DE3033182A1

DE3033182A1 - Gluehfaden fuer eine gluehlampe

Info

Publication number: DE3033182A1
Application number: DE19803033182
Authority: DE
Inventors: Jack Great Neck N.Y. Brett
Original assignee: Duro Test Corp
Current assignee: Duro Test Corp
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1980-09-03
Publication date: 1981-04-02
Also published as: JPS5682564A; GB2059153A; US4283653A; GB2059153B; MX153291A; FR2465312B3; CA1164520A; FR2465312A1

Description

Be sch re ibung

Die Erfindung betrifft einen Glühfaden für eine Glühlampe.

Bei herkömmlichen Glühlampen wird ein Glühfaden aus einem hochschmelzenden Material beispielsweise aus unlegiertem oder legiertem Wolfram verwandt, das elektrisch erhitzt wird. Bei einer Temperatur, bei der der Glühfaden glüht oder über einer derartigen Temperatur liefert der Glühfaden Energie im sichtbaren Wellenbereich und im infraroten Wellenbereich. Bei einer typischen Glühlampe wird die Infrarotenergie als Wärmeverlust von der Lampe abgestrahlt. Glühfaden für Glühlampen haben im allgemeinen die Form einer schraubenförmigen Wendel in einer Ausführung als Einzelwendel oder als Doppelwendel und sind entweder U-förmig oder langgestreckt in einer horizontalen oder vertikalen Anordnung angebracht.

Es sind bereits Glühlampen vorgeschlagen worden, die. einen Infrarotstrahlung reflektierenden Überzug in Verbindung mit einem optisch geformten Kolben verwenden, um die Infrarotenergie zum Glühfaden zurückzureflektieren. Die vom Glühfaden aufgenommene Energie erhöht seine Arbeitstemperatur und setzt daher die Energiemenge herab, die zum Erhitzen des Glühfadens auf seine Arbeitstemperatur erforderlich ist. Das führt zu einer Abnahme der Gesamtenergiemenge, die durch die Lampe verbraucht wird, während dieselbe Lichtmenge abgegeben wird, was zu einer Energieersparnis führt.

Bei der Auslegung des Glühfadens für· eine herkömmliche Glühlampe spielt die reflektierte und zurückgeführte Infrarotstrahlung keine Rolle bei den Überlegungen zur Ausbildung des Glühfadens. Bei der Auslegung eines derartigen Glühfadens für herkömmliche Lampen müssen gewöhnlich nur Parameter wie die Arbeitsspannung, die Arbeitsleistung, der erforderliche Lichtstrom pro Leistung (Lumen pro Watt), die Arbeitstemperatur und die gewünschte

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Lebensdauer spezifiziert werden. Daraus wird der Widerstand des Glühfadens berechnet und wird der Glühfaden aufgebaut.

Es hat sich herausgestellt, daß herkömmliche Glühfäden beispielsweise Doppelwendelglühfäden für Lampen mit einer Leistung von 100 Watt oder weniger ungeeignet für eine Glühlampe sind, die einen Strahlung reflektierenden Überzug verwendet. Derartige Glühfäden haben ein relativ großes Verhältnis zwischen der Länge und dem Durchmesser von beispielsweise etwa 19:1 bei einem Glühfaden für eine Leistung von 100 Watt, so daß aufgrund der großen Länge ein großer Temperaturgradient zwischen dem mittleren Teil des Glühfadens und seinen Enden auftritt. Dieser Gradient begrenzt die Lebensdauer des Glühfadens auf diejenige Lebensdauer, die für den heißen mittleren Teil charakteristisch ist, während er gleichzeitig die Lichtausbeute auf einen Wert begrenzt, der für den tieferen mittleren Temperaturwert des Glühfadens charakteristisch ist. Der Temperaturgradient ist wesentlich geringer in einer nicht Infrarotlicht reflektierenden Lampe, wo er die Beziehung zwischen der Lichtausbeute und der Lebensdauer nicht wesentlich ändert.

Bei der Ausbildung des Glühfadens für eine Glühlampe mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Einrichtung hat es sich herausgestellt, daß das Emissionsvermögen des Glühfadens eine wichtige Rolle für einen sparsamen Energieverbrauch der Lampe spielt Darüberhinaus ist die räumliche Geometrie des Glühfadens die in gewissem Maße sein Emissionsvermögen bestimmt, von Bedeutung, da Glühfäden mit einem größeren Durchmesser eine weniger genaue optische Zentrierung benötigen, um die von der Rückführungseinrichtung reflektierte Infrarotstrahlung aufnehmen zu können.

Durch die Erfindung wird ein Glühfaden für eine Glühlampe vorgeschlagen, die eine die Infrarotstrahlung rückführende Einrichtung in Form eines reflektierenden Überzugs aufweist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Glühfadens hat die Form einer Doppel- oder Dreifachwendel mit einem Emissions-

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vermögen von wenigstens 0,5 bei 2000⁰K und einen bezogen auf den Durchmesser des Lampenkolbens kleinsten Durchmesser, um das Auftreffen der reflektierten und zurückgeführten Infrarotstrahlung, auf den Glühfaden zu maximieren und die Probleme mit der Zentrierung des Glühfadens so gering wie möglich zu halten. * Der Glühfaden weist außerdem ein gewähltes Verhältnis zwischen seiner Körperlänge und seinem Durchmesser auf, um das Emissionsvermögen so groß wie möglich zu machen.

Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht in einer Glühlampe mit einem Überzug, der die Infrarotenergie zum Glühfaden zurückführt, um die Energie herabzusetzen, die von der Lampe verbraucht wird, um den Glühfaden auf einer bestimmten Arbeitstemperatur zu halten. Der Glühfaden weist einen bestimmten Teilzwischenraum zwischen den Windungen auf, der zu einem Emissionsvermögen von mehr als 0,5 bei 2000⁰K führt. Der Glühfaden hat gleichfalls ein bestimmtes Verhältnis zwischen seiner Länge und seinem Durchmesser, das ihn kompakt macht, wodurch sein Emissionsvermögen und die Aufnahme der reflektierten Infrarotstrahlung verbessert werden, sowie die Abstrahlungsverluste verringert werden. Der Glühfaden kann eine Doppel- oder Dreifachwendel sein und durch sekundäre Rekristallisation stabilisiert sein.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert:

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Glühlampe gemäß eines

Ausführungsbeispiels der Erfindung. Figur 2 . zeigt einen Teil eines Doppelwendelglühfadens.

Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines Glühfadens in Form einer einfachen Wendel sowie bestimmte Energiestrahlungscharakteristiken des Glühfadens.

Figur 3A zeigt in einem Diagramm den Verlauf der Strahlung.

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Figur 4 zeigt in einer, graphischen Darstellung das Emissionsvermögen eines Glühfadens als Funktion des Abstandes zwischen den Windungen.

Figur 1 zeigt eine Glühlampe 10 gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Lampe weist einen Kolben 11 auf, der vorzugsweise eine gewünschte optische Form hat, wobei hei dem dargestellten Ausführungsbeispiel diese Form außer am Sockelteil kuge] förmig ist. Es können,\auch andere geeignete optische Formen, beispielsweise elipsoide oder hyperboloide Formen verwandt werden. Die Lampe weist eine Einrichtung auf, die die vom Glühfaden beim Glühen erzeugte Infrarotenergie zum Glühfaden zurückführt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Lampe am größten Tei! ihrer Kugelfläche entweder innen oder außen mit einem Überzug beschichtet, der für Strahlungsenergie im sichtbaren Wellenlänge] bereich hochdurchlässig ist und für Strahlungsenergie im infraroten Wellenlängenbereich hochreflektierend ist. Ein geeigneter Überzug ist in der US PS 4 160 929 beschrieben.

Ein Glühfaden 22, der später im einzelnen beschrieben wird, ist an zwei Zuleitungsdrähten 18, 20 angebracht, die in einem Fuß gehalten sind. Die Zuleitungsdrähte 18 und 20 sind aus dem'Fuß zu elektrischen Kontakten 14, 16 am Sockel 13 geführt. Der Fuß ist gleichfalls in nicht dargestellter Weise mit einer Röhre ver sehen, durch die das Innere des Lampenkolbens luftleer gemacht und erforderlichenfalls mit einem Gas gefüllt wird. Geeignete Gase sind beispielsweise Argon, ein Gemisch aus Argon und Stickstoff oder ein Gas mit hohem Molekulargewicht wie beispielsweise Krypton oder ein Gemisch aus Krypton und Stickstoff. Die Lampe kann auch als Vakuumlampe arbeiten.

Wenn an die Lampe eine Spannung angelegt wird, glüht der Faden 22 auf und erzeugt der Faden 22 Energie sowohl im sichtbaren Bereich als auch im Infrarotbereich. Die genaue spektrale Verteilung des Glühfadens hängt von seiner mittleren Arbeitstemperatur ab, die ihrerseits vom Widerstand des Glühfadens abhängt.

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Typische Arbeitstemperatüren liegen im Bereich von etwa 26 50⁰K bis etwa 2900⁰K, obwohl auch Arbeitstemperaturen von nur 20 00⁰K und sogar von 3 050⁰K verwandt werden können. Mit abnehmender Arbeitstemperatur des Glühfadens verschiebt sich die spektrale Verteilung weiter zum roten Bereich, was bedeutet, daß der Glühfaden mehr Infrarotenergie erzeugt.

Der Überzug 12 in Verbindung mit der optischen Form der Lampe dient dazu, einen wesentlichen Teil und vorzugsweise einen größtmöglichen Teil von beispielsweise 85% oder mehr der durch den Glühfaden erzeugten Infrarotenergie zum Glühfaden zurückzureflektieren. Wenn die Energie zum Glühfaden zurückreflektiert wird, erhöht sie dessen Arbeitsteraperatur, so daß die Energie (Leistung) abnimmt, die erforderlich ist, um den Glühfaden auf dieser Tem-' peratur arbeiten zu lassen. Dadurch ergibt sich eine Energieersparnis .

Die Ausbildung des Glühfadens für einen die Infrarotstrahlung zurückführenden Kolben benötigt spezielle Kennwerte, die von der erwarteten Arbeit des Glühfadens abhängen. Es gibt im allgemeinen drei physikalische Bedingungen, die bei der Ausbildung der Glühfaden berücksichtigt werden müssen. Zunächst muß der Glühfaden für ein maximales Emissionsvermögen ausgelegt werden, um eine größtmögliche Energieersparnis zu erhalten. Nach dem Kirchhoff sehen Gesetz sind das Emissionsvermögen und das Absorptionsvermögen eines Strahlers wie beispielsweise eines Glühfadens gleich groß. Ein hohes Emissionsvermögen impliziert ein hohes Absorptionsvermögen, so daß ein großer Teil der · reflektierten Strahlung dazu ausgenutzt wird, den Glühfaden zu erhitzen. Das wird später im einzelnen dargestellt.

Weiterhin muß berücksichtigt werden, daß der Glühfaden einen möglichst großen Durchmesser haben muß, um die Einflüsse der Fehlzentrierung im Bereich der Infrarotreflektion so gering wie möglich zu halten. Das heißt, daß der Glühfaden vorzugsweise im optischen Mittelpunkt des Lampenkolbens angeordnet sein sollte.

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Je kleiner der Durchmesser des Glühfadens ist, umso schwerer wird es daher sein, ihn zu zentrieren.

Schließlich muß berücksichtigt werden, daß der Glühfaden ein möglichst kleines Verhältnis zwischen der Länge und dem Durchmesser haben sollte, um Abstrahlungsverluste von dem reflektierenden Bereich so gering wie möglich zu halten. Es ist weiterhin die kürzest mögliche Länge erforderlich, um die Gasverluste des Glühfadens so klein wie möglich zu halten. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Glühlampenfaden kann die Infrarotreflektion die Energie, die erforderlich ist, um die Arbeitstemperatur des Glühfadens zu erreichen, um bis zu 60 % herabsetzen.

Es ist gleichfalls wünschenswert, die Glühfadenlänge aufgrund des großen Temperaturgradienten zwischen dem mittleren Teil des Glühfadens und seinen Enden in einer reflektierenden Umgebung so klein wie möglich zu halten. Es läßt sich beispielsweise zeigen, daß ein Glühfaden für eine Leistung von 100 Watt und eine Spannung von 120 Volt mit einem Außendurchmesser von 1,0 mm und einer Länge von 29,5 mm einen Temperaturgradienten von 125 Grad im normalen Betrieb und von 900⁰C zeigt, wenn er auf eine vergleichbare mittlere Arbeitstemperatur in einer reflektierenden versilberten kugelförmigen Hülle mit einem Durchmesser von etwa 7,6 cm erhitzt wird. Im Gegensatz dazu zeigt ein kompakter Glühfaden mit einem Außendurchmesser von 1,6 mm und einer Länge von 13 mm einen ähnlichen Gradienten von 125 ⁰C ohne einen Infrarotstrahlung reflektierenden Überzug und einen Gradienten von weniger als etwa 600⁰C im selben kugelförmigen Reflektor. Es ist anzunehmen, daß Aberrationsverluste an den Enden des Glühfadens für den Temperaturgradienten verantwortlich sind, der unter Verwendung eines kompakten Glühfadens so gering wie möglich gehalte wird. Wenn derartige Temperaturgradienten bei dem normalen Betri der Lampe übermäßig groß sind, können sie durch eine geeignete Ausbildung des Reflektors herabgesetzt werden.

Wie es oben bei der ersten Überlegung beschrieben wurde, sollte.

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der Glühfaden ein möglichst großes Emissionsvermögen E haben, da das bedeutet, daß er auch ein hohes Absorptionsvermögen für Infrarotenergie hat. Figur 2 zeigt einen Doppelwendelglühfaden 22 gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, der aus einem schraubenförmig gewendelten Draht besteht, der zu einer Zylinderschraube gewickelt ist.»

Die Primärwendel äes Glühfadens ist der gerade Draht, der ur sprünglich schraubenförmig gewickelt war. Die Sekundär wendel ist die resultierende Glühfadenwicklung, die dadurch gebildet ist, daß die Primärwendel schraubenförmig gewickelt ist.

Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht der Glühfadenwendel. Der gesamte Glühfaden ist schraubenförmig zu einem zylindr^ Körper gewickelt. Im gewickelten Zustand kann ein Abschnitt der Wicklung im Modell als eine unendliche Anzahl von Zylindern angesehen werden, die Ende an Ende angeordnet sind.

In den Figuren 2, 3 und 3A sind einige Dimensionen angegeben:

1 = Gesamtlänge des Zylinders

R= Radius von der Mitte des Zylinders zum

Mittelpunkt der Wendel.

D = Abstand zwischen benachbarten Windungen d = Durchmesser des Drahtes der Wendel s = Teilabstand zwischen benachbarten Windungen,

wobei s = i-§

Bei einem Glühfaden ist E das Emissionsvermögen des reinen Drahtes, der die Primärwendel bildet und ist E das Emissionsvermögen des fertig gewendelten Glühfadens.

Wenn der Glühfaden glüht und Strahlungsenergie erzeugt, so ist ρ die Wahrscheinlichkeit, daß ein vom Inneren der Wendel ausgesandter Strahl von dem Bereich zwischen den Windungen heraustreten wird. Bei einer flachen Bandwendel mit Teilabständen s wäre

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die Wahrscheinlichkeit ρ = s. Bei der zylindrischen Wendel, die in der Zeichnung dargestellt ist, treten die Strahlen, die von äußeren Teilen der Wendel emittiert werden, aus, die Austrittswahrscheinlichkeit der Strahlen, die vom Inneren erzeugt werden, ist jedoch komplex.

Es hat sich herausgestellt, daß die Faktoren, die das Emissionsvermögen des Glühfadens bestimmen, der Teilabstand s zwischen den Windungen der Wendel und das Verhältnis des Abstandes D zwischen der Mitte benachbarter Windungen zum Glühfadenradius R, d.h. D sind. Ein weiterer Faktor ist das Verhältnis des Radius R der Wendel zu seiner Länge 1.

Anhand der Figuren 3 und 3A werden im folgenden die Beziehungen zwischen den verschiedenen Abmessungen des Glühfadens und seines Emissionsvermögens dargestellt. Die Analyse wird für eine Einzel wendel gegeben, kann jedoch wiederholt ausgeführt werden, so daß sie für die primäre und die sekundäre Wendel eines Doppelwendelglühfadens oder für eine Dreifachwendel gültig ist.

An jedem Teil des schraubenförmigen Drahtes werden Strahlen in alle Richtungen ausgesandt. Die Strahlung P von irgendeinem Quer schnitt einer Windung wird in drei Bereiche unterteilt. Diese drei Bereiche sind:

1. Bereich I: Die Strahlung geht nach außen und tritt direkt aus.

2. Bereich II: Die Strahlung trifft vor dem Austritt auf eine benachbarte Windung. Vor dem Austritt wird nur eine Reflektion angenommen.

3. Bereich III:Die Strahlung läuft nach innen und wird vor dem Austritt eingefangen.

Jeder dieser Bereiche ist entsprechend bezeichnet in der Zeichm dargestellt.

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Der Bereich II ist in einen Bereich Ha in dem die Reflektion den Strahl von der Wendel nach außen läßt, und einen Bereich Hb unterteilt, in dem die Reflektion den Strahl in der Wendel läßt.

Der Einfang der Strahlung im Bereich III muß die Form der einschließenden Wendel berücksichtigen.

Es kann gezeigt werden, daß die Austrittswahrscheinlichkeit sich mit dem Winkel ei ändert, da die projezierte Öffnung mit zunehmendem Winkel <Λ abnimmt. Die Austrittswahrscheinlichkeit pro Winkeleinheit bei σ(, beträgt:

Die Austrittswahrscheinlichkeit für einen einzigen Durchgang eines Strahls ist der Mittelwert von p(o( ) über den Winkel ΤΓ/2-Θ und hängt von s ab. Diese Wahrscheinlichkeit kann berechnet werden. Im allgemeinen nimmt mit zunehmendem Teilabstand s auch die Wahrscheinlichkeit des Austritts als Funktion von s nämlich ρ (e) zu.

Es kann gezeigt werden, daß die Strahlungsabgabe P von der Lampe gleich

P = ε a Ct^{4 1}-^2εο^{Θ 1} +1 (2)

O Ξ — — Ti

Das effektive Emissionsvermögen E ergibt sich aus:

ρ = EA ff T⁴ (3)

wobei Ap der Flächenbereich eines imaginären dicht passenden Zylinders ist, der die Wendel umschließt.

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Daraus ergibt sich:

E
^Eo

Gleichung (4) zeigt, daß das Emissionsvermögen der Wendel eine Funktion des Teilabstandes s ist. Die Analyse gilt für die Primärwendel und kann für eine Doppelwendel oder für eine Dreifachwendel wiederholt werden.

Figur 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Endemissionsvermögen E und dem Teilabstand s für eine Anzahl von Glühdrähten mit einem Anfangsemissionsvermögen E zwischen 0,3 und 1,0. Es ist ersichtlich, daß mit abnehmendem Teilabstand,d.h. mit engeren Windungen des Glühfadens das Emissionsvermögen E zunimmt.

Vom praktischen Standpunkt aus gibt es eine Grenze, bis zu der der Teilabstand verringert werden kann. Diese Grenze ergibt sich aus der Tatsache, daß dann, wenn die Windungen zu nahe aneinander gebracht werden, ein Durchhängen aufgrund der Dehnung die Lebensdauer des Glühfadens durch Kurzschlüsse verringert.

Ein Glühfaden einer herkömmlichen Lampe hat ein Emissionsvermöger von etwa 0,46. Die erfindungsgemäßen Glühfäden haben ein Emissior vermögen im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 0,8 bei einer Temperatur von über etwa 2000⁰K. Es läßt sich zeigen, daß dieser Bereich erhöhten Emissionsvermögen zu einer Energieeinsparung im Bereich von etwa 5 % bis etwa 20 % bei einer infrarotreflektierenden Lampe verglichen mit einem Normalglühfaden mit einem Emissionsvermögen von etwa 0,46 führt. Über einem Emissionsvermögen von 0,7 wird der Windungsabstand so klein, daß sich selbst bei einer Hochtemperaturbehandlung zur Förderung der Rekristallisation und des Kornwachstums Schwierigkeiten mit dem Durchhängen des Wendeldrahtes ergeben. Das höhere Emissionsvermögen kann dadurch erreicht werden, daß der Teilabstand der Windungen der Wendel im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,3 liegt. Dieselben

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Teilabstände können für Doppelwendeln oder für Dreifachwendeln verwandt werden. Das heißt, daß dann, wenn der Teilabstand einmal für die Priraärwendel so bestimmt ist, daß sich das maximale Emissionsvermögen ergibt, derselbe Teilabstand vorzugsweise bei der Bildung der Doppelwendel oder der Dreifachwendel verwandt wird.

Wie es oben beschrieben wurde, hat der Glühfaden für eine infrarotreflektierende Lampe vorzugsweise einen möglichst großen Durchmesser, um Zentrierungsprobleme so gering wie möglich zu halten, wobei der Glühfaden im optischen Mittelpunkt des Kolbens anzuordnen ist. Bei einem typischen Glühfaden für eine herkömmliche Lampe mit einer Leistung von 100 Watt beträgt der Durchmesser etwa 1,0 mm. Dieser Durchmesser ist klein genug, um schwierige Zentrierungsprobleme hinsichtlich einer Schnellproduktion hervorzurufen. Es ist folglich wünschenswert, den Durchmesser zu vergrößern. Dabei ist der maximale Durchmesser gleichfalls durch die Probleme beim Durchhängen des Glühfadendrahtes begrenzt. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer derartigen Lampe eine wesentliche Verbesserung dann erhalten wird, wenn der Außendurchmesser der Doppelwendel einen kleinsten Durchmesser von etwa 1,3 mm hat. Das liefert einen um 30 % größeren Spielraum für den Zentrierungsfehler. Bei einer derartigen Lampe liegt der obere Grenzwert für den Durchmesser der Doppelwendel bei etwa 1,6 mm. Oberhalb dieser Abmessung treten erhebliche Probleme mit dem Durchhängen des Wendeldrahtes bei dem benutzten Durchmesser des Wendeldrahtes auf.

Die Zentrierungsprobleme sind bei Lampen mit niedrigen Wattzah-. len, d.h. mit niedriger Leistung, größer, da die Glühfadendurchmesser kleiner sind. Die Zentrierungsprobleme sind bei Lampen mit größerem Durchmesser geringer, da Glühfäden mit großem Durchmesser verwandt werden. Auch die Probleme bezüglich des Durchhängens des Glühfadendrahtes sind bei Lampen mit hoher Leistung geringer,da die Drahtgröße größer ist.

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Verglichen mit den Glühfäden für herkömmliche Lampen mit gleicher Leistung wird vorzugsweise der Glühfadendurchmesser um etwa 30 % bis etwa 60 % für Lampen mit einer Leistung bis zu etwa 500 Watt erhöht, die einen Glühfadendurchmesser von etwa 0,63 bis 0,952 cm haben. Oberhalb dieses Durchmessers ist eine Kompaktierung des Glühfadens, d.h. eine Verringerung des Verhältnisses zwischen der Länge und dem Durchmesser nützlich/ um das Emissionsvermögen zu erhöhen, die mechanische Zentrierung stellt jedoch keine Begrenzung dar. Bei Lampen für niedrige Spannungen, bei denen schwerere Glühfaden verwandt werden, ist die Kompaktierung des Glühfadens immer noch nützlich bei der Rückführung der Infrarotstrahlung.

Die gleichen Abmessungen für den Durchmesser sind auch für einen Dreifachwendelglühfaden gültig.

Wie es oben beschrieben wurde, sollte der Glühfaden auch in Längi richtung kompakt ausgebildet sein, um Endverluste, Gasverluste und den Temperaturgradienten herabzusetzen. Ein Glühfaden für eine herkömmliche Lampe mit einer Leistung von 100 Watt ist etwa 19 mm lang. Das führt zu einem übermäßig großen Gradienten, was eine Infrarotenergie .reflektiereride Lampe anbetrifft.

Wie im Falle des Emissionsvermögens und des Durchmessers ist die kleinste Länge des Glühfadens durch das Durchhängen des Fadendrahtes, begrenzt. Der obere Grenzwert ist durch den Temperaturgradienten bestimmt, der hingenommen werden kann. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer Lampe, die etwa denselben Ausgangs lichtstrom wie eine herkömmliche Lampe mit einer Leistung von 100 Watt in einem Kolben mit der Größe G 25 erzeugt, ein Längenbereich zwischen etwa 11 mm bis etwa 15 mm annehmbar ist. Es ver steht sich, daß eine Ausdehnung der Länge des Glühfadens das Emi sionsvermögen herabsetzt, da der Teilabstand zunimmt.

Im allgemeinen ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Glühfadens für eine Infrarotenergie reflektierende Lampe entweder eine Doppelwendel oder eine Dreifachwendel, die linear ist.

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Eine U- oder C-förmige Ausbildung des Glühfadens erhöht das Problem der Zentrierung und der Maximierung der Infrarotenergiemenge, die zum Glühfaden zurückgeführt wird. Der Glühfaden ist vorzugsweise in der in Figur 2 dargestellten Weise vertikal angebracht, obwohl er auch horizontal angeordnet werden kann. Haltedrähte können für den Glühfaden vorgesehen sein, um die Bewegung während des Transportes zu vermindern und die Formbeständigkeit zu erhöhen.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel ist im Durchmesser groß genug, um Fehlzentrierungsprobleme so klein wie möglich zu halten, und so kurz, daß Aberrationsverluste nicht übermäßig groß sind. Es hat sich herausgestellt, daß Verhältnisse zwischen der Körperlänge und dem Durchmesser von etwa 5:1 bis 13: 1 zufriedenstellend sind.

Vorzugsweise wird zusätzlich nach der Bildung des Glühfadens jedoch vor dem dichten Einschluß in den Lampenkolben der Glühfaden auf eine Temperatur erhitzt, die eine sekundäre Rekristallisation der Struktur bewirkt. Dadurch wird die Festigkeit des Glühfadens erhöht und werden Probleme mit dem Durchhängen des Glühfadendrahtes vermindert. Um das zu erreichen, wird der Glühfaden in einem Vakuum oder unter einer Schutzatmosphäre beispielsweise in einer Argon atmosphäre auf eine Temperatur.· von über 2000⁰C erhitzt.

Die Beziehungen des Emissionsvermögens und der Glühfadenlänge zum Durchmesser sind für Lampen mit jeder Leistung in einer Infrarotlicht reflektierenden Umgebung gültig, obwohl im Vergleich zu einer herkömmlichen Lampe mit einer Leistung von 100 Watt ein bevorzugter Glühfaden beschrieben wurde. Dieser bevorzugte Glühfaden kann in einer Infrarotenergie reflektierenden Lampe verwandt werden, um etwa dieselbe Lichtausbeute wie eine herkömmliche Lampe mit einer Leistung von 100 Watt jedoch bei einem geringeren Energieverbrauch zu liefern.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

r\J Glühfaden für eine Glühlampe, die von dem Glühfaden erzeugte Infrarotenergie zum Glühfaden zurückreflektiert, um die Energie herabzusetzen, die erforderlich ist, um den Glühfaden auf einer bestimmten Arbeitstemperatur zu halten, gekennzeichnet durch eine Drahtwendel aus einem hochschmelzenden Material mit einem Emissionsvermögen von wenigstens 0,5 bei einer Arbeitstemperatur von über etwa 2000⁰K.
2. Glühfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Durchmesser der Wendel wenigstens etwa 1,3 mm beträgt.
3. Glühfaden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge des Glühfadens zu seinem Durchmesser im Bereich von etwa 5:1 bis etwa 13 : 1 liegt.

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TELEFON (OBS) 99 28 63

TELEX OS-OS 38O

TELEKOP1ERER
4. Glühfaden nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Teilabstand zwischen den Windungen der Primärwendel im Bereich* von etwa 0,2 bis etwa 0,3 liegt.
5. Glühfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Wendel des Glühfadens in Form einer Doppelwendel gewickelt ist und daß der Teilabstand zwischen den Windungen der Primärwendel im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,3 liegt.
6. Glühfaden nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß er dadurch stabilisiert ist, daß er einer Wärmebehandlung nach dem Aufwickeln auf einer Temperatur ausgesetzt wurde, die eine sekundäre Rekristallisation bewirkt.

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