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Beschreibung
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Glühfadenlampe Die Erfindung betrifft eine Glühfadenlampe mit einem
inneren, die Glühfadenanordnung umgebenden Glaskolben und einem den inneren Glaskolben
unter Bildung eines Zwischenraums im Abstand umschließenden äusseren Glaskolben.
Eine derartige Glühfadenlampe ist in der DE-OS 25 55 480 als wärmegedämmte Glühbirne
beschrieben, bei der der innere Glaskolben mit Edelgas gefüllt werden soll, während
der Zwischenraum zwischen den beiden Glaskolben mit verdünnter Luft gefüllt oder
vollständig evakuiert sein soll, so dass in dem Zwischenraum nur ein geringer oder
überhaupt kein Wärmeverlust durch Konvektion stattfindet. Beidiesen bekannten Glühbirnen
muß die Temperatur im inneren Glaskolben insgesamt relativ niedrig gehalten werden,
da der dünnwandige Glaskolben einer stark erhöhten Temperatur nicht standhalten
kann, insbesondere wegen der mit der Temperaturerhöhung verbundenen Ausdehnung des
Edelgases.
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Es ist auch bereits bekannt (Zeitschrift "La Recherche, Nr. 97, Febr.
1979, S. 198), bei Glühfadenlampen mit einem einzigen Glaskolben die Innenwand des
Glaskolbens mit einer reflektierenden Beschichtung zu versehen, welche Infrarotstrahlung
reflekdert, für sichtbares Licht jedoch durchlässig ist.
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Nachteilig an diesem bekannten Konzept ist es, dass erhebliche Konvektionswärmeverluste
auftreten, da die Aussenwand des einzigen Glaskolbens der bekannten Lampe mit der
Umgebungsluft unmittelbar
in Kontakt steht.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
bei einer Glühfadenlampe mit zwei ineinander geschachtelten Glaskolben eine optimale
Lichtausbeute dadurch zu erreichen, dass die Konvektions- und die Strahlungsverluste
auf ein 4minimum reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird bei einer Glühfadenlampe der eingangs beschriebenen
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der innere Glaskolben als dickwandiger
der .Ermespeicherung und Rückstrahlung dienender,in einem Innenraum die Glühfadenanordnung
eng umschliessender Kolben ausgebildet ist.
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Der entscheidende Vorteil der Glühfadenlampe gemäß der Erfindung besteht
darin, dass Energieverluste durch Wärmestrahlung und Wärmekonvektion weitgehend
vermieden werden, da der dickwandige innere Glaskörper einem erhöhten Innendruck
widerstehor. und einen grossen Teil der Wärmestrahlung zurückspiegeln kann, so dass
sich im Innenraum des inneren Glaskolbens eine sehr hohe Temperatur aufrechterhalten
läßt, die zu einer optimalen Lichtausbeute führt.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Innenraum
des inneren Glaskolbens über mindestens einen dem Druckausgleich dienenden,eng begrenzten
Verbindungskanal mit dem Zwischenraum zwischen den beiden Glaskolben verbunden ist,
da in diesem Fall die Temperatur und damit der Druck im Innenraum des inneren Glaskolbens
noch weiter erhöht werden kann.
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Ein eng begrenzter Verbindungskanal ermöglicht nämlich einen Druckausgleich,ohne
dass die Temperatur im Zwischenraum auf die Temperatur des Innenraums ansteigt.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wandung des inneren Glaskolbens mit
mehreren eng begrenzten, als Verbindungskanäle dienenden Öffnungen
versehen
ist.
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Der Wirkungsgrad läßt sich noch weiter verbessern, wenn die Wandung
des inneren Glaskolbens mit einer Metallarmierung versehen ist, insbesondere mit
einer Armierung aus Wolframfäden oder aus einem anderen hochtemperaturfesten Material,
da in diesem Fall das Material des inneren Glaskolbens so hoch erhitzt werden kann,
dass es teigig wird, ohne dass die Gefahr eines Zusammenfallens des inneren Glaskolbens
besteht, da dessen Formstabilität durch die korsettartig wirkende Armierung gewährleistet
ist.
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Für eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades stehen in Ausgestaltung
der Erfindung ferner folgende Möglichkeiten zur Verfügung; 1. ein Aufbau der Wandung
des inneren Glaskolbens aus Glas/ Quarzglaslamellen oder aus Glas/Quarzglasfibern;
2. der Zusatz von für Infrarotstrahlung absorbierenden Stoffen und, oder der Zusatz
von für Infrarotstrahlung reflektierenden Partikeln zum Material für den inneren
Glaskolben; 3. die Beschichtung der Innen- und4oder Aussenwand des inneren Glaskolbens
mit ein oder mehreren für Infrarotstrahlung reflektierenden Filter schichten (Vergütung)
und 4. Die Verwendung einer speziellen Glühfadenanordnung, wobei sich Glühfadenanordnungen
mit mindestens einem dicken Wolframfaden oder dergleichen, welcher aussen von einer
dünneren Wendel umschlungen wird, besonders bewährt haben.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend
anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen ängsschnitt durch eine bevorzugte
Ausführungsform einer Glühfadenlampe gemäß der Erfindung und Fig. 2 einen £uerschnitt
durch die Glühfadenlampe gemäß Fig. 1 längs der Linie 2-2 in dieser Figur.
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Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Glühfadenlampe gemäß der Erfindung,
welche äusserlich wie eine normale Glühbirne aussieht, sich davon jedoch dadurch
unterscheidet, dass ein innerer Glaskolben 10 vorgesehen ist, welcher unter Bildung
eines Zwischenraums 14 im Abstand von einem äusseren Glaskolben 12 umschlossen wird.
Der innere-Glaskolben 10 umgrenzt einen sehr kleinen Innenraum 16,in dem sich eine
Glühfadenanordnung 18 mit einer Wendel 20 und den Zuleitungen 22 befindet, von denen
die eine in üblicher Weise mit einem Mitelkontakt 24 der Glühfadenlampe verbunden
ist, während die andere mit einem üblichen Schraubkontakt 26 verbunden ist. Man
erkennt, dass bei der erfindungsgemäßen Glühfadenlampe die Glaskolbenanordnung mit
den Zuleitungen in üblicher Weise in einem Lampensockel mit den Kontakten 24, 26
gehaltert ist.
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Aus Fig. 1 wird deutlich, dass der innere Glaskolben 10 eine sehr
dicke Wandung aufweist, so dass der innere Glaskolben der Wärmespeicherung und -Rückstrahlung
dienen kann. Da der innere Glaskolben 10 die Glühfadenanordnung 18 sehr eng umschließt,
wird er während des Betriebes der Glühfadenlampe sehr heiß, so dass unter Umständen
dazu neigen könnte, sich zu verformen. Um dies zu verhindern, ist in die Wandung
des inneren Glaskolbens 10 eine Metallarmierung 28, insbesondere aus Wolframfäden,
eingebettet. Weiterhin ist die Wandung des inneren Glaskolbens 1Q mit Öffnungen
bzw. Verbindungskanälen 30 versehen, die einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum
16 und dem Zwischenraum 14 ermöglichen, wobei die Verbindungskanäle 30 jedoch so
eng sind, dass zwischen den Gasvolumina im
Innenraum 16 und im Zwischenraum
14 kein temperaturausgleich stattfinden kann.
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Die Wandung des inneren Glaskolbens 10 ist ferner auf ihrer Aussenseite
mit einer Beschichtung 32 versehen, welche nach Art einer Vergütung aufgebracht
werden kann und welche ein oder mehrere Filterschichten bildet, die für Wärme- bzw.
Infrarotstrahlung undurchlässig, für sichtbares Licht jedoch durchlässisind. Schließlich
ist die Innenwand des inneren Glaskolbens 10 derart unregelmäßig ausgebildet, dass
sich eine vergrößerte Innenwandfläche ergibt, die bereits als reine Grenzfläche
ein erhöhtes Reflexionsvermögen aufweist und die zur Erhöhung der Lichtausbeute
ebenfalls mit einer für Wärmestrahlung reflektierenden Filterschicht versehen kann.
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Die vorstehende Figurenbeschreibung macht deutlich, dass bei einer
Glühfadenlampe gemäß der Erfindung gleichzeitig praktisch alle Bedingungen erfüllt
werden können, die für eine optimale Lichtausbeute von wesentlicher Bedeutung sind,
wobei im einzelnen folgendes zu beachten ist: - je höher die Glühfadentemperatur,
umso besser die Lichtausbeute; - je dicker und kürzer der Glühfaden, umso länger
seine Betriebsdauer; - je kleiner die den Glühfaden umgebende Gasmenge ist, umso
geringer ist die Abkühlung desselben; - ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum
und dem Zwischenraum verhindert Schäden aufgrund eines Überdrucks im inneren Glaskolben;
wenn
man einen Gasbehälter in zwei Kammern unterteilt, die nur-über einen engen Verbindungskanal
miteinander verbunden ist, dann kann einerseits ein Druckaustausch stattfinden,
während andererseits die in der Innenkammer befindlichen Gase nur beschränkt in
die äussere Kammer bzw. den Zwischenraum gelangen können, wo sie sich abkühlen könnten;
die von dem inneren Glaskolben in Richtung auf die Glühfadenanordnung abgestrahlte
Wärme ist umso größer, je höher die Temperatur des inneren Glaskolbens ist, so dass
der Glühfaden zusätzlich umso stärker erwärmt wird und eine höhere Lichtausbeute
liefert; Glas und Quarzglas sind schlechte Wärmeleiter, so dass ein dickwandiger
innerer Glaskolben. eine gute Isolation des Zwiscilenraums gegenüber dem Innenraum
gewährleistet; Das Material des inneren Glaskolbens kann mit einer Armierung versehen
sein, die vorzugsweise aus Wolframfäden besteht, gegebenenfalls aber auch aus einem
geeigneten Keramikmaterial oder dergleichen bestehen könnte, an der das Glas auch
dann noch haftet, wenn es bereits mehr oder weniger flüssig geworden ist, wobei
die Kapillarität der Armierung von Bedeutung ist; je länger der Weg ist, den ein
Infrarotstrahl in einem für Infrarotstrahlung absorbierenden Medium durchlaufen
muß, umso stärker wird der Infrarotstrahl gedämpft; wenn die Glühdrahtanordnung
so ausgebildet ist, dass ein dünnerer längerer Wolframfaden ein oder mehrere dickere
und kürzere Wolframfäden umgibt, dann werden diese bei gleichem Speisestrom auf
eine viel höhere Temperatur erhitzt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Glühfadenlampe
einen inneren dickeren Wolframfaden aufweisen (ähnlich wie bei Niederspannungslampen
für beispielsweise 6 V), der von einem äusseren feineren Wolframfaden (ähnlich wie
bei Lampen für die normale Netzspannung von 110 bzw. 220 V) umgeben ist, wobei die
gesamte Glühfadenanordnung in einer möglichst kleinen Kammer angeordnet ist, die
durch eine dicke Glas/Quarzglas-Wand begrenzt ist,welche eine vergrößerte Innenfläche
aufweist, mit Filterschichten vergütet ist, die für Infrarotstrahlung undurchlässig
sind, und mit Wolframfäden armiert ist und derart fein gelocht ist, so dass nur
ein behinderter Gasaustausch zwischen dem Innenraum und dem Zwischenraum ermöglicht
wird. Die Filter schichten können dabei auf der Innenseite und auf der Aussenseite
der Wandung des inneren Glaskolbens vorgesehen sein, wobei der innere Glaskolben
noch von einem äusseren Glaskolben umgeben ist, der unter Hochvakuum verschlossen
sein kann.
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Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, eine zweischalige Glühfadenlampe
gemäß der Erfindung aussen mit einem dritten Glaskolben zu umschließen, wobei der
Zwischenraum evakuiert werden kann oder, ähnlich wie der Zwischenraum zwischen dem
inneren und dem zweiten Glaskolben, mit einem für Infrarotstrahlung reflektierenden
Gas, wie z. B. Gefüllt werden kann.
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Die Erfindung ist auch nicht auf die in der Zeichnung gezeigte "klassische"
Lampenform beschränkt, sondern kann im Gegenteil ebenfalls jegliche andere moderne
Form, wie zum Beispiel diejenige der modernen Jodlampen, besitzen.