DE2926854A1

DE2926854A1 - Reflektierende lampe

Info

Publication number: DE2926854A1
Application number: DE19792926854
Authority: DE
Inventors: Tomiyoshi Hirano; Michiyuki Sawada; Hidehiro Shinada
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1979-07-03
Publication date: 1980-01-17
Also published as: FI69940B; NL7905029A; NL179772C; US4315186A; FI792098A; FI69940C; NL179772B; DE2926854C2; JPS559309A

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel ο Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Möhlstraße 37 D-8000 München 80

Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

Dr.F/rm

_m 3. JUU 1973

TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA
Kawasaki / Japan

Reflektierende Lampe

909883/0834

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine reflektierende elektrische Lampe, insbesondere eine reflektierende elektrische Lampe vom Scheinwerfertyp, die ein hohes Farbwiedergabevermögen besitzt.

üblicherweise bedient man sich zu allgemeinen Beleuchtungszwecken Glühlampen oder fluoreszierender Lampen. Diese Lichtquellen lassen jedoch dann, wenn eine hohe Farbwiedergabe benötigt wird, wie dies beispielsweise bei Lichtquellen zur Beleuchtung von Schaufenstern der Fall ist, noch zu wünschen übrig. Nachteilig an fluoreszierenden Lampen ist beispielsweise, daß ihr warmes Licht und dergleichen trotz seiner weißen Farbe schwach, ihr kaltes Licht dagegen intensiv wiedergegeben wird. Es wurden bereits Versuche unternommen, diese Nachteile fluoreszierender Lampen durch Verbessern beispielsweise der Zusammensetzung des Leuchtstoffs zu eliminieren. Akzeptable Ergebnisse wurden jedoch bisher noch nicht erzielt.

Nachteilig an Glühlampen ist, daß sie wegen der Emission von gelblichen Lichtkomponenten ihr weißliches Licht nur schwach abstrahlen. Zur Verbesserung dieses Nachteils gelangten in der Praxis Glühlampen mit Kolben aus einem neodymhaltigen Glasmaterial zum Einsatz. Ein neodymhaltiges Glasmaterial absorbiert selektiv Licht einer Wellenlänge von 580 nm und in der Gegend von 580 nm, d.h. gelbliche Lichtkomponenten. Wenn also der Kolben einer Glühlampe mis einem solchen Glasmaterial hergestellt ist, absorbiert er die zahlreich in dem von Glühlampen emittierten Licht enthaltenen gelblichen Lichtkomponenten. Folglich erscheinen sämtliche Farben von durch das aus der Lampe emittiertem Licht beleuchteten Gegen-

909883/0834

ständen, einschließlich warmer und kalter Farbtöne, weißlicher Farbtöne und dergleichen sehr klar. Dies bedeutet, daß eine solche Glühlampe eine hohe Farbwiedergabe aufweist. Glühlampen eignen sich somit zum Beleuchten frischer Nahrungsmittel, wie Fische, Fleisch und Gemüse, sowie farbiger Gewebe.

Ein neodymhaltiges Glasmaterial besitzt jedoch die Eigenschaft, nicht nur die genannten gelblichen Lichtkomponenten, sondern auch Lichtkomponenten, deren Wellenlängen in die Grenze oder den Grenzbereich nahe der Wellenlänge zwischen Rotlicht und nahem Infrarotlicht fallen, Ein aus einem solchen Glasmaterial hergestellter Kolben erwärmt sich zwangsläufig stärker als ein aus einem üblichen Glasmaterial gefertigter Kolben.

Besonders Lampen, die zur Beleuchtung von frischen Nahrungsmitteln herangezogen werden, müssen die Frische der Nahrungsmittel eindrucksvoll hervorheben. Dies bedeutet, daß für solche Lampen eine hohe Beleuchtungsintensitat nötig ist, was einen großen Lichtstrom des Kolbens pro Flächeneinheit zur Folge hat. Hierdurch erhöht sich die Temperatur des Kolbens derart stark, daß aus dem Kolben Gase entweichen. Dieses Entweichen von Gasen verkürzt die Haltbarkeit des Kolbens. Zur Vermeidung einer derartigen Erhöhung der Kolbentemperatur muß die vorhandene Neodymmenge begrenzt werden. Diese Begrenzung wiederum ist das Limit für eine hohe Farbwiedergabe.

Schließlich ist Neodym sehr teuer, d.h. unter Verwendung von derart teures Neodym enthaltendem Glasmaterial hergestellte Lampen sind ebenfalls sehr teuer. Diese Kosten bilden die Grenze dafür, daß solche Lampen nicht weiter verbreitet sind.

+) zu absorbieren.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine reflektierende Lampe anzugeben, bei der ein übermäßiger Temperaturanstieg des Kolbens vermieden ist, die trotzdem eine ausreichende Farbwiedergabe ermöglicht und die schließlich mit geringeren Herstellungskosten behaftet ist.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine reflektierende Lampe mit einem Kolben mit einem Frontlinsenabschnitt und einem daran angeschmolzenen reflektierenden Spiegelabschnitt, wobei der Frontlinsenabschnitt aus einem neodymhaltigen Glasmaterial besteht und auf seiner Innenwandfläche mit einem ersten dünnen Film, der Infrarotstrahlen reflektiert und für sichtbares Licht durchlässig ist, beschichtet ist und der reflektierende Spiegelabschnitt aus einem neodymfreien Glasmaterial besteht und auf seiner Innenwandfläche mit einem zweiten dünnen Film, der sichtbares Licht reflektiert, beaufschlagt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Zeichnung im Querschnitt dargestellten reflektierenden Lampe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

Die reflektierende Lampe weist einen Kolben 1 mit einem trichterförmigen reflektierenden Spiegelabschnitt 2 und einem Frontlinsenabschnitt 3 auf. Der Abschnitt 2 ist an seinen Umfangskanten hermetisch an den Abschnitt 3 angeschmolzen. An ein Halsteil des reflektierenden Spiegelabschnitts 2 ist ein Lampenunterteil 4 befestigt. In dem Kolben 1 ist ein Glühfaden 5 vorgesehen. Ferner ist der Kolben 1 mit einem Inertgas, z.B. Argon, gefüllt.

Der reflektierende Spiegelabschnitt 2 ist durch Druckformen eines keine speziellen Zusätze enthaltenden üblichen Glas-

909883/0834

materials, z.B. eines Borsilicatglases, hergestellt. Die Innenwandfläche des reflektierenden Spiegelabschnitts 2 ist beispielsweise elliptisch ausgebildet und mit einem sogenannten kalten Spiegelfilm 6, der sichtbares Licht reflektiert und für IR-Strahlung durchlässig ist, beschichtet. Der Film 6 kann beispielsweise aus einem mehrschichtigen Interferenzfilm aus beispielsweise 4 Schichten MgF₂ Ge - MgF₂ - TiO₂ bestehen. Der Frontlinsenabschnitt 3 besteht aus einem neodymhaltigen Glasmaterial, beispielsweise einem übliche Bestandteile, wie SiO₂, B₂O, und dergleichen, sowie Neodymoxid (Nd₂O,) enthaltenden Borsilicatglas. Der in dem Borsilicatglas enthaltene Nd₂O,-Anteil beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glasmaterials, zweckmäßigerweise 0,5 bis 5,0, vorzugsweise 1,0 bis 2,5 Gew.-%. Das Neodym besitzt die Eigenschaft, selektiv gelbliche Lichtanteile, deren Wellenlängen auf oder in einen Bereich nahe 580 nm fällt, sowie Lichtanteile, deren Wellenlängen auf die oder in einen Bereich nahe der Wellenlängengrenze zwischen Rotlicht und dem nahen Infrarot fällt, zu absorbieren. Der Frontlinsenabschnitt 3 ist ähnlich dem reflektierenden Spiegelabschnitt 2 durch Druckformen hergestellt. Aq seiner Innenwandfläche ist eine Anzahl halbkugeliger Vorsprünge 7 zum Diffundieren des den Abschnitt 3 durchdringenden Lichts vorgesehen. Die Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts 3 ist mit einem dünnen Film 8, der sichtbares Licht durchläßt und Infrarotstrahlung reflektiert, beschichtet. Bei dem Film 8 kann es sich um einen sogenannten filmartigen EC-Überzug, beispielsweise einen dünnen Film, der durch Zusatz untergeordneter Mengen Sb, Sn und dergleichen zu einem Metallhalogenid, z.B. einem Sn-, In-und dergleichen Halogenid, hergestellt wurde, handeln. Aus dem Verbindungsteil zwischen den Abschnitten 3 und 2 sind die beim Verschmelzen

909883/0834

beider Abschnitte miteinander entstandenen Restspannungen entfernt.

Wenn bei einer reflektierenden Lampe des geschilderten Aufbaus das aus dem Glühfaden 5 emittierte Licht durch den Frontlinsenabschnitt 3 hindurchtritt, werden diejenigen Lichtanteile, deren Wellenlängen auf oder unter einen Bereich nahe 580 nm fallen, durch den Abschnitt 3 absorbiert. Dies führt zu einer relativen Erhöhung im bläulichen, grünlichen und rötlichen Lichtanteil der von der reflektierenden Lampe emittierten Lichtstrahlung. Eine Lampe gemäß der Erfindung läßt somit bläuliche, grünliche und rötliche Lichtanteile eindrucksvoll erscheinen, d.h. man erzielt mit einer Lampe gemäß der Erfindung eine höhere Farbwiedergabe.

Aus dem Glühfaden 5 wird ferner eine große Menge Infrarotstrahlung emittiert. Diese Strahlung wird durch den kalten Spiegelfilm 6 teilweise hindurchgelassen und nach außen bzw. nach rückwärts abgestrahlt. Ferner wird diese Strahlung durch den kalten Spiegelfilm 6 teilweise reflektiert. Die aus dem Glühfaden 5 direkt zum Frontlinsenabschnitt 3 emittierte Infrarotstrahlung und die durch den kalten Spiegelfilm 6 reflektierte Infrarotstrahlung werden durch den auf die Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts 3 aufgetragenen dünnen Film 8 größtenteils reflektiert und treffen dann auf den kalten Spiegelfilm 6 auf. Dabei treten sie durch diesen hindurch und werden auf diese Weise nach außen oder rückwärts abgestrahlt. Somit wird die Menge an Infrarotstrahlung, die im Frontlinsenabschnitt 3 absorbiert wird oder durch diesen hindurchtritt, stark verringert. Dies führt zu einer Verminderung des auf die Absorption der Infrarotstrahlung zurückzuführenden Temperaturanstiegs des Frontlinsenabschnitts 3·

909883/0834

- Ψ - 292685Α.

Da an der Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts 3 eine große Anzahl von Vorsprüngen zum Diffundieren der Lichtstrahlen vorgesehen ist, wird das durch den Abschnitt 3 hindurchtretende Licht zu einer diffusen Strahlung. Hierdurch wird verhindert, daß auf die beleuchtete Ebene ein Bild des Glühfadens 5 projiziert wird.

Die in dem den Frontlinsenabschnitt 3 bildenden Glasmaterial enthaltene Neodymmenge beträgt, berechnet als Nd₂O,, vorzugsweise 0,5 bis 5,0 Gew.-96.

Die Gründe dafür sind folgende: Wenn weniger als 0,5 Gew.-% Neodym vorhanden ist, ist die Absorption der gelblichen Lichtanteile im Abschnitt 3 unzureichend, was dazu führt, daß die erwartungsgemäß bei Anwesenheit von Neodym in dem Glasmaterial erreichbaren Ergebnisse sich nicht oder nur unzureichend einstellen. Bei Anwesenheit von mehr als 5,0 Gew.-% Neodym ist die Absorption der gelblichen Lichtanteile übermäßig groß, so daß die sonstigen Farbanteile, z.B. das Rot, zu ausgeprägt werden und die Lampe als Ganzes Licht einer unnatürlichen Farbe abstrahlt. Ferner ist bei Anwesenheit von mehr als 5,0 Gew.-% Neodym der Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem das Neodym enthaltenden Glasmaterial und dem den reflektierenden Spiegelabschnitt 2 bildenden, neodymfreien Glasmaterial zu groß, so daß das Zusammenschmelzen der beiden Abschnitte 2 und 3 Schwierigkeiten bereitet.

Bei der beschriebenen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe ist die Innenwandfläche des Abschnitts 2 mit einem sichtbares Licht^reflektierenden und für IR-Strahlung durchlässigen sogenannten kalten Spiegelfilm beschichtet. Bei einer reflektierenden Lampe niedriger Leistung, bei-

/10

spielsweise bei einer 60-W-Lampe, ist es jedoch auch möglich, als auf der Innenwandfläche des reflektierenden Spiegelabschnitts 2 aufgetragenen dünnen Film einen dünnen Film vorzusehen, der sichtbares Licht reflektiert und für IR-Strahlung nicht durchlässig ist. In anderen Worten gesagt, handelt es sich in einem solchen Falle um einen dünnen Film, der sowohl sichtbares Licht als auch Infrarotstrahlung reflektiert. Ein solcher dünner Film kann beispielsweise aus einem niedergeschlagenen oder abgelagerten Al-Film bestehen.

Bei einer solchen reflektierenden Lampe werden die vom Frontlinsenabschnitt 3 reflektierten Infrarotstrahlen wiederholt im Kolben reflektiert und nach und nach von der Kolbenwand absorbiert. Bei einer solchen Lampe werden die IR-Strahlen zusätzlich merklich gestreut und in dem reflektierenden Spiegelabschnitt 2 absorbiert, so daß die Temperatur des Frontlinsenabschnitts 3 nicht zu stark ansteigt. Auch in einem solchen Falle muß, damit die größtmögliche Menge der IR-Strahlung aus dem Kolben nach außen abgestrahlt wird und die Menge an verwendetem Neodym verringert werden kann, der reflektierende Spiegelabschnitt 2 aus einem neodymfreien Glasmaterial hergestellt sein.

An der Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts müssen nicht immer Vorsprünge vorgesehen sein.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist eine Dicke des kalten Spiegelfilms, des filmartigen EC-überzugs und des abgelagerten Al-Films von einigen zehn Mikron und dergleichen, vorzugsweise von 10 bis 30 um, ausreichend.

Wie bereits ausgeführt, werden bei der reflektierenden Lampe gemäß der Erfindung die in dem aus dem Glühfaden emittierten

909803/0834

Licht enthaltenen IR-Strahlen durch den auf die Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts aufgetragenen dünnen Film, der IR-Strahlung reflektiert und für sichtbares Licht durchlässig ist, reflektiert. Diese Strahlen treten dann entweder durch den reflektierenden Spiegelabschnitt nach außen oder sie werden gestreut und im gesamten Kolben absorbiert. Folglich läßt sich das Ausmaß der im Frontlinsenabschnitt absorbierten IR-Strahlung verringern, so daß der Temperaturanstieg des Frontlinsenabschnitts auf einem niedrigen Wert gehalten werden kann.

Dies führt dazu, daß sich Unannehmlichkeiten, z.B. ein Entweichen von Gasen, infolge des Temperaturanstiegs des Kolbens, eüninieren lassen. Damit einher geht eine Verlängerung der Lebensdauer der Lampe.

Da, wie bereits erwähnt, der Temperaturanstieg des Frontlinsenabschnitts auf einem niedrigen Wert gehalten werden kann, kann die Menge an in dem den Frontlinsenabschnitt bildenden Glasmaterial enthaltenem Neodym erhöht werden. Dadurch erreicht man eine ausreichend hohe Farbwiedergabe.

Da die Menge an aus der Lampe emittierter IR-Strahlung gering ist, wird bei der Beleuchtung von beispielsweise frischen Nahrungsmitteln deren Frischezustand nicht beeinträchtigt.

Da erfindungsgemäß zur Bildung des reflektierenden Spiegelabschnitts ein neodymfreies Glasmaterial verwendet wird, werden die aus dem Glühfaden emittierten IR-Strahlen sehr wirksam nach außen abgestrahlt. Auf diese Weise läßt sich ein Anstieg der Kolbentemperatur auf einem niedrigen Wert halten. Ferner läßt sich hierdurch die Menge an Neodym in

dem Glasmaterial verringern, so daB die Gestehungskosten der reflektierenden Lampe gesenkt werden können.

Schließlich bietet die erfindungsgemäße Ausbildung des Frontlinsenabschnitts aus einem neodymhaltigen Glasmaterial noch folgende Vorteile:

Der auf der Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts aufzutragende dünne Film 8 wird auf diesen Abschnitt erst aufgetragen, wenn er auf eine hohe Temperatur erhitzt ist. Da das neodymhaltige Glasmaterial IR-Strahlung absorbiert, läßt sich dieses Erhitzen sehr einfach gestalten. Dies hat zur Folge, daß sich auch der dünne Film 8 sehr einfach erzeugen läßt.

Bei einer reflektierenden Scheinwerferlampe, bei der der Frontlinsenabschnitt an den reflektierenden Spiegelabschnitt erst nach Herstellung der beiden Abschnitte angeschmolzen wird, kann erfindungsgemäß der dünne Film auf der Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts ohne Schwierigkeiten vor dem Verschmelzen der beiden Abschnitte hergestellt werden.

909883/0834;

Claims

PatentansBrüche

Reflektierende Lampe mit einem Kolben mit Frontlinsenabschnitt und einem reflektierenden Spiegelabschnitt, der auf seiner Innenwand mit einem lichtreflektierenden dünnen Film, der sichtbares Licht reflektiert und an den Frontlinsenabschnitt angeschmolzen ist, beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Frontlinsenabschnitt (3) aus einem neodymhaltigen Glasmaterial besteht und auf seiner Innenwandfläche mit einem Infrarotstrahlung reflektierenden dünnen Film (8), der Infrarotstrahlung reflektiert und sichtbares Licht durchläßt, beschichtet ist und daß der reflektierende Spiegelabschnitt (2) aus einem neodymfreien Glasmaterial besteht.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtreflektierende dünne Film für Infrarotstrahlung durchlässig ist.
3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahlung reflektierende dünne Film aus einem elektrisch leitfähigen Film besteht und der lichtreflektierende dünne Film aus einem kalten Spiegelfilm gebildet ist.
4. Lampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Film aus einem Sn- und/oder In-Halogenidfilm, der eine untergeordnete Menge Sb und/ oder Sn enthält, besteht und der kalte Spiegelfilm aus einem mehrschichtigen Interferenzfilm aus MgF₂-Ge-MgF₂-TiO₂ gebildet ist.

S09883/0834
5. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtreflektierende dünne Film die Fähigkeit zur Reflexion von Infrarotstrahlung besitzt.
6. Lampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahlung reflektierende dünne Film aus einem elektrisch leitenden Film besteht und der lichtreflektierende dünne Film aus einem abgelagerten Al-Film gebil det ist.
7. Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Film aus einem Sn- und/oder In-Halogenidfilm, der eine untergeordnete Menge Sn und/oder In enthält, gebildet ist.
8. Lampe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Neodymmenge, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glasmaterials, 0,5 bis 5,0 Gew.-% (berechnet als Nd₂O,) beträgt.
9. Lampe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorhandene Neodymmenge, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glasmaterials, 1,0 bis 2,5 Gew.-% (berechnet als Nd₂O₃) beträgt.
10. Lampe nach den Ansprüchen 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwandfläche des Frontlinsenabschnitts (3) zur Lichtdiffusion eine große Zahl von Vorsprüngen (7) vorgesehen ist.

909883/0834