DE202009008919U1

DE202009008919U1 - Halogenglühlampe

Info

Publication number: DE202009008919U1
Application number: DE202009008919U
Authority: DE
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2009-06-29
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2019-06-30

Abstract

Halogenglühlampe, bei welcher die Wendel in mindestens zwei Segmente aufgeteilt ist, die über ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, dass die Lampe für Netzspannung ausgelegt ist, wobei jedes Segment der Wendel von einem ellipsoidförmigen Glaskolben oder Glaskolbenteilen umgeben ist, welche mit einer das IR reflektierenden Beschichtung versehen sind, und die einzelnen Wendelsegmente jeweils darin nur an den Enden fixiert sind und wobei das Wendelsegment axial im zugehörigen Kolben angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Halogenglühlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Halogenglühlampe sind insbesondere mit IRC beschichtet. Sie sind insbesondere für den Betrieb an Mittelvolt bis Hochvolt (HV) mit typisch 80 bis 250 V gedacht.
Stand der Technik
Aus der Literatur sind zahlreiche Ausführungsbeispiele für Netzspannungs-Lampen mit einer das Infrarot reflektierenden Interferenzbeschichtung bekannt.
Zu erwähnen sind Konstruktionen, bei denen die Wendel in der Achse eines Zylinders aufgespannt ist, dessen Außenwände mit einer das Infrarot reflektierenden Interferenzbeschichtung versehen sind. In US-B 7 242 138 werden z. B. die Segmente einer Hochvolt-Wendel, welche in einer Noppenlampe aufgespannt werden, von zylindrischen Röhren umschlossen, welche auf der Außenseite mit einer das Infrarot reflektierenden Schicht versehen sind. In DE-A 10 2005 019113 werden die Kolbenwände einer Netzspannungslampe in Noppentechnik so geformt, dass die einzelnen Wendelschenkel sich in guter Näherung auf der Achse eines Zylinders befinden. Vom Markt bekannt sind doppelseitig gequetschte Halogenlampen, bei denen sich die Wendel in der Achse des zylinderförmigen Lampenkolbens befindet, dessen Außenwand mit einer das Infrarot reflektierenden Schicht versehen ist, siehe z. B. Zeichnung in WO 2007/010462 .
Der Effizienzzuwachs mittels IRC lässt sich noch weiter steigern, wenn die Kolbenwand nicht zylindrisch, sondern ellipsenförmig ausgebildet ist. Bekannt sind Halogenlampen, bei denen sich die Wendel auf der Achse eines als Rotationsellipsoid ausgelegten Lampengefäßes befinden. Meist verwendet man doppelseitig gequetschte Kolben. Aber auch die Verwendung von einseitig gequetschten Kolben ist möglich; dann benötigt man zur Aufspannung der Wendel in der Achse des ellipsoidförmigen Kolbens ein Gestell. Die genannten Konstruktionen sind bisher nur für Lampen mit einer Betriebsspannung bis zu ca. 130 V vom Markt bekannt. Das wesentliche Charakteristikum dieser Lampen ist, dass bei Ihnen die Wendel nur an den Enden fixiert wird, so dass eine Unterbringung der Wendel in einem einzigen ellipsoidförmigen Lampenkolben problemlos möglich ist.
Für Lampen, die auf höhere Betriebsspannungen von mindestens 200 V ausgelegt sind, muss die dann viel längere und aus dünnerem Draht bestehende Wendel zusätzlich an mindestens einem Punkt stabilisiert werden, weil anderenfalls die Gefahr des Wendeldurchhangs besteht, der zu einer drastischen Verringerung der Effizienzsteigerung führt. In DE-A 10 2008 063 623.1 (noch unveröffentlicht) wird z. B. eine Halogenglühlampe vorgeschlagen, bei der die in der Achse eines ellipsoidförmigen Lampenkolben befestigte Wendel an ein bis zwei Punkten durch Wendelhalter fixiert wird. Allen bisher bekannten Lösungen dieser Art ist gemeinsam, dass die Wendel in einem einzigen, ellipsoid-förmigen Kolben untergebracht ist. In EP 562871 wird die Wendel in einem ellipsoidförmigen Kolben über am Kolben angeschmolzene Wendelhalter stabilisiert. In DE-A 102008032167.2 (noch unveröffentlicht) werden für jedes Wendelsegment extra Ellipsoide geformt, die sich jedoch überschneiden und nicht die volle Oberfläche nutzen.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halogenglühlampe bereitzustellen, die hohe Effizienz erzielt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Wenn die Wendel an einem oder mehreren Punkten durch Halter fixiert werden muss, so bietet sich die Option an, jedes der durch die Fixierung an einzelnen Punkten entstehenden Wendelsegmente in einem separaten, ellipsoidförmigem Lampenkolben unterzubringen. Gedanklich entspricht dies der Reihenschaltung von mehreren auf niedrigere Betriebsspannung ausgelegten Lampen, wobei die Summe der Betriebsspannungen der gesamten Betriebsspannung entspricht. Entsprechend addieren sich die Leistungen der einzelnen Lampen zur Gesamtleistung. Z. B. lässt sich eine 240 V 100 W Lampe, bei der die in einem ellipsoidförmigen, beschichteten Lampenkolben in der längeren Achse aufgespannte Wendel mit einem Wendelhalter fixiert ist, alternativ auch als Reihenschaltung zweier 120 V 50 W Lampen realisieren. Dabei ist in jeder dieser 120 V 50 W Lampen die Wendel ebenfalls in der Achse eines ellipsoidförmigen, beschichteten Lampenkolben untergebracht, wobei aber dabei kein Wendelhalter mehr benötigt wird.
Die Anzahl der benötigten Wendelhalter ergibt sich dabei aus der den Anforderungen hinsichtlich der Maintenance an das System. Ziel ist es, durch die Wendelhalter den Wendeldurchhang so weit zu minimieren, dass die Maintenance des Systems die Anforderungen erfüllt. Jeder Wendelhalter führt allerdings, insbesondere durch die Wärmeableitung zum Halter hin und durch eine Verstärkung der Transporterscheinungen im Temperaturgradienten nahe des Halters, zu einer Verringerung der Lampengüte (d. h. der Effizienz bei vorgegebener Lebensdauer bei sonst gleichen Randbedingungen). Man möchte daher die Anzahl der Wendelhalter auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Anzahl der benötigten Wendelhalter ergibt sich somit aus den Anforderungen hinsichtlich der Maintenance. Den hier beschriebenen Ausführungsformen liegt die Alternative zu Grunde, dass die Anzahl der die Wendel umgebenden ellipsoidförmigen Kolben so groß gewählt wird, dass die Anzahl der die Lampengüte reduzierenden Fixierungspunkte der Wendel durch die Anforderungen hinsichtlich der Maintenance gegeben sind. Müssen z. B. für eine hinreichende Fixierung der Wendel über die Lebensdauer zwei Wendelhalter verwendet werden, d. h. zerfällt die Wendel in drei Segmente, so wird die Lampe als Reihenschaltung von drei Kolben mit jeweils auf ein Drittel der Betriebsspannung bzw. -leistung ausgelegter Wendel realisiert, wobei jeweils jedes Wendelsegment von einem ellipsoidförmigen Lampenkolben umgeben ist. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Ausführungsformen ist, dass zur Minimierung der Endenverluste an der Schnittstelle zwischen zwei solchen „Teillampen” bevorzugt keine vakuumdichten Glas-Metall-Übergänge, sondern die Endenverluste reduzierende Konstruktionen mit Halter angewendet werden. Zur Verdeutlichung siehe das einfache Beispiel in 1. Gezeigt wird in 1.a. zunächst die prinzipielle Reihenschaltung von zwei zweiseitig gequetschten Lampen. Zur Minimierung der Endenverluste wird diese einfache Reihenschaltung durch eine Konstruktion ersetzt, bei der die die beiden Teillampen direkt aneinandergesetzt sind, wobei sich im Übergangsbereich keine Folienquetschung oder gar zwei Folienquetschungen befinden, sondern die Wendeln der beiden Teillampen direkt aneinander gesetzt sind. Statt dessen kann auch eine durchgehende Wendel verwendet werden, die im Übergangsbereich durch einen Haltering fixiert ist, siehe 1b.
Zusammenfassend liegt den hier beschriebenen Ausführungsformen der folgende Gedanke zugrunde:
Erstens ist die Wendel statt durch eine einzige, „große”, durch mehrere, „kleinere” ellipsoidförmige, mit einer das IR reflektierenden Beschichtung versehenen Kolben umgeben, wobei sich die Anzahl der „kleineren” Kolben aus der Anzahl der ohnehin zur Erreichung der Maintenance – Anforderungen notwendigen Halter ergibt. Es gilt also, dass die Anzahl der ellipsoidförmigen Kolben gleich der Anzahl der erforderlichen Wendelhalter plus einer zusätzlich ist.
Zweitens sollen die Schnittstellen zwischen den einzelnen Kolben bevorzugt nicht als vakuumdichte Einschmelzungen ausgeführt werden, sondern es sollen die Endenverluste reduzierende Konstruktionen verwendet werden, gekennzeichnet meist durch stromführende Elemente mit größerem Durchmesser und damit geringem Widerstand.
Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der Verwendung nur eines einzigen, „großen”, ellipsoidförmigen Kolbens liegt in:

– der Einsparung von Füllgas wegen des kleineren Lampenvolumens.
– der Möglichkeit der Anwendung größerer Fülldrücke wegen des kleineren Kolbendurchmessers (höhere Berstdruckfestigkeit). Dies führt zu einer größeren Lampengüte.
– der Vermeidung der Rückreflexion von IR-Strahlung auf die kälteren Teile der Wendel, welche durch Halter fixiert sind.
– der Vermeidung von Abschattungseffekten durch Halter.

Diese Vorteile überwiegen gewisse nachteilige Effekte gegenüber der Ausführungsform mit nur einem einzigen, „großen” Kolben. Insbesondere ist dies der vergleichsweise größere Anteil der die Wendel umgebenden Kolbenfläche, der nicht zur Rückreflexion des IR genutzt werden kann, sowie ggf. eine gegenseitige Abschattung der einzelnen ellipsoidförmigen Kolbenteile.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
1 eine Halogenglühlampe in Seitenansicht, die das Prinzip der Reihenschaltung verdeutlicht;
2 eine Halogenglühlampe in Draufsicht mit mehreren Kolben;
3 eine Halogenglühlampe mit zwei Teilkolben;
4 eine Halogenglühlampe mit zwei getrennten Innenkolben, abgedichtet (4a) und offen (4b);
5 eine Halogenglühlampe mit gewinkelter Verbindung;
6 eine Halogenglühlampe mit zwei getrennten Teilkolben;
7 eine Halogenglühlampe mit einem Kolben und Noppen;
8 eine Halogenglühlampe mit einem Kolben und speziellem Wendelhalter.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel einer Halogenglühlampe 1 zeigt 1. Sie hat einen ersten Kolben 2, der mit IRC beschichtet (3) ist und linear in Reihe daran gesetzt befindet sich ein zweiter gleichartiger Kolben 4, der ebenfalls beschichtet (5) ist. Ein erstes Wendelsegment 6 befindet sich axial im ersten Kolben 2, ein zweites 7 axial im zweiten Kolben 4. die beiden Kolben sind über ein Verbindungsstück 8 miteinander verbunden. Beide Kolben sind zweiseitig verschlossen und haben Quetschungen 9.
2 zeigt in Draufsicht eine Lampe mit Außenkolben 11, bei der drei separate Innenkolben 12 verwendet werden, die parallel zueinander angeordnet sind. Sie sind elektrisch gesehen in Reihe hintereinandergeschaltet.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei der die Lampe 1 zwei axial hintereinander liegende Teilkolben 15 und 16 aufweist, die jeweils mit IRC beschichtet (nicht dargestellt) sind. Eine erste Quetschung 9 findet sich am Beginn des ersten Teilkolbens, eine zweite Quetschung 19 findet sich am Ende des zweiten Teilkolbens. Die Verbindung zwischen den beiden Teilkolben ist ein zylindrischer Abschnitt 20, in den ein Haltering 21 eingepasst ist, der ein ungewendeltes Verbindungsteil 8 zwischen den beiden Wendelsegmenten 6 und 7 haltert und zentriert, wie es dem Grunde nach an sich bekannt ist.
4 zeigt zwei in Reihe geschaltete doppelseitig gequetschte IRC-beschichtete Innenkolben 22, welche im Außenkolben 23 einer Allgebrauchslampe untergebracht sind. In diesem Falle sind die Endenverluste relativ groß, weil insgesamt vier Einschmelzungen 24 dazu beitragen. Zur Reduzierung der Endenverluste ist die Verbindung der zwei Innenkolben 22 über eine durchgehende, massive Verbindung ohne Einschmelzungen ausgeführt. Dabei wird axial in einem Außenkolben ein Haltestab hochgezogen. Dafür kann ein ohnehin notwendiges Pumprohr verwendet werden. Zwei Halteclips sind oben und unten am Halterohr bzw. Haltestab befestigt. Am Halteclip gehen zwei Arme quer zur Achse zu den Quetschungen der Innenkolben. Dort sind Halteringe um die Quetschungen geführt, die an den Armen befestigt sind.
5 zeigt einen Innenkolben 25, bei dem zwei Teilkolben 26 über ein abgewinkeltes Verbindungsteil 27 jeweils an einem offenen Ende 28 einander verbunden sind. Das andere Ende ist wie an sich bekannt gequetscht 29. Im Verbindungsteil 27 sind drei Halteringe 24 zur Fixierung des Verbindungsstücks 8 des Leuchtkörpers angebracht.
6a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer einseitig gequetschten Halogenlampe 30 mit zwei in Reihe geschalteten Innenkolben 31 und Wendelhalter 32. Durch Verwendung einer Gestell-Konstruktion mit Balken 33 werden die Wen delsegmente 6 und 7 von zwei axial hintereinanderliegenden Innenkolben 31 jeweils auf der Achse dieser ellipsoidförmigen Innenkolben zentriert. Die Innenkolben sind mit Glaspropfen 35 abgedichtet. Am Balken 33 ist ein konventioneller Wendelhalter 32 befestigt, der das Verbindungsstück 8 zwischen den beiden Wendelsegmenten fixiert. Die Rückführung 36 ist ebenfalls im Balken 33 fixiert. Der Außenkolben 37 ist mit einer Quetschung mit zwei Folien versehen, wie an sich bekannt, und damit einem Sockel 38 versehen.
In 6b wird ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei der um die im Innenkolben 31 einer großvolumigen Lampe aufgespannten Wendelsegmente 6 und 7 IRC-beschichtete, halbellipsoidförmige Schalen so angebracht ist, dass die IR-Strahlung auf das Wendelsegment zurück reflektiert wird. Die Beschichtung ist mit einer MgF₂-Schutzschicht versehen, um eine Reaktion des Füllgases mit der Beschichtung zu vermeiden. Am Ende der Schalen sitzen Teil-Pfropfen 39, die das Ende offen lassen. Das gesamte System ist mit einem halogenhaltigen Füllgas gefüllt. Innerhalb der die Wendel umgebenden Schalen läuft der übliche Halogenkreislauf ab. Wegen der teilweise offenen Pfropfen 39 gelangen nur wenig Wolframhalogenide in den Raum zwischen den die Wendel umgebenden Halbschalen und den Außenkolben 37. Bei niedrigen Leistungen kann der Außenkolben sogar aus Weichglas ausgelegt werden, ohne dass das Halogen mit der Kolbenwand reagiert. Nachteilig bei dieser Bauform ist, dass die Betriebsdrücke aufgrund des großen Kolbendurchmessers vergleichsweise gering sind. Die beiden Innenkolben” können auch nebeneinander angeordnet werden.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem einzigen Kolben 40, der jedoch eine Einschürung 41 besitzt, so dass zwei Teilkolben 42, die elliptisch geformt sind und IRC-beschichtet sind (nicht dargestellt), axial hintereinander sitzen. Die Rückführung 43 ist in der Einschnürung 41 gehaltert. Ebenso ist das Verbindungsteil 8 zwischen zwei leuchtenden Segmenten 6 und 7 des Leuchtkörpers in der Einschnürung 41 fixiert. Dies geschieht auf an sich bekannt Weise, insbesondere durch eine Noppe oder zwei separate Noppen 44 (wie schematisch gezeigt) im Bereich der Einschnürung. Derartige Noppen sind beispielsweise im Prinzip aus EP-B 446 458 vorbekannt.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem einzigen Kolben 40, der jedoch eine Einschürung 41 besitzt, so dass zwei Teilkolben 42, die elliptisch geformt sind und IRC-beschichtet sind, axial hintereinander sitzen. Die Rückführung 43 ist der Einschnürung durch eine Kröpfung 45 eingepasst, so dass sie an der Wand locker gehaltert ist. Ebenso ist das Verbindungsteil 8 zwischen zwei leuchtenden Segmenten 6 und 7 des Leuchtkörpers in der Einschnürung 41 fixiert. An der Verbindungsstelle zwischen den zwei Teilkolben sind die Gestellteile durch Noppen oder wie hier gezeigt durch einen Wendelhalter 46 fixiert, der sich im Bereich der Einschnürung locker abstützt. Die gesamte Rückführung 43 besitzt einen so großen Draht-Durchmesser, dass die ohmschen Verluste vernachlässigbar sind.
Grundsätzlich werden möglichst nur zwei Einschmelzungen ?? verwendet, so dass die Güteverluste nicht größer sind als bei der Verwendung eines Mittelhalters; d. h. der Wendel wird Wärme entzogen am Austritt aus der Quetschung, an der Befestigung am Gestell, und an der Noppe zwischen den beiden Wendelsegmenten.
Analog sind Reihenschaltungen von mehreren IRC-beschichteten Teilkolben möglich, welche in verschiedenen Geometrien angeordnet sein können.
Die Halogenglühlampe weist eine IRC-Beschichtung o. ä. auf. Der Leuchtkörper ist in leuchtende Wendelsegmente unterteilt, die über nichtleuchtende Verbindungsteile verbunden sind. Jedem Segment ist ein eigener ellipsoidartiger Kolben zugeordnet. Dieser ist oft ein Teilkolben oder ein Innenkolben in einem Außenkolben. Die Beschichtung, die IR-reflektierenden wirkt, muss nicht unbedingt aus einem mehrschichtigen, dielektrischen Interferenzsystem bestehen. Der Ausdruck ellipsoidisch meint auch Teilausschnitte davon, insbesondere ellipsoidische Tonnenkörper o. ä. oder Formen die ellipsoid-ähnlich sind. Wichtig ist, dass die Segmente darin axial zentriert sind. Die Beschichtung ist in den Figuren nicht extra eingezeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 7242138 B [0003]
- DE 102005019113 A [0003]
- WO 2007/010462 [0003]
- DE 102008063623 A [0005]
- EP 562871 [0005]
- DE 102008032167 A [0005]
- EP 446458 B [0032]

Claims

Halogenglühlampe, bei welcher die Wendel in mindestens zwei Segmente aufgeteilt ist, die über ein Verbindungsstück miteinander verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, dass die Lampe für Netzspannung ausgelegt ist, wobei jedes Segment der Wendel von einem ellipsoidförmigen Glaskolben oder Glaskolbenteilen umgeben ist, welche mit einer das IR reflektierenden Beschichtung versehen sind, und die einzelnen Wendelsegmente jeweils darin nur an den Enden fixiert sind und wobei das Wendelsegment axial im zugehörigen Kolben angeordnet ist.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die einzelnen Wendelsegmente in voneinander separierten Kolben befinden, so dass sich die Gesamtlampe als Reihenschaltung mehrere einzelner Innenkolben auffassen lässt
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen den einzelnen Wendelsegmenten durch massive Gestellteile bzw. durchgehende Wendeln mit Haltern unter Verzicht auf Folieneinschmelzungen so ausgelegt sind, dass die Endenverluste verringert werden.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Teilkolben über jeweils ein Verbindungsteil aneinandergesetzt sind, wobei ein Halterungsmittel im Bereich des Verbindungsteils ansetzt.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr abgedichtete Innenkolben in einem Außenkolben über einen zentralen Haltestab gehaltert sind.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teilkolben an den einander zugewandten Enden offen sind und über ein abgewinkeltes Verbindungsteil miteinander verbunden sind.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Innenkolben über ein Balkengestell in einem Außenkolben gehaltert sind, wobei ein Wendelhalter ein Verbindungsteil, das zwischen den beiden Innenkolben sich erstreckt, haltert.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teilkolben über eine Einschnürung miteinander verbunden sind, wobei ein Verbindungsteil zwischen Wendelsegmenten und die Rückführung in der Einschnürung fixiert sind.
Halogenglühlampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung durch mindestens eine Noppe erfolgt.
Halogenglühlampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung durch mechanische Hilfsmittel, insbesondere Kröpfung und/oder Wendelhalter erfolgt.