EP0765528B1 - Electric incandescent lamp and radiant body for incandescent lamps - Google Patents

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EP0765528B1
EP0765528B1 EP95920744A EP95920744A EP0765528B1 EP 0765528 B1 EP0765528 B1 EP 0765528B1 EP 95920744 A EP95920744 A EP 95920744A EP 95920744 A EP95920744 A EP 95920744A EP 0765528 B1 EP0765528 B1 EP 0765528B1
Authority
EP
European Patent Office
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lamp
incandescent lamp
electric incandescent
luminous element
lamp according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95920744A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0765528A1 (en
Inventor
Axel Bunk
Andreas Hollstein
Ulrich Binder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/28—Envelopes; Vessels

Definitions

  • the invention relates to an electric light bulb according to the preamble of the claim 1, as well as filament lights, suitable for incandescent lamps, especially for incandescent lamps according to claim 1.
  • This type of lamp is used in general lighting as well as for special ones Lighting purposes used, in combination with a reflector, for example in projection technology.
  • IR layer for short - The rotationally symmetrical shape of the lamp bulb combined with one on it Inner and / or outer surface applied IR radiation reflecting coating - hereinafter referred to as IR layer for short - causes a Most of the IR radiation power emitted by the filament reflects back becomes.
  • the resulting increase in lamp efficiency can be achieved on the one hand with constant electrical power consumption for a temperature increase of the Luminous body and consequently use an increase in luminous flux.
  • On the other hand can be a predetermined luminous flux with lower electrical power consumption achieve - an advantageous "energy saving effect".
  • Another desirable effect is that due to the IR layer significantly less IR radiation power through the Lamp bulb emitted through and thus the environment is warmed as when conventional light bulbs.
  • the power density increases the IR radiation components within the lamp bulb with the number the reflections and consequently the efficiency of the incandescent lamp. Crucial for the actually achievable increase in efficiency, it is therefore for a return of the individual IR rays to the filament required number from minimizing reflections.
  • a spherical lamp bulb for example, should ideally be one have centrally arranged also spherical luminous bodies.
  • Appropriate Spiral shapes are usually due to the limited ductility of this
  • the tungsten wire used can only be implemented to a very limited extent.
  • a cube-shaped helix is suggested.
  • the helix has the in the middle largest diameter. This gradually takes to the two ends of the helix from. It is proposed for an ellipsoidal piston shape in the two focal points each of the ellipsoid to arrange a filament.
  • EP-A 0 470 496 discloses a lamp with a spherical bulb, in the A cylindrical filament is arranged in the center. This scripture teaches that the Loss of efficiency due to the deviation of the filament from the ideal spherical shape be limited to an acceptable level under the following conditions can. Either bulb diameter and filament diameter or -lengths are carefully coordinated within a tolerance range, or the diameter of the filament must be significantly smaller (smaller Factor 0.05) than that of the lamp bulb. Also, a lamp with an ellipsoidal Piston specified, in the focal line an elongated filament axially arranged is.
  • FR-A 2 449 969 also discloses a lamp with an ellipsoidal bulb. Inside the bulb is a cylindrical filament symmetrical and axially between the two focal points of the ellipsoid of revolution.
  • DE-OS 30 35 068 finally gives a lesson to minimize the latter embodiment inevitable aberration losses. After that lie the two focal points of the ellipsoidal lamp bulb on the axis of the cylindrical one Luminous body and at predetermined intervals from its respective ends.
  • the invention has for its object to eliminate the disadvantages mentioned and specify an incandescent lamp that is characterized by an efficient return of the emitted IR radiation on the filament and consequently a high efficiency.
  • compact lamp dimensions with high luminance should be possible are being striven for, especially for low-voltage halogen incandescent lamps becomes.
  • the basic idea of the invention is based on the rotationally symmetrical piston wall to shape such that almost all IR rays that are on the outer surface of a within the lamp bulb axially arranged filament, with essentially circular cylindrical outer shape, are generated after reflection on the piston wall get back to the filament.
  • the piston surface corresponds essentially to an ellipsoidal barrel body and is generated by rotating a possibly only approximate elliptical section.
  • the axis of rotation lies in the plane of the ellipse section and is larger to the latter Semi-axis shifted parallel by a distance. This describes the two Focal points of the ellipse section each have an annular focal line.
  • the distance corresponds approximately to the radius of the approximately circular cylindrical envelope of the filament.
  • the length of the Luminous body corresponds approximately to the distance between the two focal lines or can also deviate slightly from it. As a result, the two ring-shaped fall approximately Focal lines of the barrel body each with the last glowing turn together at the two ends of the filament.
  • Axially arranged single or double filaments made of tungsten are used as the illuminant.
  • the filament is electrically connected to two power supplies, the either both together at one end of the lamp bulb or separately the two opposite ends of the lamp bulb led gastight to the outside are. Sealing is generally done through a pinch. Is possible but also a different closing technique, e.g. a melting plate.
  • the one-sided closed version is particularly suitable for NV applications. In this Case can be very compact lamp dimensions due to the relatively short filament realize. With the comparatively long and generally less stiff Coils for HV applications, it can be advantageous to pass through the filament an axially arranged holding device made of electrically insulating heat-resistant Support material, as suggested for example in DE-GM 91 15 714 is. If the lamp bulb is closed on both sides, this may not be necessary because in this case the helix ends at both ends a sufficiently rigid axially arranged power supply can be fixed.
  • the largest possible Part of the piston wall can be used as an effective reflection surface.
  • This leaves can be realized in particular in that the lamp bulb on one or possibly each has a lamp neck at both ends in the area of the current feedthrough.
  • the lamp neck surrounds the current feedthrough as closely as possible and goes into one Seal over. So that during the manufacture of the lamp the filament can be inserted through the lamp neck into the lamp bulb, the inner Diameter z of the lamp neck, if necessary, at least at one end of the lamp bulb be slightly larger than the outer diameter d of the filament. Typical values for the difference between the two diameters are up to 5 mm, preferably less than 2 mm.
  • D denotes the largest perpendicular to the axis of rotation of the lamp bulb Outside diameter, the overall relationship d ⁇ z ⁇ D. have shown that the lamp according to the invention with good efficiency can operate with compact dimensions, as long as the quotient d / D from the outside Diameter d of the filament and largest outer diameter D of the lamp bulb is greater than approximately 0.15 and preferably in the range between greater than 0.15 and less than 0.5, and the quotient d / z from the outer diameter d of the filament and the inner diameter z of the lamp neck is greater than 0.25, preferably greater is equal to 0.4.
  • the lamp bulb is shown as a closed ellipsoidal barrel body 1 with a vanishing wall thickness, in the interior of which a luminous body 2 with a circular cylindrical outer contour is arranged centrally axially.
  • the power supply lines and the pinch (s) are not shown for simplification.
  • the longitudinal axis r of the luminous element 2 forms the axis of rotation of the barrel element 1.
  • the part of the barrel element which is directly adjacent to the lateral surface of the luminous element is generated by an ellipse half 3.
  • the four corner points of the rectangular longitudinal section of the luminous element are identical to the focal points F 1 , F 2 , F 1 ', F 2 ' of the two opposite ellipse halves 3, 3 'of the bulb partial contour. Due to the rotational symmetry, the two focal points of the generating ellipse half describe two corresponding circular focal lines f 1 and f 2 , which coincide with the two circular edges of the outer contour of the circular-cylindrical luminous element. The maximum distance between the outer surface of the luminous element and the bulb wall thus corresponds to the small semi-axis b of the ellipse half generating the bulb part contour.
  • the contours of the lamp bulb and the luminous element are each concentric to each other Circles. Approximately circular forms are therefore formed in these levels Shafts from, the wave fronts are adapted to the corresponding piston contour and consequently be reflected back undisturbed.
  • the geometrical dimensioning of the helix is essentially calculated from the intended electrical power consumption.
  • the small semi-axis b and thus the largest diameter D 2 ⁇ ( b + d / 2 ) of the lamp bulb is a “freely” selectable parameter. This means that differently compact lamp bulbs can be realized while maintaining the described basic reflection conditions.
  • the IR layer is on the inner surface of the lamp bulb upset.
  • this inner surface is approximately closed an optimal reflective surface for those emanating from the outer surface of the filament IR rays shaped.
  • the shape of the inner surface is generally not so precisely controlled be like this with the outer surface - for example by means of appropriate form rollers - is possible.
  • the IR layer generally does not exactly have the calculated one Contour on.
  • the material of the coating must be resistant in this case be against the filling.
  • the IR layer is located on the outer surface of the lamp bulb, so that no consideration is given to the filling are needed.
  • the IR layer can be applied in a simple manner. Indeed are now the IR rays emanating from the outer surface of the filament at the interface between the medium inside the lamp bulb and broken that of the lamp bulb wall. The resulting beam offset leads that - depending on the wall thickness and the difference in refractive index at the interface - some rays, especially those emanating from the focal points, are not be reflected back into the focal line. To optimize lamp efficiency it is therefore advantageous to adjust the beam offset by a corresponding to compensate for the adapted piston contour.
  • the generator is in this case a slightly modified ellipse section (not shown) that calculates numerically must become.
  • the lamp bulb is closed on one side the inner diameter of the lamp neck is only slightly larger than the outer one Diameter of the filament. For this reason, the lamp bulb, in particular if it is by a relatively wide due to the film implementation Pinch seal is closed, a pronounced constriction in the area of Lamp neck on. This creates a particularly large effective reflection surface of the entire lamp bulb and consequently a correspondingly high efficiency.
  • a particularly compact design of the power supply lines and the Luminaire developed.
  • the power supply lines from the seal to the Luminous body ends guided within the outer diameter of the filament.
  • the end of the filament is distant from the seal connected power supply returned within the filament, preferred centric axial. This prevents shading of the coil surface.
  • a particularly compact arrangement is a double helical spiral structure.
  • the filament consists of two spatially interlocking filament sections.
  • the two spiral sections are of the same type Screw lines realized. These are arranged so that their two longitudinal axes collapse and shifted in the axial direction by about half a climbing height are.
  • the climbing height is defined here as the distance within which the Make one full turn of the helix.
  • the two spiral sections are connected to one another. On the opposite At the end of the filament, both filament sections go into a power supply about.
  • compact filament shapes can be used not only for barrel bodies also use with other piston shapes, for example with ellipsoids or spherical pistons as quoted at the beginning.
  • the pitch of the filament of the filament is advantageously as small as possible the IR rays reflected by the lamp bulb are highly likely to be reflected on the Meet light fixtures.
  • Such a compact design of the filament is particularly easy with low-voltage lamps achieve, since the thickness of the spiral wire is particularly large.
  • manufacture with high rigidity In order to can be short filament according to the embodiments described above manufacture with high rigidity.
  • the compact geometric dimensions predestine this lamp in particular for a combination with an external reflector, such as in the Projection technology is used.
  • the optical system efficiency is namely around the higher, the better the light source used approximates an ideal point light source is.
  • At least one variant one of the two power leads of the filament in the direction of your end far from the filament at a distance greater than the inner diameter z of the Lamp neck spread.
  • the spread takes place over the entire length or even only over a portion of the respective power supply.
  • Both preferably point Power supplies the same spread, symmetrical to the longitudinal axis of the Filament. Support themselves when inserting the filament into the lamp bulb the ends of the power supply lines remote from the filament on the inner wall of the lamp neck and thus force the luminous element to be centered in one plane inside the lamp bulb.
  • the lamp bulb is usually filled with inert gas, for example with N 2 , Xe, Ar and / or Kr.
  • inert gas for example with N 2 , Xe, Ar and / or Kr.
  • halogen additives which maintain a tungsten-halogen cycle in order to counteract blackening of the bulb.
  • the lamp bulb is made of a translucent material, such as quartz glass.
  • the lamp can be operated with an outer bulb. Will be a particularly strong one Reduction of the IR power emitted into the environment can be achieved also have an IR layer.
  • the IR layer can, for example, as an interference filter known per se - usually a sequence of alternating dielectric layers of different refractive indices - be executed.
  • the basic structure of suitable IR layers is e.g. in EP-A 0 470 496.
  • FIG. 4 A first exemplary embodiment of a lamp 4 according to the invention is shown schematically in FIG. It is a halogen incandescent lamp with a nominal voltage of 12 V and a nominal power of 75 W. It consists of a lamp bulb 5 pinched on one side, which is shaped as an ellipsoidal barrel body. It is made of quartz glass with a wall thickness of approx. 1 mm and merges at its first end into a neck 9 which ends in a pinch seal 6. At its opposite end it has a pump tip 7. An IR layer 8 consisting of an interference filter with more than 20 layers of Ta 2 O 5 and SiO 2 is applied to its outer surface.
  • the outer surface of the calculated contour of the ellipsoidal barrel body is embossed.
  • the largest outer diameter of the lamp bulb 5 is approximately 10 mm and the length of the lamp neck 9 is approximately 3 mm with an outer diameter of approximately 6 mm.
  • Inside the lamp bulb there is a filling of approx. 6670 hPa xenon (Xe) with an admixture of 5600 ppm hydrogen bromide (HBr) as well as an axially arranged filament 2 'with a length of 3.7 mm and an outer diameter of 2.2 mm.
  • the filament 2 ' is made of tungsten wire with a diameter of 227 microns and a length of 94 mm, its electrical resistance at room temperature is approximately 0.09 ⁇ .
  • the tungsten wire has become a simple helix wound, which has 11 turns with a pitch of 316 microns and a core diameter of 1746 ⁇ m, corresponding to a pitch factor of approx. 1.39 and a core factor of approx.7.7.
  • the current leads 10a, b are formed directly by the spiral wire and with Molybdenum foils 11a, b connected in the pinch seal 6.
  • the molybdenum foils 11a, b are in turn connected to outer socket pins 12a, b.
  • the first power supply 10a is parallel to the lamp axis and in alignment with the outer surface of the Luminous body 2 'out.
  • the second power supply 10b of the luminous element 2 ' is bent towards the axis and runs centrally along the axis of the turns to the end remote from the base. In this way, any shadowing is avoided.
  • the lamp has a color temperature of approx. 3150 K.
  • the luminous flux is 2100 Im, corresponding to a luminous efficacy of 28.7 Im / W. Compared to operating it Lamps without an IR layer can save up to 25% of the electrical energy.
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a lamp 4 ′ according to the invention schematic representation.
  • the Conditions in Figure 2 therefore hit the IR rays directly on the IR layer without pass the wall of the lamp bulb 5 beforehand.
  • the axially centric single coiled Luminous body 13 is double helical directly from a 227 ⁇ m thick tungsten wire shaped.
  • One half of the coil of the coil body is of the type Right screw guided in the direction of the pump tip 7.
  • the second half is the same Direction of rotation, but spiraled in the opposite direction.
  • the two power supplies 10a, 10b are formed directly by the ends of the helix wire. They are in the Level of the pinch seal 6 arranged and parallel to each other - approximately at a distance the diameter of the coil - from the end of the filament near the base led to the molybdenum foils 11a, b connected to base pins 12a, b.
  • FIG. 4 A further exemplary embodiment of a lamp 4 ′′ according to the invention is shown schematically in FIG. 4. It is a HV halogen incandescent lamp squeezed on one side with an outer coating 8, which is suitable for direct operation at a mains voltage of 230 V. 18 helical turns. These are wound on an electrically insulating tube 15 made of Al 2 O 3 ceramic, which ensures good mechanical and thermal stability. This is of great importance for optimum efficiency of this 4 "lamp, since this is the only way to ensure the outer surface of the filament 14 can be fixed with the required accuracy between the two focal lines of the lamp bulb 16. This is particularly true when the lamp 4 ′′ is operated horizontally. In this case, the tube 15 prevents the long and less rigid lamp body 14 from bending.
  • the end of the lamp body 14 remote from the seal is electrically conductively connected to the internal return 17 via a tungsten bracket 171 the luminous element 14 is axially centered on the support of the inner return 17 in the pump tip 18. Further details on this type of holding of a luminous element can be found in DE-GM 91 15 714.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a lamp 4 '' according to the invention shown schematically. It is a double-sided pinched HV halogen lamp with outer coating 8, which is for direct operation on a mains voltage of 120 V is suitable.
  • a lamp bulb 19 Inside the lamp bulb 19 is a single helix Luminous body 20 arranged concentrically, as in the previous examples each the last turn at the two ends of the filament 20 with the Focal lines of the lamp bulb 19 are approximately identical.
  • the filament 20 is held by means of two axially arranged power supply lines 22a, 22b. Between the lamp bulb 19 and the two bruises 21a, 21b 4 "'each have a lamp neck 23a or 23b.
  • the inner diameter of the first Lamp neck 23a is only slightly larger than the outside diameter of the filament 20.
  • the lamp body 20 is through this lamp neck 23a inserted into the lamp bulb 19.
  • the inside diameter of the opposite arranged lamp neck 23b is only slightly larger than that Diameter of the power supply line 22b which is closely surrounded by it.
  • the Lamp 4 "'has a larger reflective surface at this end than at its opposite end The End.
  • the lamp is preferably oriented so that that lamp end with the narrower lamp neck 23b points down. To this A temperature gradient caused by convection between counteracted the two filament ends.
  • the invention is not restricted to the specified exemplary embodiments. Especially can individual features of different embodiments with each other be combined.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Glühlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie Leuchtkörper, die sich für Glühlampen, insbesondere für Glühlampen gemäß Anspruch 1 eignen.The invention relates to an electric light bulb according to the preamble of the claim 1, as well as filament lights, suitable for incandescent lamps, especially for incandescent lamps according to claim 1.

Diese Art von Lampen wird sowohl in der Allgemeinbeleuchtung, als auch für besondere Beleuchtungszwecke eingesetzt, in Kombination mit einem Reflektor beispielsweise in der Projektionstechnik.This type of lamp is used in general lighting as well as for special ones Lighting purposes used, in combination with a reflector, for example in projection technology.

Die rotationssymmetrische Form des Lampenkolbens in Verbindung mit einer auf seiner Innen- und/oder Außenfläche aufgebrachten IR-Strahlung reflektierenden Beschichtung - im folgenden verkürzend als IR-Schicht bezeichnet - bewirkt, daß ein Großteil der vom Leuchtkörper abgestrahlten IR-Strahlungsleistung zurückreflektiert wird. Die dadurch erzielte Erhöhung des Lampenwirkungsgrades läßt sich einerseits bei konstanter elektrischer Leistungsaufnahme für eine Temperaturerhöhung des Leuchtkörpers und folglich eine Steigerung des Lichtstromes nutzen. Andererseits läßt sich ein vorgegebener Lichtstrom mit geringerer elektrischer Leistungsaufnahme erzielen - ein vorteilhafter "Energiespareffekt". Ein weiterer wünschenswerter Effekt ist, daß aufgrund der IR-Schicht deutlich weniger IR-Strahlungsleistung durch den Lampenkolben hindurch abgestrahlt und damit die Umgebung erwärmt wird, als bei herkömmlichen Glühlampen.The rotationally symmetrical shape of the lamp bulb combined with one on it Inner and / or outer surface applied IR radiation reflecting coating - hereinafter referred to as IR layer for short - causes a Most of the IR radiation power emitted by the filament reflects back becomes. The resulting increase in lamp efficiency can be achieved on the one hand with constant electrical power consumption for a temperature increase of the Luminous body and consequently use an increase in luminous flux. On the other hand can be a predetermined luminous flux with lower electrical power consumption achieve - an advantageous "energy saving effect". Another desirable effect is that due to the IR layer significantly less IR radiation power through the Lamp bulb emitted through and thus the environment is warmed as when conventional light bulbs.

Wegen der unvermeidlichen Absorptionsverluste in der IR-Schicht nimmt die Leistungsdichte der IR-Strahlungsanteile innerhalb des Lampenkolbens mit der Anzahl der Reflexionen ab und folglich auch der Wirkungsgrad der Glühlampe. Entscheidend für die tatsächlich erzielbare Steigerung des Wirkungsgrades ist es deshalb, die für eine Rückführung der einzelnen IR-Strahlen auf den Leuchtkörper erforderliche Anzahl von Reflexionen zu minimieren.Because of the inevitable absorption losses in the IR layer, the power density increases the IR radiation components within the lamp bulb with the number the reflections and consequently the efficiency of the incandescent lamp. Crucial for the actually achievable increase in efficiency, it is therefore for a return of the individual IR rays to the filament required number from minimizing reflections.

Diese Art von Lampen ist beispielsweise in der US-PS 4 160 929, der EP-A 0 470 496 und der DE-OS 30 35 068 offenbart. Die US-PS 4 160 929 lehrt, daß zur Optimierung des Lampenwirkungsgrads die geometrische Form des Leuchtkörpers auf jene des Lampenkolbens angepaßt sein muß. Außerdem sollte der Leuchtkörper möglichst exakt im optischen Zentrum des Lampenkolbens positioniert sein. This type of lamp is described, for example, in US Pat. No. 4,160,929, EP-A 0 470 496 and DE-OS 30 35 068. U.S. Patent 4,160,929 teaches that To optimize lamp efficiency, the geometrical shape of the filament must be adapted to that of the lamp bulb. In addition, the filament should be positioned as precisely as possible in the optical center of the lamp bulb.

Dadurch wird eine von der Oberfläche des Leuchtkörpers ausgehende Wellenfront an der Kolbenfläche ungestört zurückreflektiert. Folglich werden Aberrationsverluste minimiert. Ein kugelförmiger Lampenkolben beispielsweise sollte im Idealfall einen zentrisch angeordneten ebenfalls kugelförmigen Leuchtkörper aufweisen. Entsprechende Wendelformen sind aufgrund der begrenzten Duktilität des dafür in der Regel verwendeten Wolframdrahtes allerdings nur sehr eingeschränkt realisierbar. Als grobe, aber praktikable Näherung für eine Kugel wird eine würfelförmige Wendel vorgeschlagen. In einer weiteren Ausführungsform weist die Wendel in ihrer Mitte den größten Durchmesser auf. Dieser nimmt zu den beiden Enden der Wendel hin sukzessive ab. Für eine ellipsoide Kolbenform wird vorgeschlagen, in den zwei Brennpunkten des Ellipsoiden jeweils einen Leuchtkörper anzuordnen.As a result, a wavefront emanating from the surface of the luminous element is applied of the piston surface reflected back undisturbed. As a result, aberration losses minimized. A spherical lamp bulb, for example, should ideally be one have centrally arranged also spherical luminous bodies. Appropriate Spiral shapes are usually due to the limited ductility of this However, the tungsten wire used can only be implemented to a very limited extent. As a rough, but practicable approximation for a ball a cube-shaped helix is suggested. In a further embodiment, the helix has the in the middle largest diameter. This gradually takes to the two ends of the helix from. It is proposed for an ellipsoidal piston shape in the two focal points each of the ellipsoid to arrange a filament.

In der EP-A 0 470 496 ist eine Lampe mit kugelförmigem Kolben offenbart, in dessen Zentrum ein zylindrischer Leuchtkörper angeordnet ist. Diese Schrift lehrt, daß die Einbuße an Effizienz durch die Abweichung des Leuchtkörpers von der idealen Kugelform unter folgenden Voraussetzungen auf ein akzeptables Maß begrenzt werden kann. Entweder müssen Kolbendurchmesser und Leuchtkörperdurchmesser bzw. -länge innerhalb eines Toleranzbereichs sorgfältig aufeinander abgestimmt werden, oder aber der Durchmesser des Leuchtkörpers muß deutlich kleiner sein (kleiner Faktor 0,05) als der des Lampenkolbens. Außerdem ist eine Lampe mit ellipsoidem Kolben angegeben, in dessen Brennlinie ein länglicher Leuchtkörper axial angeordnet ist.EP-A 0 470 496 discloses a lamp with a spherical bulb, in the A cylindrical filament is arranged in the center. This scripture teaches that the Loss of efficiency due to the deviation of the filament from the ideal spherical shape be limited to an acceptable level under the following conditions can. Either bulb diameter and filament diameter or -lengths are carefully coordinated within a tolerance range, or the diameter of the filament must be significantly smaller (smaller Factor 0.05) than that of the lamp bulb. Also, a lamp with an ellipsoidal Piston specified, in the focal line an elongated filament axially arranged is.

In der FR-A 2 449 969 ist ebenfalls eine Lampe mit ellipsoidem Kolben offenbart. Innerhalb des Kolbens ist ein zylindrischer Leuchtkörper symmetrisch und axial zwischen den beiden Brennpunkten des Rotationsellipsoiden angeordnet.FR-A 2 449 969 also discloses a lamp with an ellipsoidal bulb. Inside the bulb is a cylindrical filament symmetrical and axially between the two focal points of the ellipsoid of revolution.

Die DE-OS 30 35 068 schließlich gibt eine Lehre an zur Minimierung der auch bei letztgenannter Ausführungsform unvermeidlichen Aberrationsverluste. Danach liegen die zwei Brennpunkte des ellipsoiden Lampenkolbens auf der Achse des zylindrischen Leuchtkörpers und in vorgegebenen Abständen von dessen jeweiligen Enden.DE-OS 30 35 068 finally gives a lesson to minimize the latter embodiment inevitable aberration losses. After that lie the two focal points of the ellipsoidal lamp bulb on the axis of the cylindrical one Luminous body and at predetermined intervals from its respective ends.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Glühlampe anzugeben, die sich durch eine effiziente Rückführung der emittierten IR-Strahlung auf den Leuchtkörper und folglich einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Außerdem sollen kompakte Lampenabmessungen bei hohen Leuchtdichten ermöglicht werden, wie dies insbesondere für Niedervolt-Halogenglühlampen angestrebt wird. The invention has for its object to eliminate the disadvantages mentioned and specify an incandescent lamp that is characterized by an efficient return of the emitted IR radiation on the filament and consequently a high efficiency. In addition, compact lamp dimensions with high luminance should be possible are being striven for, especially for low-voltage halogen incandescent lamps becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den darauf gerichteten Unteransprüchen erläutert.This object is achieved by the characterizing features of the claim 1 solved. Further advantageous embodiments of the invention are in the directed subclaims explained.

Der Grundgedanke der Erfindung beruht darauf, die rotationssymmetrische Kolbenwand derart zu formen, daß nahezu alle IR-Strahlen, die auf der Mantelfläche eines innerhalb des Lampenkolbens axial angeordneten Leuchtkörpers, mit im wesentlichen kreiszylindrischer Außenform, erzeugt werden, nach der Reflexion an der Kolbenwand auf den Leuchtkörper zurückgelangen.The basic idea of the invention is based on the rotationally symmetrical piston wall to shape such that almost all IR rays that are on the outer surface of a within the lamp bulb axially arranged filament, with essentially circular cylindrical outer shape, are generated after reflection on the piston wall get back to the filament.

Die Kolbenfläche entspricht im wesentlichen einem ellipsoidähnlichen Tonnenkörper und wird durch Rotation eines ggf. nur angenäherten Ellipsenabschnitts erzeugt. Dabei liegt die Rotationsachse in der Ebene des Ellipsenabschnitts und ist zu dessen großer Halbachse um einen Abstand parallel verschoben. Dadurch beschreiben die beiden Brennpunkte des Ellipsenabschnitts jeweils eine ringförmige Brennlinie.The piston surface corresponds essentially to an ellipsoidal barrel body and is generated by rotating a possibly only approximate elliptical section. Here the axis of rotation lies in the plane of the ellipse section and is larger to the latter Semi-axis shifted parallel by a distance. This describes the two Focal points of the ellipse section each have an annular focal line.

In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Abstand in etwa dem Radius der näherungsweise kreiszylindrischen Einhüllenden des Leuchtkörpers. Die Länge des Leuchtkörpers entspricht ungefähr dem Abstand der beiden Brennlinien oder kann auch geringfügig davon abweichen. Dadurch fallen näherungsweise die beiden ringförmigen Brennlinien des Tonnenkörpers jeweils mit der letzten leuchtenden Windung an den beiden Enden des Leuchtkörpers zusammen.In a preferred embodiment, the distance corresponds approximately to the radius of the approximately circular cylindrical envelope of the filament. The length of the Luminous body corresponds approximately to the distance between the two focal lines or can also deviate slightly from it. As a result, the two ring-shaped fall approximately Focal lines of the barrel body each with the last glowing turn together at the two ends of the filament.

Als Leuchtkörper werden axial angeordnete Einfach- oder Doppelwendeln aus Wolfram verwendet. Die geometrische Dimensionierung, also Durchmesser, Steigung und Länge hängt u.a. vom angestrebten elektrischen Widerstand R der Wendel und dieser wiederum von der gewünschten elektrischen Leistungsaufnahme P bei vorgegebener Versorgungsspannung U ab. Wegen P = U2/R sind die Wendeln bei Hochvolt(HV)lampen in der Regel länger als bei Niedervolt(NV)typen.Axially arranged single or double filaments made of tungsten are used as the illuminant. The geometrical dimensioning, that is to say the diameter, pitch and length, depends, inter alia, on the desired electrical resistance R of the coil and this in turn on the desired electrical power consumption P for a given supply voltage U. Because of P = U 2 / R, the filaments in high-voltage (HV) lamps are generally longer than in low-voltage (NV) types.

Der Leuchtkörper ist mit zwei Stromzuführungen elektrisch leitend verbunden, die entweder beide gemeinsam an einem Ende des Lampenkolbens oder aber getrennt an den beiden gegenüberliegenden Enden des Lampenkolbens gasdicht nach außen geführt sind. Die Dichtung erfolgt im allgemeinen über eine Quetschung. Möglich ist aber auch eine andere Verschließtechnik, z.B. eine Tellereinschmelzung. Die einseitig verschlossene Ausführung eignet sich insbesondere für NV-Anwendungen. In diesem Fall lassen sich aufgrund der relativ kurzen Leuchtkörper sehr kompakte Lampenabmessungen realisieren. Bei den vergleichsweise langen und in der Regel weniger steifen Wendeln für HV-Anwendungen kann es vorteilhaft sein, den Leuchtkörper durch eine axial angeordnete Haltevorrichtung aus elektrisch isolierendem hitzebeständigem Material zu unterstützen, wie dies beispielsweise im DE-GM 91 15 714 vorgeschlagen ist. Bei beidseitig verschlossenen Lampenkolben kann darauf unter Umständen verzichtet werden, weil in diesem Fall die Wendel an ihren beiden Enden jeweils durch eine ausreichend steife axial angeordnete Stromzuführung fixiert werden kann.The filament is electrically connected to two power supplies, the either both together at one end of the lamp bulb or separately the two opposite ends of the lamp bulb led gastight to the outside are. Sealing is generally done through a pinch. Is possible but also a different closing technique, e.g. a melting plate. The one-sided closed version is particularly suitable for NV applications. In this Case can be very compact lamp dimensions due to the relatively short filament realize. With the comparatively long and generally less stiff Coils for HV applications, it can be advantageous to pass through the filament an axially arranged holding device made of electrically insulating heat-resistant Support material, as suggested for example in DE-GM 91 15 714 is. If the lamp bulb is closed on both sides, this may not be necessary because in this case the helix ends at both ends a sufficiently rigid axially arranged power supply can be fixed.

Zur Optimierung der Effizienz der Lampe ist es vorteilhaft, wenn ein möglichst großer Teil der Kolbenwand als effektive Reflexionsfläche genutzt werden kann. Dies läßt sich insbesondere dadurch realisieren, daß der Lampenkolben an einem oder ggf. jeweils an beiden Enden im Bereich der Stromdurchführung einen Lampenhals aufweist. Der Lampenhals umgibt die Stromdurchführung möglichst eng und geht in eine Dichtung über. Damit sich während der Herstellung der Lampe der Leuchtkörper durch den Lampenhals hindurch in den Lampenkolben einsetzen läßt, muß der innere Durchmesser z des Lampenhalses ggf. mindestens an einem Ende des Lampenkolbens etwas größer sein als der äußere Durchmesser d des Leuchtkörpers. Typische Werte für die Differenz der beiden Durchmesser betragen bis zu 5 mm, bevorzugt weniger als 2 mm. Bezeichnet D den senkrecht zur Rotationsachse des Lampenkolbens größten Außendurchmesser, so ergibt sich insgesamt die Beziehung d < z < D. Untersuchungen haben gezeigt, daß sich die erfindungsgemäße Lampe mit gutem Wirkungsgrad bei kompakten Abmessungen betreiben läßt, so lange der Quotient d/D aus äußerem Durchmesser d des Leuchtkörpers und größtem Außendurchmesser D des Lampenkolbens größer ca. 0,15 beträgt und bevorzugt im Bereich zwischen größer 0,15 und kleiner 0,5 liegt, sowie der Quotient d/z aus äußerem Durchmesser d des Leuchtkörpers und innerem Durchmesser z des Lampenhalses größer 0,25 , bevorzugt größer gleich 0,4 beträgt.To optimize the efficiency of the lamp, it is advantageous if the largest possible Part of the piston wall can be used as an effective reflection surface. This leaves can be realized in particular in that the lamp bulb on one or possibly each has a lamp neck at both ends in the area of the current feedthrough. The lamp neck surrounds the current feedthrough as closely as possible and goes into one Seal over. So that during the manufacture of the lamp the filament can be inserted through the lamp neck into the lamp bulb, the inner Diameter z of the lamp neck, if necessary, at least at one end of the lamp bulb be slightly larger than the outer diameter d of the filament. Typical values for the difference between the two diameters are up to 5 mm, preferably less than 2 mm. D denotes the largest perpendicular to the axis of rotation of the lamp bulb Outside diameter, the overall relationship d <z <D. have shown that the lamp according to the invention with good efficiency can operate with compact dimensions, as long as the quotient d / D from the outside Diameter d of the filament and largest outer diameter D of the lamp bulb is greater than approximately 0.15 and preferably in the range between greater than 0.15 and less than 0.5, and the quotient d / z from the outer diameter d of the filament and the inner diameter z of the lamp neck is greater than 0.25, preferably greater is equal to 0.4.

Die prinzipiellen Verhältnisse lassen sich besonders einfach mit Hilfe der in Figur 1 gezeigten schematischen Darstellung eines Längsschnitts durch einen Lampenkolben erläutern. Der Lampenkolben ist der Übersichtlichkeit wegen als geschlossener ellipsoider Tonnenkörper 1 mit verschwindender Wanddicke dargestellt, in dessen Innern ein Leuchtkörper 2 mit kreiszylindrischer Außenkontur zentrisch axial angeordnet ist. Die Stromzuführungen und die Quetschung(en) sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Die Längsachse r des Leuchtkörpers 2 bildet die Rotationsachse des Tonnenkörpers 1. Der Teil des Tonnenkörpers, welcher der Mantelfläche des Leuchtkörpers unmittelbar benachbart ist, ist durch eine Ellipsenhälfte 3 erzeugt. Die vier Eckpunkte des rechteckigen Längsschnitts des Leuchtkörpers sind mit den Brennpunkten F 1,F 2,F 1',F 2' der zwei gegenüberliegenden Ellipsenhälften 3,3' der Kolbenteilkontur identisch. Durch die Rotationssymmetrie beschreiben die beiden Brennpunkte der erzeugenden Ellipsenhälfte zwei entsprechende kreisförmige Brennlinien f 1 bzw. f 2, die mit den beiden kreisformigen Kanten der Außenkontur des kreiszylindrischen Leuchtkörpers zusammenfallen. Der maximale Abstand zwischen Mantelfläche des Leuchtkörpers und der Kolbenwand entspricht also der kleinen Halbachse b der die Kolbenteilkontur generierenden Ellipsenhälfte.The basic relationships can be explained particularly simply with the aid of the schematic illustration of a longitudinal section through a lamp bulb shown in FIG. For the sake of clarity, the lamp bulb is shown as a closed ellipsoidal barrel body 1 with a vanishing wall thickness, in the interior of which a luminous body 2 with a circular cylindrical outer contour is arranged centrally axially. The power supply lines and the pinch (s) are not shown for simplification. The longitudinal axis r of the luminous element 2 forms the axis of rotation of the barrel element 1. The part of the barrel element which is directly adjacent to the lateral surface of the luminous element is generated by an ellipse half 3. The four corner points of the rectangular longitudinal section of the luminous element are identical to the focal points F 1 , F 2 , F 1 ', F 2 ' of the two opposite ellipse halves 3, 3 'of the bulb partial contour. Due to the rotational symmetry, the two focal points of the generating ellipse half describe two corresponding circular focal lines f 1 and f 2 , which coincide with the two circular edges of the outer contour of the circular-cylindrical luminous element. The maximum distance between the outer surface of the luminous element and the bulb wall thus corresponds to the small semi-axis b of the ellipse half generating the bulb part contour.

Der entscheidende Vorteil gegenüber bisherigen Lösungen ist, daß nun alle Strahlen, die von der Mantelfläche ausgehen, nach einmaliger Reflexion an der Kolbenwand auf diese Mantelfläche zurückgelangen. Exemplarisch ist dies für die zwei willkürlich gewählten Strahlen F 1 AF 2 und P 1 AP 2 dargestellt. Der Grund ist, daß alle Strahlen, die irgendwo von der Verbindungslinie F 1 F 2 zwischen den beiden Brennpunkten F 1,F 2 ausgehen, unter einem kleineren Winkel zum Lot am Punkt A der Ellipsenhälfte 3 reflektiert werden, als die entsprechenden Brennpunktstrahlen. Aufgrund der Rotationssymmetrie gilt diese Argumentation für alle Strahlen, die von der Mantelfläche des Leuchtkörpers ausgehen und in den Ebenen verlaufen, die sich in der Rotationsachse (= Längsachse des Lampenkolbens) schneiden.The decisive advantage over previous solutions is that all rays emanating from the outer surface return to this outer surface after a single reflection on the piston wall. This is exemplary for the two arbitrarily selected rays F 1 AF 2 and P 1 AP 2 shown. The reason is that all rays are somewhere off the connecting line F 1 F 2 go out between the two focal points F 1 , F 2 , are reflected at a smaller angle to the perpendicular at point A of the ellipse half 3 than the corresponding focal rays. Due to the rotational symmetry, this reasoning applies to all rays that emanate from the outer surface of the filament and run in the planes that intersect in the axis of rotation (= longitudinal axis of the lamp bulb).

Für die Strahlen, die in den Ebenen senkrecht zur Rotationsachse verlaufen, entsprechen die Konturen von Lampenkolben und Leuchtkörper jeweils zueinander konzentrischen Kreisen. Es bilden sich in diesen Ebenen daher näherungsweise kreisförmige Wellen aus, deren Wellenfronten an die entsprechende Kolbenkontur angepaßt sind und folglich ungestört zurückreflektiert werden.For the rays that run in the planes perpendicular to the axis of rotation correspond the contours of the lamp bulb and the luminous element are each concentric to each other Circles. Approximately circular forms are therefore formed in these levels Shafts from, the wave fronts are adapted to the corresponding piston contour and consequently be reflected back undisturbed.

Die geometrische Dimensionierung der Wendel, insbesondere ihre Länge L und ihr Durchmesser d, errechnet sich im wesentlichen aus der vorgesehenen elektrischen Leistungsaufnahme. Mit Hilfe der Ellipsengleichung (s. z.B. Encyclopedia of Science, McGraw-Hill, S.560) läßt sich damit eine Beziehung für die große Halbachse a der den ellipsoiden Teil des Tonnenkörpers erzeugenden Ellipsenhälfte (bzw. Ellipsenabschnitts) angeben: a = D-d 2 + L 2 . The geometrical dimensioning of the helix, in particular its length L and its diameter d , is essentially calculated from the intended electrical power consumption. With the help of the ellipse equation (see, for example, Encyclopedia of Science, McGraw-Hill, p.560), a relationship can be specified for the large semi-axis a of the ellipse half (or ellipse section) producing the ellipsoidal part of the barrel body: a = D - d 2nd + L 2nd .

In dieser Darstellung ist die kleine Halbachse b und somit der größte Durchmesser D = 2 · (b + d/2) des Lampenkolbens ein "frei" wählbarer Parameter. D.h. unter Beibehaltung der geschilderten prinzipiellen Reflexionsverhältnisse können unterschiedlich kompakte Lampenkolben realisiert werden.In this representation, the small semi-axis b and thus the largest diameter D = 2 · ( b + d / 2 ) of the lamp bulb is a “freely” selectable parameter. This means that differently compact lamp bulbs can be realized while maintaining the described basic reflection conditions.

In einer ersten Ausführungsform ist die IR-Schicht auf der Innenfläche des Lampenkolbens aufgebracht. Gemäß obiger Lehre ist diese Innenfläche näherungsweise zu einer optimalen Reflexionsfläche für die von der Mantelfläche des Leuchtkörpers ausgehenden IR-Strahlen geformt. Allerdings kann während der Herstellung des Lampenkolbens die Formgebung der Innenfläche im allgemeinen nicht so exakt kontrolliert werden wie dies bei der Außenfläche - beispielsweise mittels entsprechender Formrollen - möglich ist. Dadurch weist die IR-Schicht im allgemeinen nicht exakt die berechnete Kontur auf. Außerdem muß in diesem Fall das Material der Beschichtung resistent gegen die Füllung sein.In a first embodiment, the IR layer is on the inner surface of the lamp bulb upset. According to the above teaching, this inner surface is approximately closed an optimal reflective surface for those emanating from the outer surface of the filament IR rays shaped. However, during the manufacture of the lamp bulb the shape of the inner surface is generally not so precisely controlled be like this with the outer surface - for example by means of appropriate form rollers - is possible. As a result, the IR layer generally does not exactly have the calculated one Contour on. In addition, the material of the coating must be resistant in this case be against the filling.

In einer zweiten Ausführungsform befindet sich die IR-Schicht hingegen auf der Außenfläche des Lampenkolbens, so daß keine Rücksicht auf die Füllung genommen werden braucht. Außerdem läßt sich die IR-Schicht auf einfache Weise auftragen. Allerdings werden nun die von der Mantelfläche des Leuchtkörpers ausgehenden IR-Strahlen an der Grenzfläche zwischen dem Medium innerhalb des Lampenkolbens und dem der Lampenkolbenwand gebrochen. Der dadurch verursachte Strahlversatz führt dazu, daß - abhängig von der Wandstärke und der Brechzahldifferenz an der Grenzfläche - einige Strahlen, insbesondere die von den Brennpunkten ausgehenden, nicht mehr in die Brennlinie zurückreflektiert werden. Zur Optimierung des Lampenwirkungsgrades ist es daher vorteilhaft, den genannten Strahlversatz durch eine entsprechend angepaßte Kolbenkontur zu kompensieren. Die Erzeugende ist in diesem Fall ein leicht modifizierter Ellipsenabschnitt (nicht dargestellt), der numerisch berechnet werden muß. Die Randbedingung ist wiederum, daß alle Strahlen, die von der Mantelfläche des Leuchtkörpers ausgehen und in den Ebenen verlaufen, die sich in der Rotationsachse (= Längsachse des Lampenkolbens) schneiden, nach einmaliger Reflexion an der IR-Schicht auf die Mantelfläche zurückgelangen. In a second embodiment, however, the IR layer is located on the outer surface of the lamp bulb, so that no consideration is given to the filling are needed. In addition, the IR layer can be applied in a simple manner. Indeed are now the IR rays emanating from the outer surface of the filament at the interface between the medium inside the lamp bulb and broken that of the lamp bulb wall. The resulting beam offset leads that - depending on the wall thickness and the difference in refractive index at the interface - some rays, especially those emanating from the focal points, are not be reflected back into the focal line. To optimize lamp efficiency it is therefore advantageous to adjust the beam offset by a corresponding to compensate for the adapted piston contour. The generator is in this case a slightly modified ellipse section (not shown) that calculates numerically must become. The boundary condition is again that all rays emanating from the lateral surface of the filament go out and run in the planes that are in the axis of rotation Cut (= longitudinal axis of the lamp bulb) after a single reflection return to the outer surface at the IR layer.

In einer bevorzugten Ausführungsform mit einseitig verschlossenem Lampenkolben ist der innere Durchmesser des Lampenhalses nur unwesentlich größer als der äußere Durchmesser des Leuchtkörpers. Aus diesem Grund weist der Lampenkolben, insbesondere wenn er durch eine aufgrund der Foliendurchführung relativ breiten Quetschdichtung verschlossen ist, eine ausgeprägte Einschnürung im Bereich des Lampenhalses auf. Dadurch wird eine besonders große wirksame Reflexionsfläche des gesamten Lampenkolbens und folglich ein entsprechend hoher Wirkungsgrad erzielt. Hierfür wurde eine besonders kompakte Bauform der Stromzuführungen und des Leuchtkörpers entwickelt. Dazu sind die Stromzuführungen von der Dichtung zu den Leuchtkörperenden innerhalb des Außendurchmessers des Leuchtkörpers geführt. In einer Ausführungsform wird die mit dem dichtungsfernen Ende des Leuchtkörpers verbundene Stromzuführung innerhalb des Leuchtkörpers zurückgeführt, bevorzugt zentrisch axial. Auf diese Weise wird eine Abschattung der Wendeloberfläche vermieden. Eine besonders kompakte Anordnung ist eine doppelhelixartige Wendelstruktur. Dabei besteht der Leuchtkörper aus zwei räumlich ineinandergreifende Wendelabschnitte. In einer Ausführungsform sind die beiden Wendelabschnitte als gleichartige Schraubenlinien realisiert. Diese sind so angeordnet, daß ihre beiden Längsachsen zusammenfallen und in Achsrichtung um ca. eine halbe Steighöhe gegeneinander verschoben sind. Die Steighöhe ist hier als die Strecke definiert, innerhalb der die Schraubenlinien eine vollständige Umdrehung ausführen. Am ersten Ende des Leuchtkörpers sind beide Wendelabschnitte miteinander verbunden. Am gegenüberliegenden Ende des Leuchtkörpers gehen beide Wendelabschnitte in je eine Stromzuführung über.In a preferred embodiment, the lamp bulb is closed on one side the inner diameter of the lamp neck is only slightly larger than the outer one Diameter of the filament. For this reason, the lamp bulb, in particular if it is by a relatively wide due to the film implementation Pinch seal is closed, a pronounced constriction in the area of Lamp neck on. This creates a particularly large effective reflection surface of the entire lamp bulb and consequently a correspondingly high efficiency. For this purpose, a particularly compact design of the power supply lines and the Luminaire developed. For this purpose, the power supply lines from the seal to the Luminous body ends guided within the outer diameter of the filament. In In one embodiment, the end of the filament is distant from the seal connected power supply returned within the filament, preferred centric axial. This prevents shading of the coil surface. A particularly compact arrangement is a double helical spiral structure. The filament consists of two spatially interlocking filament sections. In one embodiment, the two spiral sections are of the same type Screw lines realized. These are arranged so that their two longitudinal axes collapse and shifted in the axial direction by about half a climbing height are. The climbing height is defined here as the distance within which the Make one full turn of the helix. At the first end of the filament the two spiral sections are connected to one another. On the opposite At the end of the filament, both filament sections go into a power supply about.

Diese kompakten Leuchtkörperformen lassen sich nicht nur bei Tonnenkörpern sondern auch bei anderen Kolbenformen einsetzen, beispielsweise bei ellipsoiden oder sphärischen Kolben, wie sie eingangs zitiert wurden.These compact filament shapes can be used not only for barrel bodies also use with other piston shapes, for example with ellipsoids or spherical pistons as quoted at the beginning.

Vorteilhaft ist die Steigung der Wendelung der Leuchtkörper möglichst klein, damit die vom Lampenkolben reflektierten IR-Strahlen mit hoher Wahrscheinlichkeit auf den Leuchtkörper treffen.The pitch of the filament of the filament is advantageously as small as possible the IR rays reflected by the lamp bulb are highly likely to be reflected on the Meet light fixtures.

Eine derart kompakte Bauform des Leuchtkörpers läßt sich besonders leicht bei NV-Lampen erzielen, da bei ihnen die Dicke des Wendeldrahtes besonders groß ist. Damit lassen sich entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen kurze Leuchtkörper mit hoher Steifigkeit herstellen. Such a compact design of the filament is particularly easy with low-voltage lamps achieve, since the thickness of the spiral wire is particularly large. In order to can be short filament according to the embodiments described above manufacture with high rigidity.

Die kompakten geometrischen Abmessungen prädestinieren diese Lampe insbesondere für eine Kombination mit einem externen Reflektor, wie er beispielsweise in der Projektionstechnik verwendet wird. Der optische Systemwirkungsgrad ist nämlich um so höher, je besser die verwendete Lichtquelle an eine ideale Punktlichtquelle angenähert ist.The compact geometric dimensions predestine this lamp in particular for a combination with an external reflector, such as in the Projection technology is used. The optical system efficiency is namely around the higher, the better the light source used approximates an ideal point light source is.

Um eine Zentrierung der Leuchtkörper zu unterstützen, ist in einer Variante mindestens eine der beiden Stromzuführungen des Leuchtkörpers in Richtung ihres leuchtkörperfernen Endes auf einen Abstand größer als der Innendurchmesser z des Lampenhalses gespreizt. Die Spreizung erfolgt über die gesamte Länge oder auch nur über einen Teilbereich der jeweiligen Stromzuführung. Bevorzugt weisen beide Stromzuführungen die gleiche Spreizung auf, symmetrisch zur Längsachse des Leuchtkörpers. Beim Einführen des Leuchtkörpers in den Lampenkolben stützen sich die leuchtkörperfernen Enden der Stromzuführungen an der Innenwand des Lampenhalses ab und bewirken so in einer Ebene eine Zwangszentrierung des Leuchtkörpers innerhalb des Lampenkolbens.In order to support centering of the luminous bodies, at least one variant one of the two power leads of the filament in the direction of your end far from the filament at a distance greater than the inner diameter z of the Lamp neck spread. The spread takes place over the entire length or even only over a portion of the respective power supply. Both preferably point Power supplies the same spread, symmetrical to the longitudinal axis of the Filament. Support themselves when inserting the filament into the lamp bulb the ends of the power supply lines remote from the filament on the inner wall of the lamp neck and thus force the luminous element to be centered in one plane inside the lamp bulb.

Der Lampenkolben ist üblicherweise mit Inertgas gefüllt, beispielsweise mit N2, Xe, Ar und/oder Kr. Insbesondere enthält er Halogenzusätze, die einen Wolfram-Halogen-Kreisprozeß aufrechterhalten, um einer Kolbenschwärzung entgegenzuwirken. Der Lampenkolben besteht aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise Quarzglas.The lamp bulb is usually filled with inert gas, for example with N 2 , Xe, Ar and / or Kr. In particular, it contains halogen additives which maintain a tungsten-halogen cycle in order to counteract blackening of the bulb. The lamp bulb is made of a translucent material, such as quartz glass.

Die Lampe kann mit einem Außenkolben betrieben werden. Wird eine besonders starke Reduzierung der in die Umgebung abgestrahlten IR-Leistung gewünscht, kann dieser ebenfalls eine IR-Schicht aufweisen.The lamp can be operated with an outer bulb. Will be a particularly strong one Reduction of the IR power emitted into the environment can be achieved also have an IR layer.

Die IR-Schicht kann beispielsweise als an sich bekanntes Interferenzfilter - üblicherweise eine Folge alternierender dielektrischer Schichten unterschiedlicher Brechzahlen - ausgeführt sein. Der prinzipielle Aufbau geeigneter IR-Schichten ist z.B. in der EP-A 0 470 496 erläutert.The IR layer can, for example, as an interference filter known per se - usually a sequence of alternating dielectric layers of different refractive indices - be executed. The basic structure of suitable IR layers is e.g. in EP-A 0 470 496.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1
das Grundprinzip der Erfindung anhand eines Längsschnitts durch einen ellipsoiden Tonnenkörper,
Fig. 2
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen einseitig gequetschten NV-Lampe mit Außenbeschichtung,
Fig. 3
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen einseitig gequetschten NV-Lampe mit Innenbeschichtung,
Fig. 4
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen einseitig gequetschten HV-Lampe mit Außenbeschichtung,
Fig. 5
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen zweiseitig gequetschten HV-Lampe mit Außenbeschichtung.
The invention is explained in more detail below with the aid of a few exemplary embodiments. Show it
Fig. 1
the basic principle of the invention based on a longitudinal section through an ellipsoidal barrel body,
Fig. 2
1 shows an embodiment of a single-ended pinched NV lamp according to the invention with an outer coating,
Fig. 3
1 shows an embodiment of an NV lamp with an internal coating that is squeezed on one side,
Fig. 4
1 shows an embodiment of an HV lamp with an external coating that is squeezed on one side,
Fig. 5
an embodiment of a two-sided pinched HV lamp according to the invention with an outer coating.

In Figur 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe 4 schematisch dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Halogenglühlampe mit einer Nennspannung von 12 V und einer Nennleistung von 75 W. Sie besteht aus einem einseitig gequetschten Lampenkolben 5, der als ellipsoidähnlicher Tonnenkörper geformt ist. Er ist aus Quarzglas mit einer Wanddicke von ca. 1 mm gefertigt und geht an seinem ersten Ende in einen Hals 9 über, der in einer Quetschdichtung 6 endet. An seinem gegenüberliegenden Ende weist er eine Pumpspitze 7 auf. Auf seiner Außenfläche ist eine IR-Schicht 8 aufgetragen, bestehend aus einem Interferenzfilter mit mehr als 20 Schichten Ta2O5 und SiO2. Auf diese Weise wird eine besonders maßhaltige Form der IR-Schicht erzielt, da bei der Herstellung des Lampenkolbens 5 dessen Außenfläche die berechnete Kontur des ellipsoiden Tonnenkörpers aufgeprägt wird. Der größte Außendurchmesser des Lampenkolbens 5 beträgt ca. 10 mm und die Länge des Lampenhalses 9 ca. 3 mm bei einem Außendurchmesser von ca. 6 mm. Im Inneren des Lampenkolbens befindet sich eine Füllung aus ca. 6670 hPa Xenon (Xe) mit einer Beimengung von 5600 ppm Bromwasserstoff (HBr) sowie ein axial angeordneter Leuchtkörper 2' mit einer Länge von 3,7 mm und einem äußeren Durchmesser von 2,2 mm. Daraus resultiert ein Verhältnis zwischen Außendurchmesser des Leuchtkörpers 2' und Innendurchmesser des Lampenhalses 9 von ca. 0,7. Das Verhältnis zwischen Außendurchmesser des Leuchtkörpers 2' und größtem Außendurchmesser des Lampenkolbens 5 beträgt ca. 0,22. Die Geometrie des Leuchtkörpers 2' und die Kontur des Lampenkolbens 5 sind so aufeinander abgestimmt, daß jeweils die letzte Windung an den beiden Enden des Leuchtkörpers 2' mit den Brennlinien der Innenseite des Lampenkolbens 5 näherungsweise identisch sind.A first exemplary embodiment of a lamp 4 according to the invention is shown schematically in FIG. It is a halogen incandescent lamp with a nominal voltage of 12 V and a nominal power of 75 W. It consists of a lamp bulb 5 pinched on one side, which is shaped as an ellipsoidal barrel body. It is made of quartz glass with a wall thickness of approx. 1 mm and merges at its first end into a neck 9 which ends in a pinch seal 6. At its opposite end it has a pump tip 7. An IR layer 8 consisting of an interference filter with more than 20 layers of Ta 2 O 5 and SiO 2 is applied to its outer surface. In this way, a particularly dimensionally stable shape of the IR layer is achieved, since during the manufacture of the lamp bulb 5, the outer surface of the calculated contour of the ellipsoidal barrel body is embossed. The largest outer diameter of the lamp bulb 5 is approximately 10 mm and the length of the lamp neck 9 is approximately 3 mm with an outer diameter of approximately 6 mm. Inside the lamp bulb there is a filling of approx. 6670 hPa xenon (Xe) with an admixture of 5600 ppm hydrogen bromide (HBr) as well as an axially arranged filament 2 'with a length of 3.7 mm and an outer diameter of 2.2 mm. This results in a ratio between the outer diameter of the luminous element 2 'and the inner diameter of the lamp neck 9 of approximately 0.7. The ratio between the outer diameter of the luminous element 2 'and the largest outer diameter of the lamp bulb 5 is approximately 0.22. The geometry of the luminous element 2 'and the contour of the lamp bulb 5 are coordinated with one another such that the last turn at the two ends of the luminous element 2' is approximately identical to the focal lines of the inside of the lamp bulb 5.

Der Leuchtkörper 2' ist aus Wolframdraht mit einem Durchmesser von 227 µm und einer Länge von 94 mm gefertigt, wobei sein elektrischer Widerstand bei Zimmertemperatur ca. 0,09 Ω beträgt. Der Wolframdraht ist zu einer einfachen Schraubenwendel gewickelt, die 11 Windungen aufweist mit einer Steigung von 316 µm und einem Kerndurchmesser von 1746 µm, entsprechend einem Steigungsfaktor von ca. 1,39 und einem Kernfaktor von ca. 7,7.The filament 2 'is made of tungsten wire with a diameter of 227 microns and a length of 94 mm, its electrical resistance at room temperature is approximately 0.09 Ω. The tungsten wire has become a simple helix wound, which has 11 turns with a pitch of 316 microns and a core diameter of 1746 µm, corresponding to a pitch factor of approx. 1.39 and a core factor of approx.7.7.

Die Stromzuführungen 10a,b sind direkt durch den Wendeldraht gebildet und mit Molybdän-Folien 11a,b in der Quetschdichtung 6 verbunden. Die Molybdän-Folien 11a,b sind ihrerseits mit äußeren Sockelstiften 12a,b verbunden. Die erste Stromzuführung 10a ist parallel zur Lampenlängsachse und fluchtend zur Mantelfläche des Leuchtkörpers 2' geführt. Die zweite Stromzuführung 10b des Leuchtkörpers 2' ist zur Achse hingebogen und verläuft zentrisch längs der Achse der Windungen zum sockelfernen Ende. Auf diese Weise wird jegliche Abschattung vermieden.The current leads 10a, b are formed directly by the spiral wire and with Molybdenum foils 11a, b connected in the pinch seal 6. The molybdenum foils 11a, b are in turn connected to outer socket pins 12a, b. The first power supply 10a is parallel to the lamp axis and in alignment with the outer surface of the Luminous body 2 'out. The second power supply 10b of the luminous element 2 'is bent towards the axis and runs centrally along the axis of the turns to the end remote from the base. In this way, any shadowing is avoided.

Die Lampe hat eine Farbtemperatur von ca. 3150 K. Der Lichtstrom beträgt 2100 Im, entsprechend einer Lichtausbeute von 28,7 Im/W. Im Vergleich zum Betrieb derselben Lampe ohne IR-Schicht kann bis zu 25% der elektrischen Energie eingespart werden.The lamp has a color temperature of approx. 3150 K. The luminous flux is 2100 Im, corresponding to a luminous efficacy of 28.7 Im / W. Compared to operating it Lamps without an IR layer can save up to 25% of the electrical energy.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe 4' in schematischer Darstellung. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel befindet sich die IR-Schicht 8' auf der Innenseite des Lampenkolbens 5. Im Unterschied zu den Verhältnissen in Figur 2 treffen deshalb die IR-Strahlen direkt auf die IR-Schicht, ohne zuvor die Wand des Lampenkolbens 5 zu passieren. Folglich tritt kein Strahlversatz aufgrund von Brechung auf. Der axial zentrisch angeordnete einfach gewendelte Leuchtkörper 13 ist doppelhelixartig direkt aus einem 227 µm dicken Wolframdraht geformt. Die eine Hälfte der Wendelung des Wendelkörpers ist in der Art einer Rechtsschraube in Richtung Pumpspitze 7 geführt. Die zweite Hälfte ist im gleichen Drehsinn, aber in entgegengesetzter Richtung gewendelt. Die beiden Stromzuführungen 10a,10b sind direkt durch die Enden des Wendeldrahts gebildet. Sie sind in der Ebene der Quetschdichtung 6 angeordnet und zueinander parallel - ungefähr im Abstand des Durchmessers der Wendelung - jeweils vom sockel nahen Ende des Leuchtkörpers zu den mit Sockel stiften 12a,b verbundenen Molybdän-Folien 11a,b geführt. FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a lamp 4 ′ according to the invention schematic representation. In contrast to the first embodiment the IR layer 8 'on the inside of the lamp bulb 5. In contrast to the Conditions in Figure 2 therefore hit the IR rays directly on the IR layer without pass the wall of the lamp bulb 5 beforehand. As a result, there is no beam offset due to refraction. The axially centric single coiled Luminous body 13 is double helical directly from a 227 µm thick tungsten wire shaped. One half of the coil of the coil body is of the type Right screw guided in the direction of the pump tip 7. The second half is the same Direction of rotation, but spiraled in the opposite direction. The two power supplies 10a, 10b are formed directly by the ends of the helix wire. they are in the Level of the pinch seal 6 arranged and parallel to each other - approximately at a distance the diameter of the coil - from the end of the filament near the base led to the molybdenum foils 11a, b connected to base pins 12a, b.

Bei einer Füllung von 6670 hPa Xenon (Xe) mit einer Beimengung von 5600 ppm Bromwasserstoff (HBr) kann bis zu 30 % der Energie eingespart werden, im Vergleich zum Betrieb derselben Lampe ohne Beschichtung.With a filling of 6670 hPa xenon (Xe) with an admixture of 5600 ppm Hydrogen bromide (HBr) can save up to 30% of the energy in comparison to operate the same lamp without coating.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe 4" schematisch dargestellt. Es handelt sich um eine einseitig gequetschte HV-Halogenglühlampe mit Außenbeschichtung 8, die für den direkten Betrieb an einer Netzspannung von 230 V geeignet ist. Der doppelt gewendelte Leuchtkörper 14 besteht aus 18 schraubenlinienförmigen Windungen. Diese sind auf ein elektrisch isolierendes Rohr 15 aus Al2O3-Keramik gewickelt, wodurch eine gute mechanische und thermische Stabilität gewährleistet ist. Dies ist von großer Wichtigkeit für eine optimale Effizienz dieser Lampe 4", da nur so die Mantelfläche des Leuchtkörpers 14 mit der erforderlichen Genauigkeit zwischen den zwei Brennlinien des Lampenkolbens 16 fixiert werden kann. Dies gilt insbesondere bei horizontalem Betrieb der Lampe 4". In diesem Fall verhindert das Rohr 15, daß sich der lange und wenig steife Leuchtkörper 14 durchbiegt. Das dichtungsferne Ende des Leuchtkörpers 14 ist über einen Wolframbügel 171 mit der Innenrückführung 17 elektrisch leitend verbunden. Durch die Abstützung der Innenrückführung 17 in der Pumpspitze 18 wird der Leuchtkörper 14 axial zentriert. Weitere Details zu dieser Art von Halterung eines Leuchtkörpers finden sich im DE-GM 91 15 714.A further exemplary embodiment of a lamp 4 ″ according to the invention is shown schematically in FIG. 4. It is a HV halogen incandescent lamp squeezed on one side with an outer coating 8, which is suitable for direct operation at a mains voltage of 230 V. 18 helical turns. These are wound on an electrically insulating tube 15 made of Al 2 O 3 ceramic, which ensures good mechanical and thermal stability. This is of great importance for optimum efficiency of this 4 "lamp, since this is the only way to ensure the outer surface of the filament 14 can be fixed with the required accuracy between the two focal lines of the lamp bulb 16. This is particularly true when the lamp 4 ″ is operated horizontally. In this case, the tube 15 prevents the long and less rigid lamp body 14 from bending. The end of the lamp body 14 remote from the seal is electrically conductively connected to the internal return 17 via a tungsten bracket 171 the luminous element 14 is axially centered on the support of the inner return 17 in the pump tip 18. Further details on this type of holding of a luminous element can be found in DE-GM 91 15 714.

In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe 4"' schematisch dargestellt. Es handelt sich um eine zweiseitig gequetschte HV-Halogenglühlampe mit Außenbeschichtung 8, die für den direkten Betrieb an einer Netzspannung von 120 V geeignet ist. Innerhalb des Lampenkolbens 19 ist ein einfach gewendelter Leuchtkörper 20 konzentrisch angeordnet, wobei wie in den vorherigen Beispielen jeweils die letzte Windung an den beiden Enden des Leuchtkörpers 20 mit den Brennlinien des Lampenkolbens 19 näherungsweise identisch sind. Der Leuchtkörper 20 ist mittels zweier axial angeordneter Stromzuführungen 22a,22b gehaltert. Zwischen dem Lampenkolben 19 und den beiden Quetschungen 21a,21b weist die Lampe 4"' jeweils einen Lampenhals 23a bzw. 23b auf. Der Innendurchmesser des ersten Lampenhalses 23a ist nur unwesentlich größer als der Außendurchmesser des Leuchtkörpers 20. Während der Fertigung wird der Leuchtkörper 20 durch diesen Lampenhals 23a hindurch in den Lampenkolben 19 eingesetzt. Der Innendurchmesser des entgegengesetzt angeordneten Lampenhalses 23b ist nur unwesentlich größer als der Durchmesser der von ihm eng umgebenen Stromzuführung 22b. Dadurch weist die Lampe 4"' an diesem Ende eine größere Reflexionsfläche auf als an ihrem gegenüberliegenden Ende. Bei vertikalem Betrieb ist die Lampe bevorzugt so orientiert, daß dasjenige Lampenende mit dem engeren Lampenhals 23b nach unten zeigt. Auf diese Weise wird einem durch Konvektion verursachten Temperaturgradienten zwischen den beiden Leuchtkörperenden entgegengewirkt.FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a lamp 4 '' according to the invention shown schematically. It is a double-sided pinched HV halogen lamp with outer coating 8, which is for direct operation on a mains voltage of 120 V is suitable. Inside the lamp bulb 19 is a single helix Luminous body 20 arranged concentrically, as in the previous examples each the last turn at the two ends of the filament 20 with the Focal lines of the lamp bulb 19 are approximately identical. The filament 20 is held by means of two axially arranged power supply lines 22a, 22b. Between the lamp bulb 19 and the two bruises 21a, 21b 4 "'each have a lamp neck 23a or 23b. The inner diameter of the first Lamp neck 23a is only slightly larger than the outside diameter of the filament 20. During manufacture, the lamp body 20 is through this lamp neck 23a inserted into the lamp bulb 19. The inside diameter of the opposite arranged lamp neck 23b is only slightly larger than that Diameter of the power supply line 22b which is closely surrounded by it. As a result, the Lamp 4 "'has a larger reflective surface at this end than at its opposite end The End. In vertical operation, the lamp is preferably oriented so that that lamp end with the narrower lamp neck 23b points down. To this A temperature gradient caused by convection between counteracted the two filament ends.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden.The invention is not restricted to the specified exemplary embodiments. Especially can individual features of different embodiments with each other be combined.

Claims (14)

  1. Electric incandescent lamp, in particular a halogen incandescent lamp (4-4'''), with a rotationally symmetrical lamp bulb (5, 16, 19) which has a longitudinal axis and in which a wall surface is provided with a layer (8) reflecting IR radiation, a helical luminous element (2, 2', 13, 14, 20) being arranged axially in the lamp bulb and being held by means of two supply leads (10a,b -22a,b), characterized in that the lamp bulb (5, 16, 19) forms a barrel body with an ellipsoidal or, if appropriate, ellipsoid-like partial contour.
  2. Electric incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the two focal lines of the ellipsoidal or, if appropriate, ellipsoid-like partial contour of the barrel body (1, 5, 16, 19) in each case coincide approximately with the last luminous winding at the two ends of the luminous element (2, 2', 13, 14, 20).
  3. Electric incandescent lamp according to Claims 1 and 2, characterized in that the layer (8') reflecting IR radiation is applied to the inner surface of the lamp bulb (5).
  4. Electric incandescent lamp according to one or more of the preceding claims, characterized in that the ellipsoidal or, if appropriate, ellipsoid-like part of the contour of the barrel body (1, 5, 16, 19) is generated by an at least approximately elliptic segment (3).
  5. Electric incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that the semimajor axis of the at least approximately elliptic segment is displaced parallel to the lamp longitudinal axis, in particular approximately by the outside radius of the luminous element (2, 2', 13, 14, 20).
  6. Electric incandescent lamp according to Claim 5, characterized in that the length of the luminous element (2, 2', 13, 14, 20) corresponds approximately to the spacing of the two focal points of the elliptic segment.
  7. Electric incandescent lamp according to one or more of the preceding claims, characterized in that, at least at one end, the lamp bulb (5, 16, 19) has a lamp neck (9, 23a, 23b) which surrounds at least one supply lead (10a, b, 22a, b) as closely as possible and is sealed in a gas-tight fashion (6, 21a, b).
  8. Electric incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the quotient d/D of the outside diameter d of the luminous element (2', 13, 14, 20) and the largest outside diameter D of the lamp bulb (5, 16, 19) is greater than approximately 0.15, the quotient d/z of the outside diameter d of the luminous element (2', 13, 14, 20) and the inside diameter z of at least one lamp neck (9, 23a) being greater than approximately 0.25.
  9. Electric incandescent lamp according to Claim 8, characterized in that the quotient d/z is preferably greater than or equal to 0.4.
  10. Electric incandescent lamp according to Claim 8, characterized in that the quotient d/D is preferably in the range of between greater than 0.15 and less than 0.5.
  11. Electric incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that two supply leads (10a, 10b) are guided in common at a spacing through a lamp neck (9) which is smaller than or equal to the outside diameter d of the luminous element (2', 13).
  12. Electric incandescent lamp according to Claim 11, characterized in that the luminous element is implemented by a helical filament (2') whose supply lead (10b) remote from the seal is guided back inside the helical filament (2').
  13. Electric incandescent lamp according to Claim 12, characterized in that the luminous element (14) is supported by an axially arranged holding device (15) made from an electrically insulating material.
  14. Electric incandescent lamp according to Claim 11, characterized in that the luminous element is shaped like a double helix (13).
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