anspruch 8, wobei der Durchmesser des ersten und des zweiten Endes zunehmend steigt, während die Spule entlang der Längsachse von dem Zwischenabschnitt aus verläuft.
Glühwendel nach Anspruch 1, wobei das erste Ende, das zweite Ende und der Zwischenabschnitt jeweils in etwa ein Drittel einer Gesamtlänge der Wendel entlang der Längsachse definieren.
Verfahren zur Bildung einer Glühwendel für eine Glühlampe, das aufweist: Bereitstellen einer wendelförmigen Wicklung, die einen Zwischenabschnitt aufweist, der sich zwischen einem ersten und einem zweiten Ende entlang einer Längsachse befindet; Schaffen eines ersten Steigungsverhältnisses an dem ersten und dem zweiten Ende; und Schaffen eines anderen zweiten Steigungsverhältnisses an dem Zwischenabschnitt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Schritte zur Schaffung der Steigungsverhältnisse ein Schaffen einer ersten Wendelsteigung an dem ersten und dem zweiten Ende und einer unterschiedlichen zweiten Wendelsteigung an dem Zwischenabschnitt enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schritte zur Schaffung der Steigungsverhältnisse ein Schaffen, dass die erste Wendelsteigung (in Windungen pro Zoll) kleiner als die zweite Wendelsteigung ist, enthalten.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner ein Aufrechterhalten eines im Wesentlichen konstanten Durchmesser entlang des ersten und des zweiten Endes und des Zwischenabschnitts aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Schritte zur Schaffung der Steigungsverhältnisse ein Schaffen eines von einem Durchmesser des Zwischenabschnitts unterschiedlichen ersten Durchmessers an dem ersten und dem zweiten Ende enthält.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Schritte zur Schaffung der Steigungsverhältnisse an dem ersten und dem zweiten Ende und dem Mittelabschnitt entlang der Längserstreckung der Spule im Wesentlichen gleich eingeteilt sind.
Glühlampe, die aufweist: eine äußere Hülle; und einen innerhalb der äußeren Hülle eingeschlossenen Glühfaden, wobei der Glühfaden eine wendelförmige Wicklung aufweist, die sich im Wesentlichen entlang einer Längsachse zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt, wobei die Wicklung ein erstes Steigungsverhältnis an dem ersten und dem zweiten Ende und ein anderes zweites Steigungsverhältnis entlang eines Zwischenabschnitts, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende befindet, aufweist.
Lampe nach Anspruch 19, wobei die Wendel den gleichen Durchmesser an dem ersten und dem zweiten Ende und entlang des Zwischenabschnitts aufweist.
Lampe nach Anspruch 19, wobei das erste Wendelsteigungsverhältnis kleiner ist (weniger Windungen pro Zoll (tpi) aufweist) als das zweite Wendelsteigungsverhältnis.
Lampe nach Anspruch 19, wobei die Durchmesser des ersten und des zweiten Endes während des Verlaufs der Wendel entlang der Längsachse von dem Mittelabschnitt aus zunehmend steigen.