DE3428181A1

DE3428181A1 - Gluehlampe

Info

Publication number: DE3428181A1
Application number: DE19843428181
Authority: DE
Inventors: Rolf Sverre Cleveland Heights Ohio Bergman; John Hampton Ingold; Lee Walter Pepper Pike Ohio Otto
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-08-01
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1985-02-21
Also published as: BR8403884A; NL8402395A; FR2550382A1; JPS6074258A; GB8419450D0; BE900261A; GB2144578A; US4517491A

Description

9429-L-O8635

GENERAL ELECTRIC COMPANY

Glühlampe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glühlampe und betrifft insbesondere eine verbesserte Hochleistungsglühlampe mit einem äußeren Kolben, der mit einem Inertgas gefüllt oder evakuiert ist, und mit einem inneren Kolben, der eine Halogenatmosphäre zusammen mit einem unter relativ hohem Druck stehenden Füllgas enthält. Der innere Kolben enthält weiter einen gesonderten, lichtdurchlässigen Zylinder, der auf einer seiner Oberflächen einen selektiven, infrarot-reflektierenden Film hat, welcher einen innerhalb des Zylinders in dem inneren Kolben angeordneten Wolframglühfaden wenigstens teilweise umgibt.

Das fortgesetzte Bemühen, den Betriebswirkungsgrad von Lampen zu verbessern, ist wegen der steigenden Energiekosten zunehmend wichtiger. Eine Lampe aus der Familie von Lampen, bei der der Betriebswirkungsgrad verbessert werden soll, ist die Glühlampe. Glühlampen haben zwar Nennwirkungsgrade, die niedriger sind als diejenigen von Leuchtstoff- und Entladungslampen hoher Intensität, sie haben jedoch viele attraktive Merkmale, wie beispielsweise niedrige Kosten, kompakte Größe, sofortige Lichtabgabe, Dimmbarkeit, bequeme Handhabbarkeit, angenehme spektrale Verteilung und Millionen vorhandener Fassungen in den Heimen von Benutzern, die sich an die angenehme Glühlampenbeleuchtung gewöhnt haben.

Glühlampen gibt es in verschiedenen Größen, wobei die bekannteste diejenige der Α-Linie ist, die typisch als Allzweckglühlampe bezeichnet wird und in einem großen Bereich von Nennwattzahlen erhältlich ist. Bei diesen Allzweckglühlampen wird typisch ein Wolframglühfaden verwendet. Eine weitere Glühlampe, bei der ein Wolframglühfaden verwendet wird, ist eine Lampe mit parabolischem aluminisierten Reflektor (Parabolic Aluminized Reflector oder PAR), in der zur genauen Fokussierung von emittiertem Licht auf ein gewünschtes Medium ein Reflektor eingebaut ist.

Im typischen Betrieb der Allzweck- und PAR-Glühlampen über eine längere Zeit verdampft etwas Wolfram aus dem Glühfaden und schlägt sich auf der Kolbenwand nieder, was wiederum typisch eine Abdunkelung des Kolbens verursacht, die ihrerseits die Lichtstromabgabe der Lampen verringert, was wiederum die Lichtausbeute oder den Lichtstrom in Lumen pro Watt der Lampen verringert.

Es ist bekannt, daß die Abdunkelung des Kolbens, die durch den Wolframglühfaden verursacht wird, beträchtlich reduziert werden kann, indem eine halogendotierte Gasatmosphäre um den Wolframglühfaden geschaffen wird, die für einen regenerativen (Transport-) Zyklus sorgt, der die KoJbenwand sauber-

hält, was zu einer besseren Lichtausbeute führt.

Die Verwendung eines Halogengases, das an die relativ billige Allzweckglühlampe angepaßt ist, ist bereits von der Anmelderin an anderer Stelle vorgeschlagen worden. Diese Halogenatmosphäre wird für die hier beschriebene Erfindung zusammen mit weiteren Verbesserungen bevorzugt, die sich durch die Erfindung ergeben und sich auf Allzweck- und PAR-Glühlampen beziehen.

Die Leistungsfähigkeit eines Wolframglühfadens der Glühlampe kann weiter verbessert werden, indem der Glühfaden in einem geeigneten Füllgas, wie beispielsweise Xenon, Krypton oder Argon, angeordnet wird, das auf einen Druck erhöht wird, der beträchtlich oberhalb des Atmosphärendruckes liegt. Das Hochdruckfüllgas verbessert die Leistungsfähigkeit der Lampe durch Verringern der Verdampfung von Wolfram aus dem Glühfaden, wodurch die Lebensdauer des Glühfadens gesteigert wird, wenn dieser bei derselben Temperatur betrieben wird. Alternativ gestattet die geringere Verdampfung an Wolfram aus dem Glühfaden, die Glühfadenbetriebstemperatur zu erhöhen und gleichzeitig dieselbe Lebensdauer aufrecht zu erhalten. Durch Betreiben des Glühfadens bei höheren Temperaturen werden der Lichtstrom und die Lichtausbeute vergrößert.

Der Entladungsbogen-Durchbrennwiderstand des Glühfadens, d.h. der Widerstand des Glühfadens gegen Durchbrennen aufgrund eines Entladungsbogenzustands innerhalb seines Kolbens kann durch den Zusatz von Stickstoff verbessert werden. Der vorgenannte andere Vorschlag der Anmelderin beschreibt eine Glühlampe, bei der der Lichtausbeutegewinn durch das Hochdruckfüllgas aus Xenon, Krypton oder Argon verwirklicht ist und der Entladungsbogen-Durchbrennwider<stand des Glühfadens durch den Zusatz des Stickstoffga^es verbessert ist. Es ist erwünscht, den Wolframglühfaden in-

nerhalb des unter relativ hohem Druck stehenden Füllgases, das den Stickstoffzusatz enthält, zusammen mit Weiteren Verbesserungen gemäß der Erfindung zu betreiben.

Eine weitere Maßnahme zum Verlängern der Lebensdauer einer Glühlampe besteht darin, die Betriebsspannung des Glühfadens herabzusetzen, wobei aber diese Herabsetzung der Betriebsspannung unter Aufrechterhaltung der Wattzahl und der Lichtausbeute der Lampe erfolgen sollte. Alternativ kann die Lichtausbeute eines Niederspannungsglühfadens unter Aufrechterhaltung der Lebensdauer vergrößert werden. Vorteilhaft wird dabei ein Niederspannungsglühfaden verwendet, der mechanisch robust ist und eine stabile Konfiguration hat. Es ist erwünscht, einen speziell geeigneten Glühfaden zusammen mit weiteren Verbesserungen gemäß dieser Erfindung für eine Allzweckglühlampe zu schaffen.

Glühlampen können auch verbessert werden, indem ein Infrarotfilm benutzt wird. Glühlampen, bei denen Infrarotfilme benutzt werden, sind bekannt. Eine solche Glühlampe ist in der GB-PS 834 087 beschrieben, die am 04. Mai 1960 veröffentlicht wurde. Diese GB-Patentschrift beschreibt eine elektrische Glühlampe, bei der der Glühfaden zumindest teilweise von einem mehrschichtigen Interferenzfilter umgeben ist, der für sichtbares Licht äußerst durchlässig ist, für Infrarotstrahlung aber äußerst reflektierend ist. Die GB-Patentschrift beschreibt eine Ausführungsform des Filters, der auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Trägers gebildet ist, welcher innerhalb des Lampenkolbens befestigt ist. Die GB-Patentschrift beschreibt zwar einen Infrarotfilm, der auf einem innerhalb der Glühlampe befestigten Teil gebildet ist, es wird jedoch als erwünscht angesehen und es ist ein Merkmal der hier beschriebenen Erfindung, eine verbesserte Glühlampe zu schaffen, die einen

Infrarotfilm hat, der bessere Eigenschaften aufweist und auf einem Tragteil innerhalb der Glühlampe angeordnet ist, das so angeordnet ist, daß die Lichtausbeute der Glühlampe verbessert wird.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, verbesserte Allzweck- und PAR-Glühlampen zu schaffen, die (1) eine Halogengasatmosphäre zur Verbesserung der Lichtausbeute und (2) ein inneres Teil mit einem Infrarotfilm haben, so daß die Lichtausbeute der Glühlampe weiter gesteigert wird.

Weiter sollen durch die Erfindung die Halogengasatmosphäre und das innere Teil mit dem Infrarotfilm so ausgebildet werden, daß die relativ niedrigen Kosten sowohl der Allzweck- als auch der PAR-Glühlampen erhalten bleiben .

Die Erfindung ist auf eine verbesserte Glühlampe gerichtet, die einen äußeren Kolben hat, in welchem ein innerer Kolben angeordnet ist, in den ein lichtdurchlässiger Zylinder eingeschlossen ist, welcher einen infrarotselektiven Film zum Verbessern der Lichtausbeute der Lampe hat.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine in der Lichtausbeute verbesserte Glühlampe geschaffen. Die verbesserte Glühlampe hat einen äußeren Kolben, der einen inneren Kolben räumlich und koaxial zu ihm angeordnet enthält. Der innere Kolben enthält einen Wolframglühfaden, welcher räumlich und koaxial in ihm angeordnet ist. Der innere Kolben enthält ein Halogengas zusammen mit einem Füllgas unter relativ hohem Druck. Weiter ist in dem inneren Kolben ein lichtdurchlässiges zylindrisches Teil untergebracht, das innerhalb des inneren Kolbens so angeordnet ist, daß es den Wolframglühfaden wenigstens teilweise umgibt. Das zylindrische Teil ist mit einem Infrarotfilm versehen, der

eine oder beide Oberflächen desselben bedeckt. Während der Speisung des Glühfadens fängt der Infrarotfilm einen Hauptteil der durch den gespeisten Glühfaden emittierten Infrarotstrahlung auf und reflektiert ihn zurück zu dem Glühfaden. Der Infrarotfilm ist in der Lage, die Betriebstemperatur auszuhalten und in der Halogenatmosphärenumgebung des Filmsubstrats wirksam zu arbeiten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform einer

verbesserten Glühlampe nach der Erfindung,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform

einer verbesserten PAR-Glühlampe nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Ausführungsform des inne

ren Kolbens der Glühlampen nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform

des inneren Kolbens der Glühlampen nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 5 schematisch einige der Parame

ter bezüglich der Erfindung und

Fig. 6 die Gewinne an Lichtausbeute,

die durch die Erfindung reali-

sierbar sind.

Fig. 1 zeigt eine Glühlampe 10 die einen äußeren Kolben 12 hat, welcher an einem elektrisch leitenden Sockel 11 dicht verschlossen befestigt ist. In dem äußeren Kolben 12 ist mit räumlichem Abstand und koaxial zu ihm ein einendiger,insgesamt zylindrischer innerer Kolben 36 angeordnet. Fig. 1 zeigt zwar einen einendigen inneren Kolben 36, im Rahmen der Erfindung ist jedoch entweder ein einendiger oder ein zweiendiger innerer Kolben 36 verwendbar. Der innere Kolben 36 hat zwei Zuleitungen 20 und 26, die an einem Quetschfuß 14 starr befestigt sind. Die Zuleitung 20 ist an dem Quetschfuß 14 durch einen Querleiter 18 befestigt, von welchem ein Ende mit der Zuleitung 20 und das andere Ende mit einem Leiter 16 verbunden ist, der sich durch den Quetschfuß 14 erstreckt und mit dem geeigneten Teil des elektrisch leitenden Sokkels 11 verbunden ist. Die Zuleitung 26 ist an dem Schaft 14 durch einen Querleiter 24 befestigt, von welchem ein Ende mit der Zuleitung 26 und das andere Ende mit einem Leiter 22 verbunden ist, welcher sich durch den Quetschfuß 14 erstreckt und mit dem geeigneten Teil des elektrisch leitenden Sockels 11 verbunden ist. Der innere Kolben 36 nach der Erfindung, der hier innerhalb der Allzweckglühlampe 10 nach Fig. 1 gezeigt ist, ist auch bei der in Fig. gezeigten anderen Ausführungsform innerhalb einer PAR-Lampe 50 verwendbar.

Die PAR-Lampe 50 nach Fig. 2, die einen insgesamt kegelstumpf förmigen Seitenteil 54 und einen relativ ebenen oberen Linsenteil 56 hat, ist teilweise aufgebrochen dargestellt, um die Lage des inneren Kolbens 36 darin sichtbar zu machen.

Der innere Kolben 36 ist nahe dem Sockel der PAR-Lampe zentral angeordnet, und die Zuleitungen 20 und 26 sind mit

deren elektrisch leitendem Sockel 52 elektrisch verbunden (nicht dargestellt). Der Glühfaden 42 innerhalb des inneren Kolbens 36 ist innerhalb der Lampe 50 so angeordnet, daß er auf vorherbestimmte Weise relativ zu dem Brennpunkt der Parabollampe 50 in Längsrichtung ausgerichtet ist. Der Mittelabschnitt des Glühfadens 42 ist innerhalb von -7,5 min auf den Brennpunkt der Lampe 50 longitudinal ausgerichtet. Diese Ausrichtung ergibt zum Teil die gewünschten optischen Lichtdurchlässigkeitseigenschaften der Lampe 50. Weiter ist es bezüglich des Glühfadens 42 unter optischen Gesichtspunkten vorteilhaft, die Länge des Glühfadens relativ klein zu halten, so daß er das Glühlicht der Lampe 50 wie eine Punktquelle aussendet.

Der innere Kolben 36, der in Fig. 2 und auch in Fig. 1 gezeigt ist, weist mehrere Elemente 20, 26, 28, 30, 32, 34, 38, 40, 42, 44 und 46 auf, die ausführlicher in Fig. 3 gezeigt sind. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des hier beschriebenen inneren Kolbens 36 hauptsächlich mit Bezug auf eine Anordnung eines lichtdurchlässigen zylindrischen Teils 38, das um einen Glühfaden 42 und koaxial ausgerichtet auf diesen innerhalb des inneren Kolbens 36 zentrisch angeordnet ist. Fig. 3 zeigt die Zuleitungen 20 und 26, die mit Molybdänfolien 30 bzw. 28 verbunden sind, die in einen Quetschfuß 46 des inneren Kolbens 36 eingekapselt sind. Die Molybdänfolien 30 und 28 sind mit Leitern 32 bzw. 34 verbunden. Die Molybdänfolien 30 und 28 sind flache Gebilde, die üblicherweise benutzt werden, um für die richtige Abdichtung innerhalb des Quetschfußes 46 zu sorgen, wenn ein Quarzrohr zur Herstellung des inneren Kolbens 36 benutzt wird. Wenn jedoch ein Glasrohr zum Herstellen des inneren Kolbens 36 benutzt wird, können die Zuleitungen 20 und 26 zur Einführung in den inneren Kolben 36 jeweils stabförmig sein, wodurch die Notwendigkeit der Molybdänfolien 28 und 30 und auch der

Leiter 32 und 34 vermieden wird. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform hat der Leiter 34 einen ausgebauchten Teil 44 und einen oberen Teil 34a, der mit einem Ende des Glühfadens 42 verbunden ist. Das andere Ende des Glühfadens 42 ist mit einem oberen Teil 32a des Leiters 32 verbunden.

Die Position des ausgebauchten Teils 44 längs des Leiters 34 ist längs der Abmessung des inneren Zylinders 38 so vorherbestimmt gewählt, daß der ausgebauchte Teil 44 den inneren Zylinder 38 längs der inneren Wände des inneren Kolbens 36 nach oben zu Stellen 56 und 58 des inneren Kolbens 36 drückt. Auf diese Weise ist der innere Zylinder 38 innerhalb des inneren Kolbens 36 fest positioniert, und der Glühfaden 42 ist bevorzugt koaxial in dem inneren Zylinder 38 ausgerichtet. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zum Herstellen einer festen Position des inneren Zylinders 38 und zum koaxialen Ausrichten des Glühfadens 42 ist in Fig. 4 gezeigt.

Fig. 4 gleicht Fig. 3, und gleiche Teile wie in Fig. 3 tragen gleiche Bezugszahlen. Der Hauptunterschied zwischen den Fig. 3 und 4 ist, daß Fig. 4 einen inneren Kolben 48 und weiter den Leiter 34 außerhalb des inneren Zylinders angeordnet zeigt. Dieser Leiter 34 hat einen U-förmigen Teil 58, der an einer Seite des inneren Zylinders 38 anliegt und so den inneren Zylinder 38 gegen die inneren Wände des Kolbens 48 drückt, und zwar an einer Stelle 60. Die koaxiale Ausrichtung des Glühfadens 42 innerhalb des Zylinders 38 ist bei den beiden Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 3 für die Erfindung von wesentlicher Bedeutung, und zwar im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit eines Infrarotfilms 40, der auf der äußeren Oberfläche des inneren Zylinders 38 auf im fol*· genden beschriebene Weise angeordnet ist. Weitere Maßnah-

men, wie beispielsweise ein leichtes Eindrücken des inneren Kolbens 36/ um so die koaxiale Ausrichtung des Glühfadens innerhalb des inneren Zylinders 38 festzulegen, werden im Rahmen der Erfindung angewandt.

Jede der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen nach der Erfindung beinhaltet die vorbestimmte Wahl: (1) der Abmessungen des Leiters 34 einschließlich dessen nach innen vorstehenden oberen Teils 34a und entweder mit dem ausgebauchten Teil 44 nach Fig. 3 oder dem ü-förmigen Teil 58 nach Fig. 4, (2) der Abmessung des Leiters 32 mit dessen nach innen vorstehendem oberen Teil 32a und (3) der Abmessungen des Innendurchmessers des inneren Zylinders, so daß der Glühfaden 42, wenn er an die Leiter 34 und 32 angeschlossen ist, relativ zu der Mittellinie des inneren Zylinders 38 innerhalb eines Bereiches konzentrisch oder koaxial ausgerichtet ist, welcher durch den Radiusparameter eines ungewendelten Glühfadens 42, eines gewendelten Glühfadens 42 oder eines doppelt gewendelten Glühfadens 42 bestimmt wird. Vorzugsweise liegt der radiale Abstand des Glühfadens 42 in dem Zylinder 38 innerhalb einer Abmessung von nicht mehr als etwa dem 1,5-fachen des Radius des Glühfadens 42.

Beispielsweise ist es bei (1) einem ungewendelten Glühfaden 42, dessen Wolframdraht einen Radius von R hat, (2) einem gewendelten Glühfaden 42, der einen ersten Wendelradius von R1 hat, und (3) einem doppelt gewendelten Glühfaden 42, der einen zweiten Wendelradius von R2 hat, erwünscht, daß der Glühfaden 42 während seines Anschlusses an die Leiter 34 und 32 relativ zu der Mittellinie des inneren Zylinders 38 innerhalb einer Strecke von 1,5R, 1,5R1 bzw. 1,5R2 koaxial ausgerichtet ist. Diese Ausrichtung ergibt eine bessere Leistungsfähigkeit des Films 40, was iin folgenden näher beschrieben ist.

Der Film 40 kann ein sichtbares Licht durchlassender und IR-reflektierender Interferenzfilm sein, wie er in der US-PS 4 229 066 offenbart ist, die einen reflektierenden Filter aus Tantalpentoxid Ta₃O₅ und Quarzglas SiO₂ beschreibt. Der Film 4 0 wird auf die äußere Oberfläche des inneren Zylinders 38 in mehreren abwechselnden Schichten aus Tantalpentoxid Ta₃O₅ und Siliciumdioxid SiO₂ aufgebracht.

Der Film 40 arbeitet so, daß erfindungsgemäß in der Praxis wenigstens 80% des sichtbaren Lichtes aus den Lampen 10 und 50 durchgelassen und wenigstens 50 % der Infrarotstrahlung zentripetal zu dem Glühfaden 42 zurückgeleitet werden.

Der innere Zylinder 38, der den IR-FiIm 40 auf seiner äusseren Oberfläche hat, ist innerhalb des inneren Kolbens 36 so angeordnet, daß er den Wolframglühfaden 42 derart umgibt, daß sich eine bessere Kopplung und Reflexion zwischen dem Glühfaden 42 und dem inneren Zylinder 38 ergeben. Einer der Vorteile, der aus dieser Verbesserung gewonnen wird, ist, daß der Film 40 die von dem Glühfaden 42 emittierte Infrarotenergie zurück zu dem Glühfaden leitet, so daß die notwendige Leistung verringert wird, die zum Aufrechterhalten einer konstanten Glühfadentemperatur erforderlich ist.

Der innere Zylinder 38, der um den Glühfaden 42 angeordnet ist, sorgt für eine bessere Kopplung und Reflexion zwischen dem Glühfaden und dem Zylinder durch vorteilhaftes Ausnutzen der Beziehungen zwischen den Parametern der Geometrie des Glühfadens und des Zylinders 38. Die Beziehung zwischen diesen drei geometrischen Parametern läßt sich am besten unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschreiben.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Zylinder 38 mit (1) einer Länge L und (2) einem Durchmesser D, welcher gemäß der Darstellung in Fig. 5 der Außendurchmesser des Zylinders 38 ist und die Dicke eines IR-Films 4 0 auf der äußeren Oberfläche

des Zylinders 38 umfaßt. Fig. 5 zeigt weiter einen koaxialen Glühfaden 42, der sich longitudinal über einen Hauptteil der Länge L des Zylinders 38 erstreckt. Infrarotstrahlung, die durch den Glühfaden 42 emittiert wird, ist durch Pfeile 62 angegeben. Die Enden des Zylinders 38 sind in Fig. 5 offen und tragen daher keinen IR-FiIm.

Fig. 5 zeigt die Beziehungen zwischen den gewünschten geometrischen Parametern des inneren zylindrischen Teils 38, das einen IR-FiIm 40 auf seiner äußeren Oberfläche aufweist, und einem axial angeordneten Glühfaden 42. Zuerst werde die Infrarotstrahlung betrachtet, die nahe einem Ende des Glühfadens 42 emittiert wird. Wenn diese Strahlung rechtwinkelig zu der Achse des Glühfadens 42 gerichtet ist oder wenn sie von dem Ende des Glühfadens 42 weggerichtet ist, wird sie zurück zu dem Glühfaden 42 reflektiert, und ein beträchtlicher Teil wird durch den Glühfaden 42 absorbiert. Strahlung jedoch, die zu dem Ende des Glühfadens 42 hin emittiert wird, kann, selbst wenn sie reflektiert wird, nicht zu dem Glühfaden 42 zurückkehren und ist deshalb nicht in der Lage, die Lichtausbeute der Lampe zu steigern. Diese Strahlung wird als Endverlust bezeichnet. Es läßt sich leicht zeigen, daß die EndverlustStrahlungsmenge eine monoton abnehmende Funktion des Verhältnisses der Zylinderlänge zum Durchmesser ist, wie es die Kurve 64 in Fig. 6 zeigt. Zweitens sollte das Verhältnis des Zylinderdurchmessers zu dem Glühfadendurchmesser kleiner als 20 sein, um die Probleme bezüglich der Glühfadenpositionierung zu minimieren. Das Verhältnis des Zylinderdurchmessers zu dem Glühfadendurchmessers von 20 zu 1 wird durch praktische Überlegungen bestimmt. Theoretisch kann dieses Verhältnis unendlich vergrößert werden, wenn die Spektraleigenschaften des Reflektors und die Positionierung des Glühfadens sich einem Idealzustand nähern. Von den beiden obigen Überlegungen ist das Verhältnis der Länge des Zylinders 38 zu dem Durchmesser des Zylinders 38 von hauptsächlicher Bedeutung.

Verhältnis steht in Beziehung zu den LichtatTsBeTitegewinnen, die durch die Erfindung realisiert werden, und läßt sich am besten unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschreiben.

Fig. 6 zeigt das Verhältnis der Länge zu dem Durchmesser des Zylinders 38, der den IR-FiIm 40 hat, wobei das Verhältnis Länge/Durchmesser auf der Abszissenachse aufgetragen ist und wobei die Lichtausbeutegewinne in %, die durch das Verhältnis von Länge/Durchmesser realisiert werden, auf der Ordinatenachse in Fig. 6 aufgetragen sind. Die Lichtausbeutegewinne in % gemäß Fig. 6 gelten für Lampen, die eine gleiche Lebensdauer typisch in der Größenordnung von 500-2000 h haben. Auf dem Glühlampengebiet ist es bekannt, daß die Lichtausbeute oder der Lichtstrom in Lumen pro Watt und die Lebensdauer einer Glühlampe voneinander abhängige Funktionen sind, wobei eine Verringerung des Lichtausbeuteparameters entsprechend eine Vergrößerung des Lebensdauerparameters der Lampe verursacht. Der theoretische prozentuale Lichtausbeutegewinn einer Lampe mit gleicher Lebensdauer, die typisch in der Größenordnung von 500-2000 h liegt, ist in Fig. 6 durch die Kurve 64 gezeigt.

Aus Fig. 6 ist zu erkennen, daß ein Verhältnis von ungefähr 0,5 einem Lichtausbeutegewinn von ungefähr 5% entspricht, wohingegen ein Verhältnis von ungefähr 20,0 einem Lichtausbeutegewinn von ungefähr 38% entspricht.

Weiter ist aus Fig. 6 zu erkennen, daß die Lichtausbeutekennlinie 64 durch zwei elliptische !teile 66 und 68 hindurchgeht. Die elliptischen Steile 66 und 68 siixJ Darstellungen der tatsächlichen Ergebnisse, die gemäß der Erfindung bei den General Electric Company Quartzline Watt-Miser®-Lampen von 325 Watt, 120 Volt bzw. 900 Watt, 240 Volt erzielt werden, die speziell gemäß der Erfindung ausgebildet sind.

Weiter ist aus Fig. 6 zu erkennen, daß die Lichtausbeutekennlinie 64 durch elliptische Teile 70, 72 und 74 verläuft. Die elliptischen Teile 70, 72 und 74 stellen keine tatsächlichen Testergebnisse dar, die durch die Erfindung er-

zielt worden sind, ze igen "aber-"die Ergebnisse, die durch die Erfindung beabsichtigt sind. Der elliptische Teil 70 stellt die erwarteten Lichtausbeutegewinne für eine Glühlampe vom Typ CC-8 dar, die eine Nennleistung von 60 W bei einer Spannung von 36 V hat. Der elliptische Teil 72 stellt die erwarteten Lichtausbeutegewinne für eine Glühlampe dar, die eine Nennleistung von 90 W hat und an einer Spannung von 120 V betrieben wird, wohingegen der elliptische Teil 74 eine Glühlampe vom Typ C-8 darstellt, die eine Nennwattzahl von 60 W hat und an einer Spannung von 36 V betrieben wird. Die CC-8- und C-8-Lampen, die für die Erfindung in Erwägung gezogen werden, haben einen inneren Kolben mit einem breiten Bereich von baulichen Abmessungen und Nennwattzahlen, in welchem ein speziell angepaßter Niederspannungsglühfaden angeordnet ist.

Die obige Beschreibung bezieht sich zwar auf das Anbringen eines Infrarotfilms 40 auf der Außenseite des inneren Zylinders 38, der Infrarotfilm 40 kann jedoch stattdessen auf den Innenoberflächen des inneren Zylinders 38 angebracht werden. Ein Infrarotfilm 40, der auf der Innenseite des inneren Zylinders angebracht ist, ist einer höheren Temperatur ausgesetzt als wenn er außerhalb des Zylinders angeordnet ist, der Film 40 ist aber in der Lage, die Betriebstemperaturen auszuhalten und in der Halogenatmosphärenumgebung wirksam zu arbeiten. Der Film,der aus der oben erwähnten US-PS 4 229 066 bekannt ist, ist für Temperaturen bis zu und einschließlich etwa 950 bis etwa 1050 ⁰C erwünscht, die deutlich innerhalb des Temperaturbereiches der Umgebung der inneren Wände des inneren Zylinders 38 liegen.

Weiter ist zwar oben ein innerer Zylinder 38 beschrieben, der einen Hauptteil des Wolframglühfadens 42 umgibt, bei Bedarf und bei geringerer Lichtausbeute der Lampe 10 braucht jedoch der innere Zylinder nur einen kleineren Teil des Glühfadens 42 zu umgeben. Umgekehrt kann bei Bedarf ein Zylinder 38 vorgesehen werden, der eine Längenabmessung hat, die sich über die Länge des Glühfadens 42 hinaus erstreckt, wodurch der mit Bezug auf Fig.5 erwähnte Endvoi-

lust reduziert wird.

Weiter erleichtert die zylindrische Form des inneren Zylinders 38 den Fertigungsprozeß der Glühlampen nach der Erfindung. Beispielsweise kann zuerst ein relativ langer innerer Zylinder 38 benutzt und der gewünschte Infrarotfilm 40 auf die volle Länge des Zylinders 38 in einem aus einem Schritt bestehenden überzugsverfahren aufgebracht werden. Der lange Zylinder kann dann in mehrere kürzere Abschnitte zerschnitten werden, die einzeln in einen inneren Kolben 3 6 mittels der stationären Positionieranordnungen nach den Fig. 3 oder 4 befestigt werden.

Obgleich in obiger Beschreibung angegeben ist, daß, wenn das Verhältnis von Länge/Durchmesser vergrößert wird, die Lichtausbeute der Lampe entsprechend vergrößert wird, ist zu beachten, daß innere Zylinder, die relativ kleine Durchmesser haben, gewisse Vorteile haben und daher bevorzugt werden. Beispielsweise gestattet ein Zylinder kleinen Durchmessers, der den gewünschten IR-Überzug trägt und mit der inneren Anordnung nach Fig. 4 benutzt wird, den Glühfaden bezüglich der Gesamtgeometrie der Lampe 10 aus der Mitte herauszubewegen, wobei der Glühfaden trotzdem vorteilhafterweise in bezug auf den Film 40 zentriert werden kann. Bei dieser in Fig. 4 deutlich gezeigten Anordnung sind die Halter für den Glühfaden in Form der Leiter 32 und 34 ausserhalb des Weges der reflektierten Infrarotstrahlung. Das Entfernen der Halteteile aus dem Weg der reflektierten Infrarotstrahlung gibt mehr Freiheit für die Plazierung der Halteteile und ermöglicht trotzdem die Lampenlichtemissionssymmetrie.

Die Erfindung schafft also Allzweck- und PAR-Glühlampen, die eine wesentlich verbesserte Lichtausbeute haben.

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Claims

Ansprüche :

nJL Glühlampe_Λ gekennzeichnet durch:

einen äußeren Kolben (12) , in welchem ein innerer Kolben (36) räumlich und axial angeordnet ist; wobei in dem inneren Kolben (36) ein Wolframglühfaden (42) vorbestimmter Länge räumlich und koaxial angeordnet ist und wobei der innere Kolben ein Halogengas und ein unter relativ hohem Druck stehendes inertes Füllgas enthält; ein lichtdurchlässiges zylindrisches Teil (38) vorbestimmter Länge und vorbestimmten Durchmessers, das innerhalb des inneren Kolbens (36) angeordnet ist und den Wolframglühfaden (42) wenigstens teilweise umgibt; wobei das zylindrische Teil (38) auf einer seiner Oberflächen durch einen infrarotreflektierenden Film (40) bedeckt ist und während der Speisung des Glühfadens einen Hauptteil der durch den Glühfaden emittierten Infrarotstrahlung auffängt und zurück zu dem Glühfaden reflektiert,⁴ und

wobei der Infrarotfilm (40) in der Lage ist, die Betriebstemperatur auszuhalten und in der Halogenatmosphährenumge-

bung des Filmsubstrats wirksam zu arbeiten.
2. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und der Durchmesser des zylindrischen Teils (38) ein Verhältnis in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 25 haben.
3. Glühlampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühfaden (42) gewendelt ist, einen vorbestimmten Wendelradius hat und relativ zu der Mittellinie des inneren Kolbens (36) innerhalb eines Bereiches von nicht mehr als dem 1,5-fachen des Glühfadenwendelradius (R1, R2) axial ausgerichtet ist.
4. Glühlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühfaden (42) einen vorbestimmten Wendeldurchmesser hat und daß der Wendeldurchmesser und der Durchmesser des zylindrischen Teils (38) ein Verhältnis von 1 zu 20 haben.
5. Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge des überzogenen zylindrischen Teils (38) über die Länge des Glühfadens (42) hinaus erstreckt.