EP1667202A1 - Elektrische Glühlampe für Fahrzeugscheinwerfer - Google Patents

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EP1667202A1
EP1667202A1 EP05016086A EP05016086A EP1667202A1 EP 1667202 A1 EP1667202 A1 EP 1667202A1 EP 05016086 A EP05016086 A EP 05016086A EP 05016086 A EP05016086 A EP 05016086A EP 1667202 A1 EP1667202 A1 EP 1667202A1
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EP
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filament
incandescent
lamp
incandescent lamp
lamp vessel
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Withdrawn
Application number
EP05016086A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Bühler
Klaus Wittmann
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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
    • H01K7/00—Lamps for purposes other than general lighting
    • H01K7/02—Lamps for purposes other than general lighting for producing a narrow beam of light; for approximating a point-like source of light, e.g. for searchlight, for cinematographic projector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/14—Incandescent bodies characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K9/00—Lamps having two or more incandescent bodies separately heated
    • H01K9/08—Lamps having two or more incandescent bodies separately heated to provide selectively different light effects, e.g. for automobile headlamp

Definitions

  • the invention relates to an electric incandescent lamp according to the preamble of patent claim 1.
  • Such an incandescent lamp is disclosed for example in the patent US 5,508,587.
  • This document describes a unilaterally capped, used for coupling light in a light guide halogen incandescent lamp with a lamp vessel, the base remote end is designed as an optical lens, and arranged within the lamp vessel incandescent whose outer contour has the lateral surface of a truncated cone as an envelope.
  • the electric incandescent lamp according to the invention has at least one incandescent filament arranged inside a translucent lamp vessel, the outer diameter of which increases continuously from a minimum value at a first filament end to a maximum value at the second filament end, whereby according to the invention the minimum value D1, the maximum value D2 and the length L of the at least one filament, the following condition is met: D 2 - D 1 2 ⁇ L ⁇ 0 . 0875
  • the at least one incandescent filament Due to the smaller outer diameter at the first incandescent filament end, the at least one incandescent filament has a higher luminance at this end. In addition, this incandescent filament corresponds due to its smaller outer diameter rather the ideal of a point light source. Therefore, the incandescent lamp according to the invention is particularly well suited for projection applications, for example as a light source in a vehicle headlight.
  • the light emitted by the filament end with the first filament end can advantageously be used to produce a sharp cut-off line of the low beam by projecting it into the far field in front of the headlight and the light emitted by the second filament end into the near field of the headlight, is projected directly in front of the vehicle.
  • the conicity of the at least one incandescent filament of the incandescent lamp according to the invention is limited to a maximum value of 0.0875 according to the above inequality. That is, the outer sides or outer diameter of the turns of the at least one incandescent filament are arranged on the lateral surface of a circular cone whose opening angle at the peak is a maximum of about 10 degrees.
  • the incandescent lamp according to the invention is advantageously designed as a single-ended incandescent lamp, that is, one end of its lamp vessel is provided with a base, wherein the first incandescent filament end of the at least one incandescent filament faces the base provided with the lamp vessel.
  • vehicle headlamps usually single ended lamps are used, which are mounted via a rear opening in the headlamp reflector, so that the socket is fixed in a holder of the rear opening. by virtue of In this orientation of the lamp, the light generated by the socket-near end of the incandescent filament is projected into the area of the cut-off line or the far field of the spotlight.
  • the near-bottom end of the filament is therefore preferably formed to achieve the aforementioned advantages of the first filament end with the smaller outer diameter.
  • the at least one filament is aligned axially, that is, the filament axis of the at least one filament extends parallel to the longitudinal extension of the lamp vessel or the bulb and in the case of an axisymmetric lamp vessel parallel to the longitudinal axis or even in the longitudinal axis of the lamp vessel.
  • the length L of the at least one incandescent filament of the incandescent lamp according to the invention is advantageously in a value range of 4.0 millimeters to 6.5 millimeters in order to use the incandescent lamp as a light source in a vehicle headlight can.
  • the gradient factor of the at least one incandescent filament of the incandescent lamp according to the invention is preferably less than 1.9 and greater than 1.3 for manufacturing reasons. With a slope factor of 1.9 and greater, there is a risk that the filaments get caught in the Glühwendelzu Switzerlandvorides and can not be isolated. With slope factors of 1.3 and smaller, electrical shorts could occur between adjacent turns of the filament.
  • FIG. 2 schematically shows a halogen incandescent lamp for a vehicle headlight according to the first exemplary embodiment of the invention.
  • This halogen incandescent lamp 1 has an electrical power consumption of 55 watts and a nominal voltage of 12 volts and is used to generate the low beam in a motor vehicle headlight.
  • the halogen incandescent lamp 1 has a quartz glass lamp vessel 10 having a sealed end 11 provided with a metallic pedestal 3.
  • an incandescent filament 2 made of a single-spiral tungsten wire 200 is arranged.
  • the filament 2 is axially aligned within the lamp vessel 10, that is parallel to the longitudinal axis of the lamp vessel 10 and lies in the longitudinal axis of the lamp vessel 10.
  • the two uncoiled Wendelab réelle 21, 22 of the filament 2 are each a gas-tight in the sealed end 11 of Lamp vessel 10 embedded molybdenum foil 111, 112 connected to a protruding from the lamp vessel 10 power supply wire, which is electrically conductively connected to the contact lug 4 and with the base sleeve 3.
  • FIG. 1 schematically shows details of the incandescent filament 2 which is used to produce the low beam in the case of the halogen incandescent lamps depicted in FIGS. 1 and 3.
  • the filament 2 has an outer contour that corresponds substantially to the lateral surface of a truncated cone.
  • the filament 2 has a length L of 4.33 millimeters, an outer diameter D1 of the first turn of 0.48 millimeters and an outer diameter D2 of the last sixteenth turn of 1.24 millimeters.
  • the thickness of the helical wire 200 is 155.2 microns.
  • the gradient factor of this filament is 1.8.
  • the first filament end 23 with the reduced outer diameter 23 is facing the base 3 and 8 in the lamps according to Figures 1 and 3.
  • FIG. 3 schematically shows a halogen incandescent lamp for a vehicle headlight according to the second exemplary embodiment of the invention.
  • This halogen incandescent lamp is a two-filament halogen incandescent lamp 5 with two incandescent filaments 2, 6, which serve to produce the low beam and the high beam of the vehicle.
  • This halogen bulb 5 is intended for operation on a vehicle electrical system voltage of nominal 12 volts. It has a lamp vessel 7 made of tempered glass, for example of aluminosilicate glass, with a sealed end 71, which is provided with a metallic base 8. Within the lamp vessel 7, a first filament 6 for generating the high beam and a second filament 2 for generating the low beam of the vehicle are arranged.
  • the filament 2 has the properties described above and is therefore provided in Figures 1, 2 and 3 with the same reference numeral.
  • the filament 2 is axially aligned in the lamp vessel 7, so that its first end 23 faces the sealed end 71 and the base 8, and also it is partially surrounded by a screening cap 9.
  • the two incandescent filaments 2, 6 are supported by three Stromzufiihrung wires 91, 92, 93, which are led out through the sealed end 71 of the lamp vessel 7 and connected to one of the three electrical terminals 94 of the lamp 5, and supplied with electrical energy.
  • the first coil end 21 of the incandescent filament 2 enveloped by the molybdenum tube 25 is welded to the power supply wire 91, and the second coil end 22 of the incandescent filament 2 enveloped by the molybdenum tube 26 is welded to the shielding cap 9.
  • the invention is not limited to the embodiments explained in more detail above.
  • the minimum value D1 for the outer diameter of the first turn of the incandescent filament 2 may be in the range of 0.4 millimeters to 1.2 millimeters, and the maximum value D2 for the outer diameter of the last turn of the incandescent filament 2 may be in the range of 0.6 millimeters to 2 millimeters , Assume 2 mm.
  • the thickness of the coil wire 200 can be reduced and the number of turns of the filament 2 can be increased to the filament 2 to a higher Vehicle voltage as 12 volts, for example, to adapt to a vehicle electrical system voltage of nominal 24 volts.
  • the invention is particularly suitable for H1 lamps, H7 lamps and H4 lamps.
  • the incandescent filament 2 may additionally have at its first end 23 a reduction factor which is reduced compared to the second end 24.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Glühlampe, insbesondere eine Fahrzeugscheinwerferlampe, mit mindestens einer innerhalb eines lichtdurchlässigen Lampengefäßes (10) angeordneten kegelstumpfförmigen Glühwendel (2), deren Außendurchmesser ausgehend von einem Minimalwert an einem ersten Glühwendelende (23) kontinuierlich bis auf einen Maximalwert am zweiten Glühwendelende (24) zunimmt, wobei für den Minimalwert D1 und den Maximalwert D2 sowie für die Länge L der mindestens einen Glühwendel (2) folgende Bedingung erfüllt ist: D 2 − D 1 2 ⋅ L ≤ 0 , 0875
Figure imga0001

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Glühlampe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
    • I. Stand der Technik
  • Eine derartige Glühlampe ist beispielsweise in der Patentschrift US 5,508,587 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine einseitig gesockelte, zur Lichteinkopplung in einen Lichtleiter dienende Halogenglühlampe mit einem Lampengefäß, dessen sockelfernes Ende als optische Linse ausgebildet ist, und einer innerhalb des Lampengefäßes angeordneten Glühwendel, deren Außenkontur die Mantelfläche eines Kegelstumpfes als Einhüllende aufweist.
    • II. Darstellung der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Glühlampe bereitzustellen, die in einem Fahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung des Abblendlichts einsetzbar ist und gegenüber herkömmlichen Scheinwerferlampen eine erhöhte Leuchtdichte für die Abbildung im Scheinwerfer im Bereich der Hell-Dunkel-Grenze gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße elektrische Glühlampe weist mindestens eine innerhalb eines lichtdurchlässigen Lampengefäßes angeordnete Glühwendel auf, deren Außendurchmesser ausgehend von einem Minimalwert an einem ersten Glühwendelende kontinuierlich bis auf einen Maximalwert am zweiten Glühwendelende zunimmt, wobei erfindungsgemäß von dem Minimalwert D1, dem Maximalwert D2 und der Länge L der mindestens einen Glühwendel folgende Bedingung erfüllt werden: D 2 − D 1 2 ⋅ L ≤ 0 , 0875
    Figure imgb0001
  • Aufgrund des geringeren Außendurchmessers an dem ersten Glühwendelende besitzt die mindestens eine Glühwendel an diesem Ende eine höhere Leuchtdichte. Außerdem entspricht dieses Glühwendelende aufgrund seines geringeren Außendurchmessers eher der Idealvorstellung einer Punktlichtquelle. Daher ist die erfindungsgemäße Glühlampe besonders gut für Projektionsanwendungen, beispielsweise als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer geeignet. Das von dem Wendelende mit dem ersten Glühwendelende emittiert Licht kann bei dieser Anwendung vorteilhaft zur Erzeugung einer scharfen Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichts genutzt werden, indem es in das Fernfeld vor dem Scheinwerfer projiziert wird und das von dem zweiten Glühwendelende emittierte Licht in das Nahfeld des Scheinwerfers, unmittelbar vor dem Fahrzeug projiziert wird. Dadurch kann in dem Bereich der Hell-Dunkel-Grenze des Abblendlichts, wo eine gute Ausleuchtung erwünscht ist, eine hohe Leuchtdichte erzielt werden. Durch die Reduktion des Außendurchmessers an dem ersten Glühwendelende wird allerdings die mindestens eine Glühwendel in diesem Bereich stärker aufgeheizt. Um eine Überhitzung der mindestens einen Glühwendel und eine Verkürzung ihrer Lebensdauer zu vermeiden, ist die Konizität der mindestens einen Glühwendel der erfindungsgemäßen Glühlampe gemäß der obigen Ungleichung auf einen maximalen Wert von 0,0875 begrenzt. Das heißt, die Außenseiten bzw. Außendurchmesser der Windungen der mindestens einen Glühwendel sind auf der Mantelfläche eines Kreiskegels angeordnet, dessen Öffnungswinkel an der Spitze maximal ca. 10 Grad beträgt.
  • Die erfindungsgemäße Glühlampe ist vorteilhafter Weise als einseitig gesockelte Glühlampe ausgebildet, das heißt, ein Ende ihres Lampengefäßes ist mit einem Sockel versehen, wobei das erste Glühwendelende der mindestens einen Glühwendel dem mit dem Sockel versehenen Ende des Lampengefäßes zugewandt ist. In Fahrzeugscheinwerfem werden üblicherweise einseitig gesockelte Lampen verwendet, die über eine rückseitige Öffnung in dem Scheinwerferreflektor montiert werden, so dass der Sockel in einer Halterung der rückseitigen Öffnung fixiert wird. Aufgrund dieser Orientierung der Lampe wird das von dem sockelnahen Ende der Glühwendel generierte Licht in den Bereich der Hell-Dunkel-Grenze bzw. das Fernfeld des Scheinwerfers projiziert. Das sockelnahe Ende der Glühwendel wird daher zur Erzielung der vorgenannten Vorteile vorzugsweise von dem ersten Glühwendelende mit dem kleineren Außendurchmesser gebildet. Gemäß der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ist die mindestens eine Glühwendel axial ausgerichtet, dass heißt, die Wendelachse der mindestens einen Glühwendel erstreckt sich parallel zur Längserstreckung des Lampengefäßes bzw. der Glühlampe und im Fall eines axialsymmetrischen Lampengefäßes parallel zur Längsachse oder liegt sogar in der Längsachse des Lampengefäßes.
  • Die Länge L der mindestens einen Glühwendel der erfindungsgemäßen Glühlampe liegt vorteilhafter Weise in einem Wertebereich von 4,0 Millimeter bis 6,5 Millimeter, um die Glühlampe als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer verwenden zu können. Der Steigungsfaktor der mindestens einen Glühwendel der erfindungsgemäßen Glühlampe ist aus fertigungstechnischen Gründen vorzugsweise kleiner als 1,9 und größer als 1,3. Bei einem Steigungsfaktor von 1,9 und größer bestünde die Gefahr, dass sich die Glühwendeln in der Glühwendelzuführvorrichtung verhaken und nicht mehr vereinzelt werden können. Bei Steigungsfaktoren von 1,3 und kleiner könnten elektrische Kurzschlüsse zwischen benachbarten Windungen der Glühwendel auftreten.
    • III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    Eine Seitenansicht einer Glühwendel gemäß der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung
    Figur 2
    Eine Seitenansicht einer Fahrzeugscheinwerferlampe gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung
    Figur 3
    Eine Seitenansicht einer Fahrzeugscheinwerferlampe gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung
  • In Figur 2 ist schematisch eine Halogenglühlampe für einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Diese Halogenglühlampe 1 besitzt eine elektrische Leistungsaufnahme von 55 Watt und eine Nennspannung von 12 Volt und dient zur Erzeugung des Abblendlichts in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die Halogenglühlampe 1 besitzt ein Lampengefäß 10 aus Quarzglas mit einem abgedichteten Ende 11, das mit einem metallischen Sockel 3 versehen ist. Innerhalb des Lampengefäßes 10 ist eine Glühwendel 2 aus einem einfach gewendelten Wolframdraht 200 angeordnet. Die Glühwendel 2 ist axial innerhalb des Lampengefäßes 10, das heißt parallel zur Längsachse des Lampengefäßes 10 ausgerichtet bzw. liegt in der Längsachse des Lampengefäßes 10. Die beiden ungewendelten Wendelabgänge 21, 22 der Glühwendel 2 sind jeweils über eine gasdicht in dem abgedichteten Ende 11 des Lampengefäßes 10 eingebettete Molybdänfolie 111, 112 mit einem aus dem Lampengefäß 10 herausragenden Stromzuführungsdraht verbunden, der mit der Kontaktfahne 4 bzw. mit der Sockelhülse 3 elektrisch leitend verbunden ist.
  • In Figur 1 sind Details der Glühwendel 2 schematisch dargestellt, die bei den in den Figuren 1 und 3 abgebildeten Halogenglühlampen zur Erzeugung des Abblendlichts verwendet wird. Die Glühwendel 2 besitzt eine Außenkontur, die im wesentlichen der Mantelfläche eines Kegelstumpfes entspricht. Der Außendurchmesser der Windungen der Glühwendel 2 nimmt, ausgehend von einem Minimalwert D1 bei der ersten Windung am ersten Glühwendelende 23, kontinuierlich bis zu einem Maximalwert D2 bei der letzten Windung am zweiten Glühwendelende 24 zu. Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung besitzt die Glühwendel 2 eine Länge L von 4,33 Millimeter, einen Außendurchmesser D1 der ersten Windung von 0,48 Millimeter und einen Außendurchmesser D2 der letzten, sechzehnten Windung von 1,24 Millimeter. Die Dicke des Wendeldrahtes 200 beträgt 155,2 Mikrometer. Der Steigungsfaktor dieser Glühwendel beträgt 1,8. Das erste Glühwendelende 23 mit dem reduzierten Außendurchmesser 23 ist bei den Lampen gemäß der Figuren 1 und 3 dem Sockel 3 bzw. 8 zugewandt.
  • In Figur 3 ist schematisch eine Halogenglühlampe für einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Bei dieser Halogenglühlampe handelt es sich um eine Zweifaden-Halogenglühlampe 5 mit zwei Glühwendeln 2, 6, die zur Erzeugung des Abblendlichts und des Fernlichts des Fahrzeugs dienen. Diese Halogenglühlampe 5 ist zum Betrieb an einer Bordnetzspannung von nominal 12 Volt vorgesehen. Sie besitzt ein Lampengefäß 7 aus Hartglas, beispielsweise aus Alumensilikatglas, mit einem abgedichteten Ende 71, das mit einem metallischen Sockel 8 versehen ist. Innerhalb des Lampengefäßes 7 sind eine erste Glühwendel 6 zur Erzeugung des Fernlichts und eine zweite Glühwendel 2 zur Erzeugung des Abblendlichts des Fahrzeugs angeordnet. Die Glühwendel 2 besitzt die oben beschriebenen Eigenschaften und ist daher in den Figuren 1, 2 und 3 mit demselben Bezugszeichen versehen. Die Glühwendel 2 ist axial in dem Lampengefäß 7 ausgerichtet, so dass ihr erstes Ende 23 dem abgedichteten Ende 71 und dem Sockel 8 zugewandt ist, und außerdem ist sie teilweise von einer Abblendkappe 9 umgeben. Die beiden Glühwendeln 2, 6 werden von drei Stromzufiihrungsdrähten 91, 92, 93, die durch das abgedichtete Ende 71 des Lampengefäßes 7 herausgeführt und mit jeweils einem der drei elektrischen Anschlüsse 94 der Lampe 5 verbunden sind, getragen und mit elektrischer Energie versorgt. Der erste, mit dem Molybdänröhrchen 25 umhüllte Wendelabgang 21 der Glühwendel 2 ist mit dem Stromzuführungsdraht 91 verschweißt und der zweite, mit dem Molybdänröhrchen 26 umhüllte Wendelabgang 22 der Glühwendel 2 ist mit der Abblendkappe 9 verschweißt.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Der Minimalwert D1 für den Außendurchmesser der ersten Windung der Glühwendel 2 kann Werte im Bereich von 0,4 Millimeter bis 1,2 Millimeter und er Maximalwert D2 für den Außendurchmesser der letzten Windung der Glühwendel 2 kann Werte im Bereich von 0,6 Millimeter bis 2,2 Millimeter annehmen. Außerdem kann beispielsweise die Dicke des Wendeldrahtes 200 reduziert und die Anzahl der Windungen der Glühwendel 2 erhöht werden, um die Glühwendel 2 an eine höhere Bordnetzspannung als 12 Volt, beispielsweise an eine Bordnetzspannung von nominal 24 Volt anzupassen. Die Erfindung eignet sich insbesondere für H1-Lampen, H7-Lampen und H4-Lampen. Um die Leuchtdichte an der Hell-Dunkel-Grenze noch weiter zu erhöhen, kann die Glühwendel 2 zusätzlich an ihrem ersten Ende 23 einen gegenüber dem zweiten Ende 24 reduzierten Steigungsfaktor aufweisen.

Claims (4)

  1. Elektrische Glühlampe mit mindestens einer innerhalb eines lichtdurchlässigen Lampengefäßes (10) angeordneten Glühwendel (2), deren Außendurchmesser ausgehend von einem Minimalwert an einem ersten Glühwendelende (23) kontinuierlich bis auf einen Maximalwert am zweiten Glühwendelende (24) zunimmt, dadurch gekennzeichnet, dass für den Minimalwert D1 und den Maximalwert D2 sowie für die Länge L der mindestens einen Glühwendel (2) folgende Bedingung erfüllt ist: D 2 − D 1 2 ⋅ L ≤ 0 , 0875
    Figure imgb0002
  2. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende (11) des Lampengefäßes (10) mit einem Sockel (3) versehen ist und das erste Glühwendelende (23) der mindestens einen Glühwendel (2) dem mit dem Sockel (3) versehenen Ende (11) des Lampengefäßes (10) zugewandt ist.
  3. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelachse der mindestens einen Glühwendel (2) parallel zur Längserstreckung des Lampengefäßes (10) bzw. der Glühlampe (1) angeordnet ist.
  4. Halogenglühlampe für Fahrzeugscheinwerfer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.
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