DE602004008479T2

DE602004008479T2 - Elektrische lampe

Info

Publication number: DE602004008479T2
Application number: DE602004008479T
Authority: DE
Inventors: Akira Kurosawa
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Kahoku Lighting Solutions Kk Ishinomaki Jp
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: US20060186816A1; WO2005010923A2; JP2007516571A; CN1830063A; EP1652214B1; ATE371262T1; WO2005010923A3; DE602004008479D1; EP1652214A2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Lampe-vom Typ Glühlampe, einschließlich einer Halogenlampe usw., und im Besonderen auf eine, als eine Lichtquelle eines faseroptischen Beleuchtungssystems verwendete, elektrische Lampe.
Hintergrund der Erfindung
Üblicherweise wird ein faseroptisches Beleuchtungssystem weitgehend zur Beleuchtung von Bereichen ganz in der Nähe von Arbeitern, die eine komplizierte Arbeit, zum Beispiel in einer Fabrik, verrichten, oder zum einen zur Effektbeleuchtung einer Vitrine oder eines Schaufensters und zum anderen zur Bestrahlung, welche für ein Endoskop, einen Scanner, ein Bildvergrößerungsgerät, eine Photopolymerisiervorrichtung usw. erforderlich ist, eingesetzt.
7 zeigt schematisch ein Beispiel eines faseroptischen Beleuchtungssystems, bei welchem eine konventionelle Halogenlampe als Lichtquelle verwendet wird, wobei A die räumliche Beziehung zwischen der Halogenlampe und einer optischen Faser und B eine Lichtverteilung eines von der optischen Faser ausgetretenen Lichts zeigt. In 7 kennzeichnet Bezugsziffer 100 eine Halogenlampe und 200 eine optische Faser. Die Halogenlampe 100 umfasst einen aus Quarzglas hergestellten Kolben 101 und einen aus Glas hergestellten Reflektor 102. Der Kolben 101 ist mit einer Dichtung 103 versehen und mit einem Halogengas gefüllt. Des Weiteren ist eine so genannte Longitudinal-Glühwendel 104 (z.B. Typ C-8) in dem Kolben 101 angeordnet. Der Reflektor 102 ist mit einem ellipsoid-förmigen, reflektiven Teil 105, auf dessen Innenseite eine Reflexionsschicht vorgesehen ist, und einem halsförmigen Teil 106 versehen. Die Dichtung 103 des Kolbens 101 wird in den halsförmigen Teil 106 des Reflektors 102 eingesetzt und unter Verwendung eines Klebemittels, wie z.B. Kitt, befestigt. In diesem Fall sind der Kolben 101 und der Reflektor 102 konzentrisch positioniert, so dass die Spulenachse der Wendel 104 mit der optischen Achse des reflektiven Teils 102 koinzidiert (s. Punkt-Strich-Linie in der Figur).
Für die optische Faser 200 kann eine optische Faser auf Quarzbasis, optische Mehrkomponentenfaser oder optische Kunststofffaser usw. eingesetzt werden. In der Figur ist lediglich eine optische Faser dargestellt, jedoch werden normalerweise mehrere bis mehrere zehntausend Fasern gebündelt verwendet. Des Weiteren weist die optische Faser 200 eine numerische Apertur NA auf, die einen Winkel kennzeichnet, in welchem sie an ihrer Endfläche Licht empfangen kann. Entsprechend der numerischen Apertur NA der verwendeten, optischen Faser 200 und einer Krümmung des reflektiven Teils 105 des Reflektors 102 der Halogenlampe 100 sind die Halogenlampe 100 und die optische Faser 200 in einem entsprechenden Abstand X voneinander positioniert. In diesem Fall sind die Halogenlampe 100 und die optische Faser 200 konzentrisch positioniert, so dass die Achse der (gebündelten) optischen Faser 200 mit der optischen Achse des reflektiven Teils 105 des Reflektors 102 (s. Punkt-Strich-Linie in der Figur) koinzidiert.
Bei dem faseroptischen Beleuchtungssystem in 7 weist ein von der optischen Faser 200 ausgetretenes Licht eine Lichtverteilung, wie in 8B dargestellt, auf. Diese Lichtverteilung ist ebenfalls konzentrisch mit der Halogenlampe 100 und der optischen Faser 200 dargestellt.
Wie aus der Lichtverteilung in 7B ersichtlich, fällt die Lichtstärke im Vergleich zu der Lichtstärke am Rand des konventionellen, faseroptischen Beleuchtungssystems in der Nähe des Mittelpunkts des von der optischen Faser 200 ausgetretenen Lichts ab. Dieses ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Reflektor 102 mit dem halsförmigen Teil 106 versehen ist. Das heißt, dass in diesem Bereich des Reflektors 102 keine Reflexionsschicht vorgesehen sein kann und daher ein Dark Spot gebildet wird, durch den Licht nicht reflektiert werden kann. Infolgedessen tritt der Großteil des von dem Reflektor 102 reflektierten Lichts in einem bestimmten Einfallswinkel in die optische Faser 200 ein. Sobald das Licht in einem bestimmten Winkel in die optische Faser eintritt, wird das Licht in der optischen Faser fortgeleitet, während sich die Totalreflexion wiederholt. Hier hat das von dem anderen Ende der optischen Faser ausgetretene Licht folglich eine Doughnut-Form, da Einfallswinkel = Reflexionswinkel. Darüber hinaus ist eine von der, der optischen Faser 200 zugewandten Spitze der Wendel 104 erzeugten Lichtmenge nicht so groß. Daher ist die Lichtmenge, welche parallel von der Wendel 104 direkt in die optische Faser 200 eintritt, nicht so groß. Somit weist das konventionelle, faseroptische Beleuchtungssystem resultierend eine Lichtverteilung auf, bei welcher die Lichtstärke, wie in 7B dargestellt, in dem zentralen Bereich gesenkt wird. Eine solche Lichtverteilung ist zur Beleuchtung mittels Lichtleitfaser, mit Ausnahme spezieller Verwendungszwecke, nicht geeignet. Unter Berücksichtigung dieses Punktes wird durch Positionieren der Halogenlampe und der optischen Faser versucht, dass ein paralleles Licht von der Halogenlampe in die optische Faser eintritt, wobei zwischen der optischen Achse der Halogenlampe 100 und der Achse der optischen Faser 200 ein Winkel gebildet wird. In diesem Fall nimmt die Menge des auf die optische Faser nicht auftreffenden Lichts jedoch zu, was in einer schlechten Leistung resultiert. Somit weist die konventionelle Halogenlampe das Problem auf, dass sie als Lichtquelle eines faseroptischen Beleuchtungssystems nicht geeignet ist.
Überdies ist bei Verwendung der in der Figur dargestellten Halogenlampe 100 eine Form zum Formen des Glasreflektors 102 sehr teuer, und es ist daher schwierig, viele Ausführungen ellipsoidförmiger, reflektiver Teile 105 des Reflektors 102 mit verschiedenen Krümmungen zu versehen, d.h. ein Realisieren ist mit enormen Kosten verbunden. Tatsächlich ist es so, dass lediglich einige wenige Reflektortypen damit versehen werden können, wobei die Anpassung durch Anpassen der Größe, Form usw. des Kolbens entsprechend dem Verwendungszweck oder durch Verschieben des Kolbens in dem Reflektor entsprechend dem Verwendungszweck erfolgt. Bei solchen Anpassungen ist es jedoch schwierig und kann sogar unmöglich sein, eine gewünschte Lichtverteilungscharakteristik zu erreichen.
Des Weiteren ist bei Einsatz der in der Figur verwendeten Halogenlampe 100 der Reflektor 102 als ein von dem Kolben unabhängiger Teil erforderlich, was in dem Problem resultiert, dass es mit Schwierigkeiten verbunden ist, die Größe des faseroptischen Beleuchtungssystems zu reduzieren.
Es sei erwähnt, dass ein faseroptisches Beleuchtungssystem mit einer elektrischen Glühlampe als Lichtquelle aus dem Deutschen Gebrauchsmuster DE-7 904 647 U bekannt ist. Dieses faseroptische Beleuchtungssystem ist mit einer Reflexionsschicht auf dem Kolben der elektrischen Glühlampe versehen. Dieses faseroptische Beleuchtungssystem weist ebenfalls eine Charakteristik auf, dass bei einer Lichtverteilung des von der optischen Faser austretenden Lichts die Lichtstärke in der Nähe des mittleren Bereichs im Vergleich zu der Lichtstärke am Rand abnimmt.
Offenbarung
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine elektrische Lampe vom Typ Glühlampe, insbesondere eine Halogenlampe, vorzusehen, die sich als eine Lichtquelle eines faseroptischen Beleuchtungssystems eignet, welche mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden kann und klein ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäß, elektrische Lampe durch einen Kolben mit einer ersten gekrümmten Fläche, wobei die erste gekrümmte Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt aufweist und nach außen konvex ist, und eine Wendel gekennzeichnet ist, die einen durch Wicklung eines Drahtes gebildeten Spulenteil hat und durch Speisung mit Energie Licht erzeugt, wobei die Wendel so angeordnet ist, dass der Spulenteil in einem Innenraum des Kolbens positioniert ist, wobei auf der gesamten Außenfläche oder der gesamten Innenfläche der ersten gekrümmten Fläche eine Reflexionsschicht gebildet wird und die erste gekrümmte Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil und der zweite Brennpunkt an einem Lichtübertragungsmedium positioniert ist, dem ein an dem Spulenteil erzeugtes und auf der ersten gekrümmten Fläche reflektiertes Licht zugeführt wird, positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Fläche einen Vorsprung aufweist, welcher zu dem Lichtübertragungsmedium hin hervorragt.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist die erste gekrümmte Fläche mit einer im Wesentlichen ellipsoidförmigen Form im Querschnitt in dem Kolben selbst der elektrischen Lampe vorgesehen und die Reflexionsschicht auf der gesamten Außenfläche oder der gesamten Innenfläche der ersten gekrümmten Fläche ausgebildet; daher besteht die Möglichkeit, die elektrische Lampe bei einem geringen Kostenaufwand herzustellen und die Größe der elektrischen Lampe beträchtlich zu reduzieren. Des Weiteren kann in dem, ein Lichtübertragungsmedium aufweisenden Beleuchtungssystem mit der bei der oben beschriebenen Struktur als Lichtquelle verwendeten, elektrischen Lampe aus dem Lichtübertragungsmedium, wie z.B. einer optischen Faser, ausgetretenes Licht eine Lichtverteilungscharakteristik mit einem Maximum in der Nähe des Mittelpunkts aufweisen. Ein Licht mit einer solchen Lichtverteilungscharakteristik ist zur Verwendung für eine faseroptische Beleuchtung durchaus geeignet.
Vorzugsweise weist bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe die der ersten gekrümmten Fläche zugewandte, zweite Fläche eine im Wesentlichen sphärische Form auf, und der Kolben umfasst weiterhin eine Umfangsfläche, um einen umlaufenden Endteil der ersten gekrümmten Fläche und einen umlaufenden Endteil der zweiten Fläche miteinander zu verbinden.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese deshalb von Vorteil, weil die Dicke des Kolbens der elektrischen Lampe im Wesentlichen in dem Teil des Innenraumes des Kolbens bestimmt wird. Ein Abgleichen der Dicke des Glases ist vorteilhaft, um ein Platzen des Kolbens zu verhindern.
Vorzugsweise umfasst bei der oben beschriebenen elektrischen Lampe die zweite Fläche einen flachen Teil, welcher vorzugsweise kreisfömig ist und zumindest eine Größe aufweist, die nahezu das gesamte, ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil an dem ersten Brennpunkt erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche reflektiert wird, hindurch lässt.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese deshalb von Vorteil, weil die Möglichkeit besteht, die elektrische Lampe und das Lichtübertragungsmedium leicht zu positionieren, indem der flache Teil mit einer flachen Bezugsfläche, welche in dem, ein Lichtübertragungsmedium aufweisenden Beleuchtungssystem vorgesehen ist, in Kontakt gebracht wird. Sie ist ebenfalls dadurch vorteilhaft, dass das ausgetretene Licht, welches durch den flachen Teil hindurch geht, an dem flachen Teil nur in geringem Maße bricht. Außerdem ist sie insofern von Vorteil, als die Möglichkeit besteht, die Position der Wendel durch den flachen Teil visuell genau zu bestätigen.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese insofern von Vorteil, als die elektrische Lampe und das Lichtübertragungsmedium durch Einsetzen des Vorsprungs in die Öffnung der Bezugsfläche, welche in dem, ein Lichtübertragungsmedium aufweisenden Beleuchtungssystem vorgesehen ist, extrem einfach positioniert werden können.
Vorzugsweise weist bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe die zweite Fläche eine Schicht auf, um Licht einer bestimmten Wellenlänge zu reflektieren, zu übertragen oder zu absorbieren.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese im Hinblick auf die Kosten und Miniaturisierung des ein Lichtübertragungsmedium aufweisenden Beleuchtungssystems von Vorteil, da keine Notwendigkeit besteht, separat ein Filter mit charakteristischen Eigenschaften, wie z.B. Infrarotsperrung, vorzusehen.
Des Weiteren ist die elektrische Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Kolben mit einer ersten gekrümmten Fläche, wobei die erste gekrümmte Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt aufweist und nach außen hin kon vex ist, und einer, der ersten gekrümmten Fläche zugewandten, zweiten gekrümmten Fläche, wobei die zweite gekrümmte Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt aufweist und nach außen hin konvex ist, und eine Wendel mit einem Spulenteil umfasst, die einen durch Wicklung eines Drahtes gebildeten Spulenteil hat und durch Speisung mit Energie Licht erzeugt, wobei die Wendel so angeordnet ist, dass der Spulenteil in einem Innenraum des Kolbens positioniert ist, wobei die jeweiligen Reflexionsschichten auf der ersten gekrümmten Fläche und der zweiten gekrümmten Fläche vorgesehen sind, wobei die Reflexionsschicht eine Öffnung aufweist, um Licht, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche oder der zweiten gekrümmten Fläche reflektiert wird, durchzulassen, wobei die erste gekrümmte Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil und der zweite Brennpunkt an einem Lichtübertragungsmedium positioniert wird, dem ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche reflektiert wird, durch die Öffnung zugeführt wird, und die zweite gekrümmte Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil und der zweite Brennpunkt an einem Lichtübertragungsmedium positioniert sind, dem ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der zweiten gekrümmten Fläche reflektiert wird, durch die Öffnung zugeführt wird. Vorzugsweise weisen die erste und die zweite gekrümmte Fläche die gleiche Krümmung auf. Überdies hat zumindest eine der Öffnungen eine kreisförmige Öffnung und weist zumindest eine Größe auf, die nahezu das gesamte, ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil an dem ersten Brennpunkt der ersten gekrümmten Fläche oder der zweiten gekrümmten Fläche erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche oder der zweiten gekrümmten Fläche reflektiert wird, durchlässt.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur werden die erste und zweite gekrümmte Fläche mit einer im Wesentlichen ellipsoidartigen Form im Querschnitt in dem Kolben selbst der elektrischen Lampe vorgesehen und eine Reflexionsschicht auf der ersten und zweiten gekrümmten Fläche ausgebildet; daher besteht die Möglichkeit, die elektrische Lampe bei einem geringen Kostenaufwand herzustellen und die Größe der elektrischen Lampe beträchtlich zu reduzieren. Des Weiteren kann in dem, ein Lichtübertragungsmedium aufweisenden Beleuchtungssystem mit der bei der oben beschriebenen Struktur als Lichtquelle verwendeten, elektrischen Lampe Licht durch diese elektrische Lampe in Lichtübertragungsmedien, wie z.B. zwei optische Fasern, eintreten und von diesen Lichtübertragungsmedien ausgetretenes Licht eine Lichtverteilungscharak teristik mit einem Maximum in der Nähe des Mittelpunkts aufweisen. Eine solche Lichtverteilungscharakteristik ist zur Verwendung für eine faseroptische Beleuchtung durchaus geeignet.
Vorzugsweise umfasst bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe mindestens eine der Öffnungen einen flachen Teil.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese insofern von Vorteil, als die Möglichkeit besteht, die elektrische Lampe und das Lichtübertragungsmedium leicht zu positionieren, indem der flache Teil mit der ebenen Bezugsfläche, welche in dem, ein Lichtübertragungsmedium aufweisenden Beleuchtungssystem vorgesehen ist, in Kontakt gebracht wird. Sie ist ebenfalls dadurch vorteilhaft, dass das ausgetretene Licht, welches durch den ebenen Teil hindurch geht, an dem ebenen Teil nur in geringem Maße bricht. Außerdem ist sie insofern von Vorteil, als die Möglichkeit besteht, die Position der Wendel durch den flachen Teil visuell genau zu bestätigen.
Vorzugsweise weist bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe mindestens eine der Öffnungen einen Vorsprung auf, welcher zu dem Lichtübertragungsmedium hin herausragt.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese deshalb von Vorteil, weil die Möglichkeit besteht, die elektrische Lampe und das Lichtübertragungsmedium durch Einsetzen des Vorsprungs in die Öffnung der Bezugsfläche, welche in dem, ein Lichtübertragungsmedium aufweisenden Beleuchtungssystem vorgesehen ist, extrem leicht zu positionieren.
Vorzugsweise weist bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe eine Endfläche des Vorsprungs einen Linseneffekt auf.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese deshalb von Vorteil, weil die Möglichkeit besteht, Licht in einer gewünschten Richtung zu verdichten, zu zerstreuen oder zu kollimieren.
Vorzugsweise wird in der oben beschriebenen Lampe auf einer Seitenfläche des Vorsprungs eine Reflexionsschicht gebildet.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese insofern von Vorteil, als das Licht nicht von der Seitenfläche des Vorsprungs entweicht.
Vorzugweise weist der Spulenteil bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe, wie von der Seite des Lichtubertragungsmediums aus betrachtet, eine quadratische Form oder eine kreisförmige Form auf.
Gemäß der oben beschriebenen, elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese deshalb von Vorteil, weil die Möglichkeit besteht, zu verhindern, dass das an dem Spulenteil der Wendel erzeugte und an der ersten oder zweiten gekrümmten Flache reflektierte Licht von der Wendel aufgefangen wird.
Vorzugsweise weist der Kolben bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe eine Umfangsfläche auf, um einen umlaufenden Endteil der ersten gekrümmten Fläche und einen umlaufenden Endteil der zweiten gekrümmten Fläche miteinander zu verbinden.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese deshalb von Vorteil, weil die Dicke des Kolbens der elektrischen Lampe im Wesentlichen in dem Teil des Innenraumes des Kolbens festgelegt werden kann. Ein Abgleichen der Dicke des Glases ist ebenfalls vorteilhaft, um ein Platzen des Kolbens zu verhindern.
Vorzugsweise ist das Material der Reflexionsschicht bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe Ta₂O₅/SiO₂. Ta₂O₅/SiO₂ ist im Hinblick auf Wärmestabilität und Schichtkorrosionswiderstand hervorragend.
Vorzugsweise bestehen die erste gekrümmte Fläche und/oder die zweite gekrümmte Fläche bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe aus mehreren Teilen mit verschiedenen Krümmungen.
Gemäß der elektrischen Lampe mit der oben beschriebenen Struktur ist diese insofern von Vorteil, als die Möglichkeit besteht, Licht auf verschiedenen, zweiten Brennpunkten auf einem Lichtübertragungsmedium, wie z.B. einer optischen Faser, zu verdichten.
Vorzugsweise ist der Innenraum des Kolbens bei der oben beschriebenen, elektrischen Lampe mit Halogen gefüllt.
Des Weiteren ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein, ein Lichtübertragungsmedium aufweisendes Beleuchtungssystem oder im Besonderen ein faseroptisches Beleuchtungssystem dadurch gekennzeichnet, dass es eine elektrische Lampe und ein Lichtübertragungsmedium aufweist, wobei die elektrische Lampe einen Kolben mit einer ersten gekrümmten Fläche, wobei die erste gekrümmte Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt hat und nach außen hin konvex ist, und einer der ersten gekrümmten Fläche zugewandten, zweiten Fläche und eine Wendel mit einem Spulenteil, welcher durch Wicklung eines Drahtes gebildet wird und Licht durch Speisung mit Energie erzeugt, aufweist, wobei die Wendel so angeordnet ist, dass der Spulenteil in einem Innenraum des Kolbens positioniert ist und das Lichtübertragungsmedium, dem ausgetretenes Licht zugeführt wird, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche reflektiert wird, in der Nähe der zweiten Fläche angeordnet ist, wobei auf der gesamten Außenfläche oder der gesamten Innenfläche der ersten gekrümmten Fläche eine Reflexionsschicht gebildet und die erste gekrümmte Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil vorgesehen und der zweite Brennpunkt an dem Lichtübertragungsmedium positioniert ist.
Des Weiteren ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein, ein Lichtübertragungsmedium aufweisendes Beleuchtungssystem oder im Besonderen ein faseroptisches Beleuchtungssystem dadurch gekennzeichnet, dass es eine elektrische Lampe und zwei Lichtübertragungsmedien aufweist, wobei die elektrische Lampe einen Kolben mit einer ersten gekrümmten Fläche, wobei die erste gekrümmte Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt hat und nach außen hin konvex ist, und einer der ersten gekrümmten Fläche zugewandten, zweiten gekrümmten Fläche, wobei die zweite gekrümmte Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt hat und nach außen hin konvex ist, und eine Wendel mit einem Spulenteil, welcher durch Wicklung eines Drahtes gebildet wird und Licht durch Speisung mit Energie erzeugt, aufweist, wobei die Wendel so angeordnet ist, dass der Spulenteil in einem Innenraum des Kolbens positioniert ist und die beiden Lichtübertragungsmedien, denen ein ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche oder der zweiten gekrümmten Fläche reflektiert wird, zugeführt wird, jeweils in der Nähe der ersten gekrümmten Fläche und der zweiten gekrümmten Fläche angeordnet sind, wobei die jeweiligen Reflexionsschichten auf der ersten gekrümmten Fläche und der zweiten gekrümmten Fläche gebildet werden, die Reflexionsschicht eine Öffnung aufweist, um Licht, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche oder der zweiten gekrümmten Fläche reflektiert wird, durchzulassen, wobei die erste gekrümmte Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil und der zweite Brennpunkt an einem Lichtübertragungsmedium positioniert wird, dem ausgetretenes Licht, welches an der ersten gekrümmten Fläche reflektiert wird, durch die Öffnung zugeführt wird, und die zweite gekrümmte Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil und der zweite Brennpunkt an dem anderen Lichtübertragungsmedium po sitioniert sind, dem ausgetretenes Licht, welches an der zweiten gekrümmten Fläche reflektiert wird, durch die Öffnung zugeführt wird.
Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 – eine Schemaansicht einer elektrischen Lampe nach dem Stand der Technik, wobei A eine Vorderansicht, B eine linksseitige Ansicht und C eine rechtsseitige Ansicht zeigen;
2 – einen Herstellungsschritt der in 1 dargestellten Lampe;
3 – ein faseroptisches Beleuchtungssystem, wobei die Lampe gemäß der in 1 dargestellten Lampe als Lichtquelle verwendet wird, wobei A die räumliche Beziehung zwischen der Lichtquelle und einer optischen Faser und B schematisch eine Lichtverteilung eines von der optischen Faser ausgetretenen Lichts zeigen;
4 – eine Schemaansicht einer elektrischen Lampe, wobei A eine Vorderansicht, B eine linksseitige Ansicht und C eine rechtsseitige Ansicht zeigen;
5 – eine Schemaansicht einer elektrischen Lampe, wobei A eine Vorderansicht und B eine linksseitige Ansicht zeigen;
6 – eine Schemaansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung wobei A eine Vorderansicht und B eine linksseitige Ansicht zeigen; sowie
7 – eine schematische Darstellung eines faseroptischen Beleuchtungssystems, bei welchem eine konventionelle Halogenlampe als eine Lichtquelle verwendet wird, wobei A die räumliche Beziehung zwischen der Lichtquelle und einer optischen Faser und B eine Lichtverteilung eines von der optischen Faser ausgetretenen Lichts zeigen.
Bester Modus
Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Folgenden erläutert.
6 zeigt eine Schemaansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektrischen Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei A eine Vorderansicht und B eine linksseitige Ansicht zeigen. Eine elektrische Lampe 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Halogenlampe dargestellt. Diese Halogenlampe 1 umfasst einen Kolben 2, welcher zum Beispiel aus Quarzglas hergestellt ist. Der untere Teil dieses Kolbens wird mit einer Quetschdichtung 3 gebildet, dessen Spitze mit einer Evakuierungsdichtung 4 ausgebildet und ein Innenraum 5 mit Halogengas gefüllt wird. Des Weiteren ist in dem Innenraum 5 des Kolbens 2 eine Wendel 6 vorgesehen, welche zum Beispiel aus Wolfram besteht. Die Wendel 6 weist einen Spulenteil 16 auf, der durch Wicklung eines Drahtes gebildet wird und bei Speisung mit Energie Licht erzeugt. In der Quetschdichtung 3 sind ein Paar Innenzuleitungen (in diesem Ausführungsbeispiel dient ebenfalls ein Paar linearer Endabschnitte als diese Innenzuleitungen) 7a, 7b und ein Paar Außenzuleitungen 8a, 8b eingesetzt, und die Innenzuleitungen 7a, 7b und die Außenzuleitungen 8a, 8b sind jeweils durch Mo-Folien elektrisch verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel erstrecken sich der Spulenteil 16 der Wendel 6, die Innenzuleitungen 7a, 7b, die Außenzuleitungen 8a, 8b und die Mo-Folien 9a, 9b (das heißt, die Wendelstruktur, welche später beschrieben wird) im Wesentlichen parallel zu der Achse des Kolbens 2 (Punkt-Strich-Linie in 1), welcher durch die Wendel 6 hindurch geht. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Quetschdichtung 3 konzentrisch mit der Achse des Kolbens 2 vorgesehen. Dieses ist jedoch keine essentielle Struktur, und, wie erforderlich, besteht ebenfalls die Möglichkeit, die Quetschdichtung 3 gegenüber der Achse des Kolbens 2 exzentrisch vorzusehen und die Wendelstruktur entsprechend anzupassen.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Kolben 2 eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt F1 und einem zweiten Brennpunkt F2 und weist eine nach außen konvexe, erste gekrümmte Fläche 10 auf. Auf der gesamten Außenfläche der ersten gekrümmten Fläche 10 wird eine Reflexionsschicht (in 1 diagonal schraffiert) ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel verläuft die optische Achse der ersten gekrümmten Fläche 10 im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Kolbens 2, und die an dem umlaufenden Endteil der ersten gekrümmten Fläche gebildete Ebene verläuft im Wesentlichen parallel zu der Achse des Kolbens 2. Der erste Brennpunkt F1 der ersten gekrümmten Fläche 10 ist an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 positioniert. Der zweite Brennpunkt F2 der ersten gekrümmten Fläche 10 ist an einer optischen Faser 20 positioniert, der ein ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche 10 reflektiert wird, zugeführt wird (s. 3).
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Kolben 2 eine, der ersten gekrümmten Fläche 10 zugewandte, im Wesentlichen sphärische, zweite Fläche 11 auf, welche eine Vorsprung umfasst, der zu dem Lichtübertragungsmedium hin hervorragt. Des Weiteren weist der Kolben 2 eine Umfangsfläche 12 auf, um einen umlaufenden Endteil der ersten gekrümmten Fläche 10 und einen umlaufenden Endteil der zweiten Fläche 11 miteinander zu verbinden. Die Umfangsfläche 12 und die Dichtung 3 sind durch einen Übergangsteil 13 untereinander verbunden. Das Anordnen der sphärischen, zweiten Fläche 11 und der Umfangsfläche 12 ist von Vorteil, um die Dicke des Kolbens 2 der elektrischen Lampe 1 in dem Teil des Innenraums 5 im Wesentlichen festzulegen. Der Grund hier wird unter Bezugnahme auf einen Herstellungsschritt der Lampe dieses Ausführungsbeispiels erläutert.
Die Herstellung der elektrischen Lampe dieses Ausführungsbeispiels ist im Grunde genommen die gleiche wie diese der konventionellen Halogenlampe. Des Weiteren ist das Verfahren zum Formen des Kolbens ebenfalls das gleiche wie das konventionelle Herstellungsverfahren. Die erste gekrümmte Fläche 10 mit einer im Wesentlichen ellipsoidartigen Form im Querschnitt, die im Wesentlichen sphärische, zweite Fläche 11 und die Umfangsfläche 12 des Kolbens 2 werden geformt, indem zuerst ein vorher bestimmter Teil einer Glasröhre mit einem vorgegebenen Röhrendurchmesser erhitzt, der erhitzte Teil dann mit einer Form eingefasst, in die Röhre Luft geblasen und der erhitzte Teil luftgefüllt wird. In diesem Fall wird ein gleicher Winddruck auf Teile ausgeübt, welche gleichweit von der Achse der Glasröhre entfernt sind, wodurch die Dicke des Glases nach dem Formen gleichmäßig wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind bei dem oben beschriebenen Füllen mit Luft die Abstände von einer Stelle auf der Achse der Glasröhre zu der zweiten Fläche 11 und der Umfangsfläche 12 sowie einem Teil der ersten gekrümmten Fläche 10 im Allgemeinen gleich, wodurch die Dicke des Glases nach dem Formen gleich wird. Ein Abgleichen der Dicke des Glases ist von Vorteil, um eine Platzen des Kolbens zu verhindern.
Des Weiteren werden nach Formen des oben beschriebenen Kolbens 2 der der Dichtung 3 und dem Übergangsteil entsprechende Teil ebenfalls geformt. Die so geformte Glasröhre ist in 2A dargestellt.
Dagegen sind die Wendel 6 mit dem Spulenteil 16, die Innenzuleitungen 7a, 7b, die Außenzuleitungen 8a, 8b und die Mo-Folien 9a, 9b elektrisch geschweißt, wodurch eine Wendelstruktur, wie in 2B dargestellt, gebildet wird. Die Wendelstruktur wird von unten in die geformte Glasröhre, wie in 2A dargestellt, eingesetzt und in einer vorgegebenen Position befestigt; danach wird der der Dichtung 3 entsprechende Teil erhitzt und mit einer Quetschdichtung versehen. Sodann wird von der Spitze der Glasröhre Halogengas eingeführt. Schließlich wird die Spitze der Glasröhre erhitzt und dann geschlossen (s. 2C).
Anschließend wird auf der gesamten Außenfläche der ersten gekrümmten Fläche 10 durch Aufdampfung, wie z.B. CVD, eine Reflexionsschicht ausgebildet, und die elektrische Lampe ist fertig (s. 2D). Die Reflexionsschicht kann ebenfalls auf der gesamten Außenfläche der gekrümmten Fläche 10 ausgebildet werden, bevor die in 2B dargestellte Wendelstruktur in die geformte Glasröhre, wie in 2A dargestellt, eingesetzt wird. Ferner kann die Reflexionsschicht ebenfalls auf der gesamten Innenfläche der ersten gekrümmten Fläche 10 statt auf ihrer Außenfläche ausgebildet werden.
Es sei erwähnt, dass es vorzuziehen ist, den oben beschriebenen Übergangsteil 13 (s. insbesondere 1) so weit wie möglich zu begrenzen, um die Reflexionsfläche der ersten gekrümmten Fläche 10 so groß wie möglich zu machen.
Des Weiteren werden gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren die erste gekrümmte Fläche 10, die zweite Fläche 11 und die Umfangsfläche 12, der Dichtung 3 entsprechende Teil sowie der Übergangsteil aus einer Glasröhre geformt, wobei diese Komponenten jedoch ebenfalls aus verschiedenen Glasröhren geformt und dann verbunden werden können.
In der oben beschriebenen Erläuterung werden die erste gekrümmte Fläche 10, die zweite Fläche 11 und die Umfangsfläche 12 als unterschiedliche Komponenten behandelt, jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenfalls so angepasst werden, dass eine Umfangsfläche in der ersten und/oder zweiten gekrümmten Fläche vorgesehen ist und ausgebildet wird, wenn die erste gekrümmte Fläche und die zweite Fläche in Kontakt gebracht werden, um einen Innenraum zu bilden.
Im Gegensatz zu der konventionellen Halogenlampe wird gemäß der elektrischen Lampe dieses Ausführungsbeispiels die Reflexionsschicht unmittelbar auf der Außenfläche des Kolbens gebildet, wodurch es erforderlich ist, dass das Material der Reflexionsschicht Wärmestabilität aufweist. Überdies ist, da davon ausgegangen wird, dass die elektrische Lampe während der Produktionsarbeit häufig von Händen von Personen berührt wird, ebenfalls ein hoher Ablösungswiderstand erforderlich. Unter Berücksichtigung aller dieser Punkte wird in diesem Ausführungsbeispiel Ta₂O₅/SiO₂ verwendet, welches im Hinblick auf Wärmebeständigkeit und Festigkeit als Material für die Reflexionsschicht ausgezeichnet ist. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, Materialien wie z.B. Aluminium, Gold, ZnS/MgF₂, ZnS/SiO₂, TiO₂/SiO₂, wie erforderlich, einzusetzen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die mit dem Spulenteil 16 versehene Wendel durch einen so genannten transversalen CF-6-Typ dargestellt, hat, wie von der Seite der optischen Faser aus gesehen, eine quadratische Form und ist in dem Innenraum 5 des Kolbens 5 so angeordnet, dass die optische Achse der ersten gekrümmten Fläche 10 durch den Mittelpunkt der quadratischen Form hindurch geht. Des Weiteren ist der erste Brennpunkt F1 der ersten gekrümmten Fläche 10 in dem Mittelpunkt des Spulenteils 16 der Wendel 6 positioniert. Dieses ist insofern von Vorteil, als verhindert wird, dass das ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche 10 reflektieret wird, von der Wendel 6 aufgefangen wird. In dieser Hinsicht ist es bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch vorzuziehen, dass die Wendel 6 eine solche vom CF-6-Typ ist, eine kreisförmige Form aufweist, wie von der Seite der optischen Faser 20 aus gesehen, und in dem Innenraum 5 des Kolbens 2 so platziert ist, dass die optische Achse der ersten gekrümmten Fläche 10 durch den Mittelpunkt des kreisförmigen Teils hindurch geht. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, eine rechteckige Form zu verwenden, wie von der Seite der optischen Faser 20 aus gesehen und, je nach Bedarf, ebenfalls von einer Wendel vom C-6-Typ, CF-8-Typ usw. Gebrauch zu machen.
3 zeigt schematisch ein faseroptisches Beleuchtungssystem, in welchem die Lampe, wie in 6 dargestellt, als Lichtquelle verwendet wird, wobei A die räumliche Beziehung zwischen der elektrischen Lampe und einer optischen Faser und B eine Lichtverteilung eines von der optischen Faser ausgetretenen Lichts zeigt. Bei diesem faseroptischen Beleuchtungssystem sind die elektrische Lampe 1 und die optische Faser 20 in einem vorgegebenen Abstand Y voneinander konzentrisch positioniert, so dass die optische Achse der ersten gekrümmten Fläche 10 mit der Achse der optischen Faser 20 koinzidiert (s. Punkt-Strich-Linie in 3). Hier ist die Krümmung der ersten gekrümmten Fläche 10 an die numerische Apertur NA der optischen Faser 20 angepasst, und der zweite Brennpunkt F2 der ersten gekrümmten Fläche 10 ist an der optischen Faser 20 positioniert. Es sei erwähnt, dass die optische Faser 20 selbst die gleiche wie die konventionelle sein kann, und es können mehrere optische Fasern gebündelt werden. Somit wird, wie in 3 dargestellt, ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche 10 reflektiert wird, auf dem an der optischen Faser 20 positionierten, zweiten Brennpunkt F2 verdichtet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist kein Dark Spot vorhanden, da die Reflexionsschicht auf der gesamten Außenfläche der ersten gekrümmten Fläche 10 gebildet wird. Des Weiteren wird das ausgetretene Licht nicht blockiert, da keine Dichtung 3 usw. auf der optischen Achse der ersten gekrümmten Fläche 10 vorhanden ist. Überdies tritt auf der von der optischen Faser aus gesehenen Seite von dem quadratischen Spulenteil 16 ein paralleles Licht unmittelbar in die optische Faser 20 ein. Dieser Spulenteil erzeugt eine extrem große Lichtmenge. Infolgedessen wird eine Lichtverteilung erreicht, welche nicht doughnutförmig ist, sondern, wie in 3B dargestellt, ein Maximum in der Nähe des Mittelpunkts aufweist. Diese Lichtverteilung ist ebenfalls konzentrisch mit der Halogenlampe 1 und der optischen Faser 20 dargestellt. Eine solche Lichtverteilung ist für die zuvor erwähnte Anwendung der faseroptischen Beleuchtung durchaus geeignet.
Sodann wurde bei dem gleichen faseroptischen Beleuchtungssystem ein Test durchgeführt, um die Mengen des von der optischen Faser ausgetretenen Lichts zu vergleichen, wenn eine konventionelle, mit einem separaten Reflektor versehene Halogenlampe und die elektrische Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils bei der gleichen Spannung (5V) eingeschaltet werden. Infolgedessen wurde bestätigt, dass bei Verwendung der elektrischen Lampe der vorliegenden Erfindung eine Erhöhung der Lichtmenge von etwa 32% erreicht wird.
Des Weiteren sind die Kosten zum Formen des Kolbens 2 im Vergleich zu den Kosten zum Formen des konventionellen, separaten Reflektors extrem niedrig.
Darüber hinaus ist die elektrische Lampe der vorliegenden Erfindung größenmäßig sehr klein, da sie keinen separaten Reflektor umfasst. Überdies ist der ellipsoidförmige Teil des Kolbens der elektrischen Lampe der vorliegenden Erfindung klein und kann einen extrem kurzen Fokus aufweisen. Im Vergleich zu der konventionellen elektrischen Lampe kann dadurch die elektrische Lampe der vorliegenden Erfindung näher an die optische Faser heran gebracht werden. Daher ist der für die konventionelle, elektrische Lampe erforderliche Raum bei dem konventionellen, faseroptischen Beleuchtungssystem, für welches die konventionelle, elektrische Lampe mit einem separaten Reflektor als Lichtquelle verwendet wird, für die elektrische Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung ausreichend. Daher besteht die Möglichkeit, die elektrische Lampe gemäß der vorliegenden Erfindung allein durch Änderung der Aufbaustruktur der elektrischen Lampe an das konventionelle, faseroptische Beleuchtungssystem anzupassen. Zum anderen kann die Größe eines solchen Systems kleiner als das konventionelle, faseroptische Beleuchtungssystem vorgesehen werden, wenn ein neues faseroptisches Beleuchtungssystem hergestellt wird.
Unter konventionellen faseroptischen Beleuchtungssystemen ist eines mit einem separaten Infrarotsperrfilter usw., welches zwischen der elektrischen Lampe und der optischen Faser angeordnet ist, bekannt. Es besteht die Möglichkeit, durch Ausbildung einer Schicht mit einer Infrarotsperrfilter-Charakteristik auf der zweiten Fläche 11 der elektrischen Lampe in 1 ein solches separates Filter wegzulassen. Dieses ist im Hinblick auf Kosten und Miniaturisierung des Systems von Vorteil. Wenn gewünscht, besteht ebenfalls die Möglichkeit, auf der zweiten Fläche 11 eine Schicht mit anderen Charakteristiken, wie z.B. dieser eines Infrarotreflexionsfilters, Ultraviolettsperrfilters, dichroitischen Filters usw., auszubilden.
4 zeigt eine schematische Ansicht einer elektrischen Lampe, wobei A eine Vorderansicht, B eine linksseitige Ansicht und C eine rechtsseitige Ansicht zeigen. Diese elektrische Lampe 40 unterscheidet sich von der elektrischen Lampe 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass ein Kolben 41 eine im Wesentlichen kegelstumpfförmige Fläche 42 aufweist, die mit einem flachen Teil 43 an Stelle der im Wesentlichen sphärischen, zweiten Fläche 11 versehen ist. Der flache Teil 43 hat eine kreisförmige Form und weist eine Größe auf, die nahezu das gesamte, ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 an dem ersten Brennpunkt F1 erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche 10 reflektiert wird, hindurch lässt. Diese elektrische Lampe 40 ist deshalb von Vorteil, weil die Möglichkeit besteht, die elektrische Lampe und die optische Faser leicht zu positionieren, indem der flache Teil 43 mit einer flachen Bezugsfläche, welche in dem faseroptischen Beleuchtungssystem vorgesehen ist, in Kontakt gebracht wird. Weiterhin ist sie ebenfalls dadurch vorteilhaft, dass das ausgetretene Licht, welches durch den flachen Teil 43 hindurch geht, an dem flachen Teil 43 nur in geringem Maße gebrochen wird. Außerdem ist sie insofern von Vorteil, als die Möglichkeit besteht, die Position der Wendel 6 durch den flachen Teil 43 visuell genau zu bestätigen.
In 5 zeigt A eine Vorderansicht und B eine linksseitige Ansicht. Die rechtsseitige Ansicht der elektrischen Lampe in 5 ist die gleiche wie die linksseitige Ansicht. Diese elektrische Lampe 50 unterscheidet sich dadurch wesentlich von der elektrischen Lampe in 1, dass Licht in zwei Richtungen abgegeben wird. Ein Kolben 51 der elektrischen Lampe 50 weist eine erste gekrümmte Fläche 52 auf, welche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt F1 und einem zweiten Brennpunkt (nicht dargestellt) hat und nach außen hin konvex ist. Auf der Außenseite der ersten gekrümmten Fläche 52 ist eine Reflexionsschicht (diagonal schraffierte Fläche in 5) vorgesehen. Der erste Brennpunkt F1 der ersten gekrümmten Fläche 52 ist im Mittelpunkt des Spulenteils 16 der Wendel 6 positioniert. Der zweite Brennpunkt der ersten gekrümmten Fläche ist an einer optischen Faser (nicht dargestellt) positioniert, der ein ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche 52 reflektiert wird, zugeführt wird. Ebenfalls weist der Kolben 51 eine zweite gekrümmte Fläche 53 auf, die eine im Wesentlichen ellipsoidförmige Form im Querschnitt mit dem ersten Brennpunkt F1 und zweiten Brennpunkt (nicht dargestellt) aufweist und nach außen hin konvex ist. Die erste gekrümmte Fläche 52 und die zweite gekrümmte Fläche 53 haben die gleiche Krümmung. Auf der Außenseite der zweiten gekrümmten Fläche 53 ist eine Reflexionsschicht (diagonal schraffierte Fläche in 5) vorgesehen. Der erste Brennpunkt F1 der zweiten gekrümmten Fläche ist ebenfalls in dem Mittelpunkt des Spulenteils 16 der Wendel 6 positioniert. Der zweite Brennpunkt der zweiten gekrümmten Fläche 53 ist an einer weiteren optischen Faser (nicht dargestellt) positioniert, der ein ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 erzeugt und an der zweiten gekrümmten Fläche 53 reflektiert wird, zugeführt wird. Das Material für diese Reflexionsschichten ist das gleiche wie das in 1 beschriebene.
Gemäß dieser Lampe weist die auf der Außenseite der ersten gekrümmten Fläche 52 ausgebildete Reflexionsschicht eine erste Öffnung 54 auf. Die erste Öffnung 54 hat eine kreisförmige Form und weist eine Größe auf, die nahezu das gesamte, ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 an dem ersten Brennpunkt F1 der zweiten gekrümmten Fläche 53 erzeugt und an der zweiten gekrümmten Fläche 53 reflektiert wird, hindurch lässt. Ebenso hat die auf der Außenseite der zweiten gekrümmten Fläche ausgebildete Reflexionsschicht eine zweite Öffnung 55. Die zweite Öffnung 55 hat ebenfalls eine kreisförmige Form und weist eine Größe auf, die nahezu das gesamte ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil 16 der Wendel 6 an dem ersten Brennpunkt F1 der ersten gekrümmten Fläche 52 erzeugt und an der ersten gekrümmten Fläche 52 reflektiert wird, hindurch lässt. In dem Bereich der ersten Öffnung 54 weist die erste gekrümmte Fläche 52 einen ersten flachen Teil und in dem Bereich der zweiten Öffnung 55 die zweite gekrümmte Fläche 53 einen zweiten flachen Teil auf. Diese flachen Teile haben die gleichen Funktionen und Effekte wie die in dem Ausführungsbeispiel in 4 beschriebenen.
Des Weiteren weist der Kolben 52 eine Umfangsfläche 56 auf, um einen umlaufenden Enteil der ersten gekrümmten Fläche 52 und einen umlaufenden Endteil der zweiten gekrümmten Fläche 53 miteinander zu verbinden. Wie oben beschrieben, ist die Anordnung der Umfangsfläche 56 vorteilhaft, um die Dicke des Kolbens 51 der elektrischen Lampe 50 in dem Bereich des Innenraums 57 im Wesentlichen festzulegen. Des Wei teren ist die Anordnung der Umfangsfläche 56 insofern von Vorteil, als bei Konstruieren des Kolbens 51, indem, in Abhängigkeit der numerischen Apertur NA der verwendeten, optischen Faser, nicht nur die Krümmungen der ersten gekrümmten Fläche 52 und der zweiten gekrümmten Fläche 53, sondern auch die Größe in der Breitenrichtung der Umfangsfläche 56 in Verbindung damit angepasst werden, die Möglichkeit besteht, die Fläche der Reflexionsschicht des Kolbens 51 so groß wie möglich und die erste Öffnung 54 und die zweite Öffnung 55 so klein wie möglich vorzusehen. Es sei erwähnt, dass keine Reflexionsschicht auf der Außenseite der Umfangsfläche 56 ausgebildet wird. Dieses ist darauf zurückzuführen, dass der von der Umfangsfläche 56 umgebene Teil des Spulenteils 16 keine so große Lichtmenge erzeugt. Jedoch besteht, wenn gewünscht, ebenfalls die Möglichkeit, eine Reflexionsschicht, Infrarotsperrfilterschicht oder eine Schicht anderer Beschaffenheit auf der Umfangsfläche 56 auszubilden.
Bei dem faseroptischen Beleuchtungssystem mit der elektrischen Lampe 50 als Lichtquelle sind zwei optische Fasern auf beiden Seiten der elektrischen Lampe 50 einander zugewandt angeordnet, und die elektrische Lampe 50 und diese optischen Fasern sind wie in 3 beschrieben positioniert. Bei der elektrischen Lampe 50 weist die Reflexionsschicht die Öffnungen 54, 55 auf, jedoch tritt eine große Menge paralleles Licht von dem diesen Öffnungen zugewandten, quadratischen Spulenteil 16 in die optische Faser ein, wodurch die Lichtverteilungscharakteristik des von der optischen Faser ausgetretenen Lichts nicht doughnutförmig ist, sondern ein Maximum in der Nähe des Mittelpunkts aufweist. Daher ist diese Lichtverteilung auch für die oben beschriebenen Anwendungen der faseroptischen Beleuchtung sehr geeignet. Des Weiteren wird, im Vergleich zu der Lampe mit der einseitigen Beschichtung in 1 und 4, die Lichtverdichtungseffektivität erhöht. Die oben beschriebenen, zwei optischen Fasern können für verschiedene Beleuchtungen verwendet, können jedoch ebenfalls für die gleiche Beleuchtung in eine Faser gebündelt werden.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei A eine Vorderansicht und B eine linksseitige Ansicht zeigen. Bei der elektrischen Lampe in 6 ist die rechtsseitige Ansicht die gleiche wie die linksseitige Ansicht. Die elektrische Lampe 60 dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der elektrischen Lampe 50 in 5 darin, dass in dem Kolben 61 die erste Öffnung in 5 einen ersten Vorsprung 62 und die zweite Öffnung in dieser einen zweiten Vorsprung 63 aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Endflächen dieser Vor sprünge flach. Jedoch, wenn gewünscht, besteht ebenfalls die Möglichkeit, an den Endflächen der Vorsprünge 62, 63 gewünschte Krümmungen vorzusehen und sie mit Linsenfunktionen zu versehen. Auch ist es möglich, auf den Seiten der Vorsprünge 62, 63 Reflexionsschichten auszubilden, um zu verhindern, dass Licht aus den Seiten der Vorsprünge entweicht. Es sei erwähnt, dass die elektrische Lampe 60 dieses Ausführungsbeispiels insofern von Vorteil ist, als die Möglichkeit besteht, die elektrische Lampe und die optische Faser durch Einsetzen dieser Vorsprünge 62, 63 in die Löcher der in dem faseroptischen Beleuchtungssystem vorgesehenen Bezugsflächen leicht zu positionieren.
In den unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläuterten Ausführungsbeispielen besteht die gekrümmte Fläche mit einer im Wesentlichen ellipsoidförmigen Form im Querschnitt aus einem Teil mit lediglich einer Krümmung. Jedoch ist es ebenfalls möglich, die gekrümmte Fläche mit Teilen auszuführen, die mehrere Krümmungen aufweisen, und verschiedene zweite Brennpunkte in der optischen Faser vorzusehen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann als Lichtquelle für ein faseroptisches Beleuchtungssystem angewandt werden, welches zur Bestrahlung mit Licht, die erforderlich ist, um Flächen ganz in der Nähe von Arbeitern, zum Beispiel in einer Fabrik, zu beleuchten, zur Effektbeleuchtung eines Schaufensters oder einer Vitrine sowie zur Bestrahlung, welche für ein Endoskop, einen Scanner, ein Bildvergrößerungsgerät, eine Photopolymerisiervorrichtung usw. notwendig ist, eingesetzt wird.

Claims

Elektrische Lampe, gekennzeichnet durch einen Kolben mit einer ersten Fläche, wobei die erste Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidartige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt aufweist und nach außen hin konvex ist, und eine Wendel, die einen durch Wicklung eines Drahtes gebildeten Spulenteil hat und durch Speisung mit Energie Licht erzeugt, wobei die Wendel so angeordnet ist, dass der Spulenteil in einem Innenraum des Kolbens positioniert ist, wobei auf der gesamten Außenfläche oder der gesamten Innenfläche der ersten Fläche eine Reflexionsschicht gebildet wird und die erste Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil und der zweite Brennpunkt an einem Lichtübertragungsmedium positioniert ist, dem ein an dem Spulenteil erzeugtes und an der ersten Fläche reflektiertes Licht zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Fläche einen Vorsprung aufweist, welcher zu dem Lichtübertragungsmedium hin hervorragt.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Fläche zugewandte, zweite Fläche eine im Wesentlichen sphärische Form aufweist.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben eine Umfangsfläche aufweist, um einen umlaufenden Endteil der ersten Fläche und einen umlaufenden Endteil der zweiten Fläche miteinander zu verbinden.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche einen flachen Teil umfasst.
Elektrische Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der flache Teil eine kreisförmige Form hat und eine Größe aufweist, welche nahezu das gesamte ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil an dem ersten Brennpunkt erzeugt und an der ersten Fläche reflektiert wird, hindurch lässt.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche eine Schicht aufweist, um Licht einer bestimmten Wellenlänge zu reflektieren, durchzulassen oder zu absorbieren.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Fläche zugewandte, zweite Fläche eine im Wesentlichen ellipsoidförmige Form im Querschnitt mit einem ersten Brennpunkt und einem zweiten Brennpunkt aufweist und nach außen hin konvex ist, wobei die erste Fläche und die zweite Fläche jeweilige Reflexionsschichten aufweisen, die Reflexionsschicht eine Öffnung aufweist, um ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten Fläche oder der zweiten Fläche reflektiert wird, hindurch zu lassen, die zweite Fläche so angepasst wird, dass der erste Brennpunkt an dem Spulenteil und der zweite Brennpunkt an einem Lichtübertragungsmedium, dem ausgetretenes Licht, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der zweiten Fläche reflektiert wird, durch die Öffnung zugeführt wird, positioniert sind.
Elektrische Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche und die zweite Fläche die gleiche Krümmung aufweisen.
Elektrische Lampe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Öffnungen eine kreisförmige Form hat und zumindest eine Größe aufweist, die nahezu das gesamte ausgetretene Licht, welches an dem Spulenteil an dem ersten Brennpunkt der ersten Fläche oder der zweiten Fläche erzeugt und an der ersten Fläche oder der zweiten Fläche reflektiert wird, hindurch lässt.
Elektrische Lampe nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Öffnungen einen flachen Teil aufweist.
Elektrische Lampe nach Anspruch 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Öffnungen einen Vorsprung aufweist, welcher zu dem Lichtübertragungsmedium hin hervorragt.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Endfläche des Vorsprungs einen Linseneffekt aufweist.
Elektrische Lampe nach Anspruch 1, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Seitenfläche des Vorsprungs eine Reflexionsschicht ausgebildet wird.
Elektrische Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenteil, wie von der Seite des Lichtübertragungsmediums aus gesehen, eine quadratische Form oder eine kreisförmige Form aufweist.
Elektrische Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben eine Umfangsfläche aufweist, um einen umlaufenden Endteil der ersten Fläche und einen umlaufenden Endteil der zweiten Fläche miteinander zu verbinden.
Elektrische Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Reflexionsschicht Ta₂O₅/SiO₂ ist.
Elektrische Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fläche und/oder die zweite Fläche aus mehreren Teilen mit verschiedenen Krümmungen bestehen.
Elektrische Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Kolbens mit Halogen gefüllt ist.
Beleuchtungssystem mit Lichtübertragungsmedium, gekennzeichnet durch ein Lichtübertragungsmedium und eine elektrische Lampe nach Anspruch 1, wobei die elektrische Lampe eine der ersten Fläche zugewandte, zweite Fläche aufweist, wobei das Lichtübertragungsmedium, dem ausgetretenes Licht zugeführt wird, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten Fläche reflektiert wird, in der Nähe der zweiten Fläche angeordnet ist.
Beleuchtungssystem mit Lichtübertragungsmedium, gekennzeichnet durch zwei Lichtübertragungsmedien und eine elektrische Lampe nach Anspruch 7, wobei die beiden Lichtübertragungsmedien, denen ausgetretenes Licht zugeführt wird, welches an dem Spulenteil erzeugt und an der ersten Fläche oder der zweiten Fläche reflektiert wird, jeweils in der Nähe der ersten Fläche und der zweiten Fläche angeordnet sind.