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Dokumentenidentifikation DE3782196T2 19.05.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0252447
Titel Elektrische Lampe mit flexiblem Abdeckungshalter.
Anmelder GTE Products Corp., Wilmington, Del., US
Erfinder Morris, Merle E., Lexington, KY 40505, US;
Fields, Larry R., Winchester, KY 40391, US;
Kendrick, George B., Lexington, KY 40502, US
Vertreter Lemke, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8901 Aindling
DE-Aktenzeichen 3782196
Vertragsstaaten BE, DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 03.07.1987
EP-Aktenzeichen 871095808
EP-Offenlegungsdatum 13.01.1988
EP date of grant 14.10.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1993
IPC-Hauptklasse H01K 1/34
IPC-Nebenklasse H01J 5/56   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft elektrische Lampen und insbesondere elektrische Lampen zur Verwendung in Bereichen wie Raum- und Bodenausleuchtung, Beleuchtung von Anzeigen, Beleuchtung durch Flutlicht und Spur- bzw. Bahnausleuchtung.

Hintergrund

Bekanntlich gibt es elektrische Lampen seit vielen Jahren. Typischerweise wurden auf dem Gebiet der Beleuchtung zwei Arten elektrischer Lampen für die oben genannten Anwendungszwecke benutzt. Eine dieser Lampen, die als Lampe vom PAR (parabolisch aluminierter Reflektor) -Typ bekannt ist, verwendet typischerweise einen Glasreflektor und eine gesonderte Glasabdeckung, in der eine Wolfram-Drahtwendel positioniert ist. Ein am Reflektor befestigtes Sockelelement ist dafür ausgelegt, in der erforderlichen Fassung angeordnet zu werden, um die notwendige Verbindung mit einer Stromquelle (beispielsweise 120 VAC bzw. 120 Volt Wechselstrom) für den Betrieb der Lampe herzustellen. Beispiele solcher Lampen sind in den U.S.-Patenten 4,506,316 (Thiry et al), 4,484,254 (Puckett et al) und 4,473,872 (Puckett et al) dargestellt, die sämtlich auf den gleichen Inhaber übertragen worden sind wie die vorliegende Erfindung.

Ein zweiter Lampentyp dieser Art besitzt eine Hülle aus Quarz oder einem Glas mit hohem Siliziumanteil, in der eine Wolfram- Drahtwendel angeordnet ist, und weist ferner ein an der Hülle angeordnetes Sockelelement auf, das in der oben erwähnten Weise zur Positionierung in einer Fassung bestimmt ist. Lampen dieses Typs werden in der Beleuchtungsfachwelt mit Produktbezeichnungen wie R20 (wobei das R für Reflektor steht), R30, R40, ER30 (wobei ER für elliptischer Reflektor steht) und ER40 benannt. Beispiele solcher Lampen sind in den U.S.-Patenten 4,041,344 (LaGiusa), Re. 30,832 (LaGiusa) und 4,331,901 (Vrijer et al) beschrieben.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine primäre Aufgabe dieser Erfindung, die Technik der elektrischen Lampen dadurch zu fördern, daß eine verbesserte elektrische Lampe zur Verfügung gestellt wird, die die verschiedenen, hier beschriebenen Merkmale aufweist, insbesondere einen flexiblen Halter besitzt, der die Lampenabdeckung (d. h. die Linse) fest mit dem Reflektor verbinden kann, derart, daß die Abdeckung expandieren und/oder kontrahieren kann, ohne beschädigt zu werden.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Lampe zu schaffen, die sich besonders kosteneffizient im Wege der Massenproduktion fertigen läßt.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung wird eine verbesserte elektrische Lampe mit einem Reflektor zur Verfügung gestellt, der einen nach vorne gerichteten, konkaven, reflektierenden Bereich mit einer darin vorgesehenen vorderen Öffnung besitzt, und mit einer in dem Reflektor angeordneten lichtaussendenen Kapsel sowie einer lichtdurchlässigen Abdeckung für die vordere Öffnung des Reflektors. Die Verbesserung umfaßt das Zurverfügungstellen eines am vorderen, konkaven, reflektierenden Teil relativ zur lichtdurchlässigen Abdeckung befestigten Halteelements, das die Abdeckung flexibel festhält, um ein Ausdehnen und Zusammenziehen desselben zu ermöglichen, sowie eine durch ein solches Ausdehnen und Zusammenziehen am Abdeckelement hervorgerufene Beschädigung im wesentlichen zu verhindern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer elektrischen Lampe mit einem Halteelement in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht der Lampe nach Fig. 1 im Schnitt;

Fig. 3 zeigt eine explodierte, teilweise Seitenansicht der Lampe nach Fig. 2 im Schnitt, die eine Technik zum Positionieren der lichtaussendenden Kapsel der Lampe innerhalb des keramischen Reflektors derselben darstellt;

Fig. 4 zeigt eine teilweise Endansicht des Reflektors nach der Erfindung längs der Linie 4-4 in Fig. 3, wobei die Kapsel nach der Erfindung darin gezeigt ist; und

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte, teilweise, Seitenansicht des Halteelements nach der Erfindung in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform derselben, im Schnitt.

Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung

Zwecks besseren Verständnisses der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit anderen und weiteren Aufgaben, Vorteilen und Fähigkeiten derselben wird auf die folgende Offenbarung und die beigefügten Ansprüche in Verbindung mit den oben beschriebenen Zeichnungen Bezug genommen.

Unter spezieller Beachtung von Fig. 1 ist ein Beispiel einer elektrischen Lampe 10 mit einem Halteelement in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt.

Wie hier definiert werden wird, ist die Lampe 10 hochgradig effizient und von kompakter, stabiler Auslegung. Das bedeutet, daß die Lampe nach der Erfindung speziell dafür ausgelegt ist, von verhältnismäßig kleiner Konstruktion zu sein, während sie doch in der Lage ist, Licht in einer Qualität bzw. einer Stärke auszusenden, die den weiter oben erläuterten, bekannten Lampen entspricht. Es versteht sich jedoch, daß sich die Erfindung auch auf andere Lampenarten als die beschriebene anwenden läßt und deshalb ihr Schutzbereich nicht auf diese spezielle Lampe beschränkt ist.

Wie eine Vergleich der Fig. 1 und 2 zeigt, ist die Lampe 10 als mit einem Reflektor 11 und einer innerhalb des Reflektors 11 angeordneten Lichtquelle (d. h. lichtaussendenden Kapsel 13) versehen dargestellt und kann auch ein Sockelelement 15 umfassen, das am Reflektor 11 zu befestigen ist und für die Positionierung in einer geeigneten (nicht gezeigten) Fassung ausgelegt ist, die wiederum mit einer Stromquelle (beispielsweise 120 VAC) elektrisch verbunden ist, um dem Erfindungsgegenstand elektrische Energie zuzuführen. Das Sockelelement 15, falls verwendet, ist vorzugsweise von im wesentlichen gleicher äußerer Gestalt wie bekannte Sockel, die bei Lampentypen der hier beschriebenen Art verwendet werden, derart, daß sich die Lampe 10 ohne weiteres zur Verwendung in vorhandenen Fassungskonstruktionen adaptieren läßt. Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Beispiel besitzt das Sockelelement 15 vorzugsweise eine äußere Gestalt, die vorhandenen Schraubfassungen entspricht, die denjenigen gleich sind, die bei den oben genannten PAR-, R- und ER-Lampen verwendet werden. Mit der Erfindung lassen sich ohne weiteres andere Sockeltypen verwenden. Beispiele für solche Sockelgestaltungen schließen solche mit Randschrauben, Bajonetten und Endstiften ein.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sitzt das Sockelelement 15 auf einer äußeren Oberfläche eines rückwärtigen, vorstehenden Halsteils 17 des Reflektors 11. Der (in Fig. 3 weiter unten weiter zu beschreibende) Zusammenbau wird dadurch bewerkstelligt, daß das im wesentlichen zylindrische Sockelelement auf den entsprechend geformten, vorstehenden Halsteil 17 aufgeschoben wird. Die endgültige Befestigung wird durch die Verwendung von keramischem Kleber oder entsprechendem Material bewerkstelligt oder läßt sich, alternativ, auf andere Weise vornehmen. Eine solche Alternative ist ein Verfahren, das als magnetisches Metallformen bekannt ist, bei welchem eine elektrische Spule um das Sockelelement herum angeordnet wird, während der Sockel auf dem Halsteil des Reflektors sitzt. Von durch die Spule hindurchfließendem elektrischem Strom wird eine gepulstes magnetisches Feld erzeugt, um einen steuerbaren Druck auf das metallische Sockelelement auszuüben. Dabei werden Hochspannungskondensatoren über die Spule entladen, was das erzeugte Feld extrem intensiv macht. Das Feld wiederum erzeugt Strom im Sockelelement und ein entgegengesetztes magnetisches Feld. Als Ergebnis werden hohe Drücke erzeugt, die den metallischen Sockel komprimieren und eine enge Passung auf dem Halsteil des Reflektors formen.

Bei der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsform werden innerhalb des Halsteils des Reflektors vorzugsweise langgestreckte Schlitze 21 (siehe auch Fig. 4) vorgesehen, um zusätzliche Mengen an keramischem Kleber aufzunehmen und auf diese Weise die Befestigung des Sockelelements zu verstärken. Alternativ dazu (das heißt unter Verwendung der vorerwähnten Metallformtechnik) kann die äußere Oberfläche des Halsteils im wesentlichen glatt sein und somit ohne Schlitze, wie in den Zeichnungen dargestellt.

Der Reflektor 11 ist vorzugsweise aus keramischem Material und somit in der Lage, verhältnismäßig hohen Temperaturen zu widerstehen, bei welchen betrieben zu werden die Lampe 10 speziell ausgelegt ist. Beispielsweise übersteigt die Reflektortemperatur für die elektrische Lampe 10 während deren Betriebs 250ºC und in einem Fall (bei welchem die Kapsel 13 bei 100 Watt betrieben wurde) näherte sich die entsprechende Reflektortemperatur 350ºC. Die Fähigkeit, bei solchen, verhältnismäßig hohen, Temperaturen in sicherer und leichter Weise betrieben zu werden, um eine Lichtausbeute in Qualitäten bzw. Helligkeiten zur Verfügung zu stellen, die denjenigen der vorerwähnten Lampentypen entsprechen, stellt ein signifikantes Merkmal des vorliegenden Erfindungsgegenstandes dar, insbesondere unter Berücksichtigung des insgesamt kompakten Designs desselben. Beispielsweise besaß die Lampe 10 gemäß einer Ausführungsform eine Gesamtlänge von nur etwa 5,44 cm (2,14 Zoll), siehe die Länge "L" in Fig. 2, und einen äußeren Gesamtdurchmesser von lediglich etwa 5,08 cm (2,00 Zoll), siehe Länge "D" in Fig. 2.

Wie speziell in Fig. 2 gezeigt ist, besitzt der Reflektor 11 ferner einen nach vorne gerichteten, konkaven, reflektierenden Bereich 23, der die konkave, reflektierende Oberfläche 25 einschließt, die dafür ausgelegt ist, während des Lampenbetriebs Licht von der Kapsel 13 zu reflektieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fläche 25 von im wesentlichen parabolischer Gestalt und wurde während der Herstellung des grünen keramischen Reflektors glasiert. Die Oberfläche 25 kann auch mit Facetten, Rillen, hammerschlagartigen Mustern versehen oder auf andere Weise abgeändert sein, um die Lichtabgabe zu beeinflussen. Steatit-Keramik-Pulver oder andere keramische Materialien, wie sie in der Industrie bekannt sind, die eine kontrollierte Partikelgröße besitzen, lassen sich bei hohen Drücken (wie in der Industrie bekannt) in die gewünschte Form pressen, um einen "grünen" Teil hoher Dichte zu erhalten. Andere Methoden lassen sich ebenso verwenden, beispielsweise Schlickerguß oder das Gießen eines nassen Breis. Vorzugsweise durch Sprühen wird flüssige Glasur auf diejenigen Bereiche aufgebracht, welche die für die reflektierende Oberfläche gewünschte Kontur aufweisen, während sich die Keramik dreht, um einen sehr exakten, dünnen Überzug zu erreichen. Die Glasur wurde derart "formuliert" bzw. ausgelegt, daß sie sich sintern läßt, um eine harte, glatte Oberfläche bei gleicher Zeit und Temperatur zu erhalten, wie sie für das Sintern und vollständige Aushärten der Keramik erforderlich ist. Wahlweise läßt sich die Außenseite der Keramik mit einer klaren Glasur oder mit Farben glasieren, mit Oberflächenfinish und mit Mustern, wie sie für ästhetische Zwecke gewünscht werden. Auch dem keramischen Kernmaterial läßt sich Farbe zufügen, um ein Endprodukt herzustellen, das diese Farbe aufweist.

Zusätzlich zu dem vorerwähnten Glasieren der konkaven, reflektierenden Oberfläche des Reflektors 11 wird ein metallischer, reflektierender Überzug 27 auf die glasierte Oberfläche nach dem Sintern aufgebracht (beispielsweise Aluminium hoher Reinheit aufgedampft), um die Reflexion zu verstärken.

Der Reflektor 11 weist ferner eine zentrale Öffnung 31 auf, die, wie dargestellt, von dem konkaven, reflektierenden Bereich 23 zum äußeren Ende des rückwärtigen Halsteils 17 hindurchgeht. Wie beschrieben werden wird, ist die Öffnung 31 von vorzugsweise im wesentlichen zylindrischer Gestalt und liegt koaxial mit der optischen Achse (OA-OA) des Reflektors. Dementsprechend ist die lichtaussendende Kapsel 13 im wesentlichen innerhalb dieser Öffnung derart angeordnet, daß der Kolbenteil 33 derselben sich im wesentlichen innerhalb des konkaven, reflektierenden Bereichs erstreckt und im wesentlichen von der reflektierenden Oberfläche des Reflektors umgeben ist. Die Kapsel 13 ist vorzugsweise eine Wolfram-Halogen-Kapsel. Unter einer Wolfram-Halogen-Kapsel ist eine Kapsel zu verstehen, bei welcher der Kolbenteil eine Wolfram-Drahtwendel 35 (oder Doppelwendel) als Lichtquelle und eine innere Atmosphäre aufweist, die ein Halogen enthält, beispielsweise Brom. Wolfram-Halogen-Lampen sind Stand der Technik und arbeiten aufgrund eines regenerativen Zyklus, der in Gang gesetzt wird, wenn ein Wolfram-Halogenid hergestellt wird und sich chemisch mit Partikeln verbindet, die von der unter Strom gesetzten Wendel evaporieren, um auf diese Weise zu verhindern, daß verdampfte Wolfram-Partikel sich auf anderen Wendeln (so vorhanden) oder auf der Wand der Hülle niederschlagen. Typischerweise werden solche Kapseln aus Quarz, Glas mit hohem Siliziumanteil oder Aluminosilikatglas hergestellt. Alternativ dazu kann die Kapsel 13 aus einer Bogenentladungskapsel von der Art bestehen, wie sie in den U.S.- Patenten 4,302,699 (Keeffe et al), 4,321,504 (Keeffe et al) und 4,454,450 (English et al) gezeigt und beschrieben worden sind, wobei sämtliche genannten Patente auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung überschrieben worden sind. Solche Lampen werden auch als Niederwatt-Metallhalogenid-Bogenlampen bezeichnet und besitzen ein Paar voneinander in Abstand angeordneter Elektroden, die sich innerhalb der Röhre (bzw. des Kolbens) erstrecken. Zwischen den Elektroden wird während des Lampenbetriebs eine Bogenentladung erzeugt, wobei dieser Bogen als Lichtquelle dient. Kapseln der Bogenentladungs- und Wolfram- Halogen-Art besitzen typischerweise ein Quetschdichtungsende, durch das zumindest zwei elektrische Leiter hindurchtreten, die wiederum vom Ende der Quetschdichtung vorstehen. Anders als bei Kapseln nach dem Stand der Technik besitzt jedoch die Kapsel gemäß vorliegender Erfindung einen Quetschdichtungs-Endbereich 37 von im wesentlichen langgestreckter Gestalt im Verhältnis zum Kolbenteil der Kapsel. Beispielsweise besaß die Kapselhülle bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Gesamtlänge (Länge "CL" in Fig. 3) von etwa 4,32 cm (1,70 Zoll) und eine entsprechende Dichtungslänge (Länge "SL" in Fig. 3) von etwa 2,67 cm (1,05 Zoll). Mit "langgestreckt" wird somit eine Kapsel gemeint, die eine Dichtungsendlänge innerhalb des Bereichs von etwa 30% bis etwa 80% der Kapsel-Gesamtlänge besitzt.

Innerhalb des langgestreckten Quetschdichtungsendteils 37 ist ein Paar langgestreckter, leitender Folien 39 (beispielsweise aus Molybdän) angeordnet, von denen jede dazu dient, einen inneren und einen äußeren Leiterteil eines der jeweiligen elektrischen Leiter 41 des Erfindungsgegenstandes zu verbinden. Bei einem Beispiel bestanden die äußeren Teile jedes dieser Leiter aus Molybdän, während die entsprechenden inneren Teile (diejenigen, die mit der Wendel 35 verbunden sind) jeweils aus Wolfram bestanden. Jeder Leiter 41 ist wiederum mit einem entsprechenden der zwei elektrischen Kontaktteile des Sockelelements 15 elektrisch verbunden. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Leiter 41 mit einer Diode 51 über einen Leitungsdraht 53 verbunden, wobei diese Diode wiederum mit dem leitenden Spitzenkontaktteil 55 des Sockelelements 15 elektrisch verbunden ist. Der verbliebene Leiter 41 ist mit dem Kontaktteil 57 der metallischen Hülse des Sockelelements verbunden, vorzugsweise über einen Drahtleiter 59. Bei einem bevorzugten Beispiel besteht der erste Leiter 53 vorzugsweise aus Kupfer und besitzt einen äußeren Durchmesser von etwa 0,762 mm (0,030 Zoll). Der zweite Drahtleiter 59 bestand vorzugsweise aus drei Teilen (nicht gezeigt), von denen jeder aus Nickel bestand und die zur Bildung eines einzigen Elements stumpfgeschweißt wurden. Die drei Teile besaßen jeweils äußere Durchmesser von 0,508 mm (0,020 Zoll), 0,152 mm (0,006 Zoll) und 0,508 mm (0,020 Zoll). Der Draht 59, der diesen Mittelteil kleinen Durchmessers bildet, dient somit als Schmelzelement. Der äußere Hülsenkontaktteil 57 des Sockelelements 15 war bei einem Beispiel aus nickelplattiertem Messing, ebenso wie das Spitzenkontaktteil 55. Verständlicherweise läßt sich bei Sockelfigurationen diesen Typs Lötmaterial (nicht gezeigt) verwenden, um Verbindungen zwischen Elementen herzustellen, wie sie hier offenbart sind.

Vorzugsweise wird die Diode 51 in einer bestimmtem Menge keramischen Klebers 61 oder dergleichen eingesiegelt, die wiederum innerhalb eines Reservoirteils aus elektrisch isolierendem Material 63 (beispielsweise Glas) angeordnet ist, der ebenso einen Teil des Sockelelements 15 bildet. Dieser keramische Kleber, der die Diode überdeckt, dient somit dazu, diese Komponente gegen Hitze zu isolieren, die während des Lampenbetriebs von der Kapsel 13 erzeugt wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel war der als Material 61 verwendete keramische Kleber ebenfalls von weißer Farbe, um somit Wärme von der Diode wegzureflektieren. Ein bevorzugtes Beispiel eines solchen Materials ist unter der Produktbezeichnung Dylon 07-Kleber verfügbar, der von der Dylon Industries, Inc., Berea, Ohio 44017 vertrieben wird.

Der Zweck der Verwendung einer Diode 51 in der Lampe 10 besteht in der Reduzierung der Betriebsspannung. Bei einem Beispiel wurden die vorerwähnten 120 VAC auf 84 VAC reduziert, um auf diese Weise eine stabilere und effizientere Wolfram-Wendel zu ermöglichen. Dementsprechend ist eine Wendel möglich, die einem Durchhängen oder einer Beschädigung (beispielsweise während der Handhabung) weniger unterworfen ist. Das Einbetten der Diode in den vorerwähnten, weißen, keramischen Kleber, wie dargelegt, dient während des Lampenbetriebs zum Reflektieren von Wärme der Kapsel des Erfindungsgegenstands weg von der Diode. Bei einem Beispiel wurde eine Verringerung der Temperatur von etwa 330ºC auf etwa 220ºC (beispielsweise bei Verwendung der vorerwähnten 100 Watt-Kapsel) realisiert. Weil das Leben einer Diode in weitem Ausmaß von ihrer Betriebstemperatur abhängt, gewährleistet die Anordnung der Diode in der hier gelehrten Art und Weise (innerhalb einer Eintiefung und so weit weg vom Kolbenteil 33 wie möglich) ein verlängertes Leben für beide, die Diode und die Lampe.

In den Fig. 2 und 3 wird das langgestreckte Quetschdichtungsende 37 der Kapsel 13 mit einem vorstehenden Endabschnitt 71 dargestellt, das dafür ausgelegt ist, an einer inneren Fläche der Öffnung 31 innerhalb des Halsteils des Reflektors anzuliegen. Dieses Anliegen bzw. Eingreifen dient zur Stabilisierung der Lage der Kapsel innerhalb des Reflektors 11 (beispielsweise während Erschütterungen, wie sie während der Handhabung vorkommen können). Ferner wird bevorzugt, daß der Kolbenteil der Kapsel 13 ebenfalls an der inneren Fläche der Öffnung des Reflektors anliegt, wodurch eine doppelte Berührung an voneinander in Abstand angeordneten Stellen zwischen der Kapsel und dem Reflektor zustandekommt. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, sind das vorstehende Endsegment 71 und der Kolbenteil 33 beide von zylindrischer Gestalt, wobei beide vorzugsweise gleiche äußere Durchmesser aufweisen. Der vorerwähnte Dichtungsteil 37 ist selbstverständlich von flacher Gestalt und besitzt eine Breite, die geringfügig größer ist als der zugehörige äußere Durchmesser der beiden Kapselteile, die er verbindet. Die oben erwähnte Kontaktanordnung zwischen Kapsel und Reflektor gewährleistet somit eine Lampe von stabilerem Aufbau. Ferner erleichtert diese Abstandsordnung der Kontaktbzw. Berührungspunkte die optische Ausrichtung des Wendelaufbaus 35 der Kapsel innerhalb des Reflektors 11. Während des Zusammenbaus ist die Kapsel 13 im Sockelelement 15 in der in Fig. 3 dargestellten Konfiguration befestigt. Das bedeutet, daß die vorstehenden Leiter 41 innerhalb des hitzeisolierenden Keramikklebers 61 gesichert sind, um eine fester Baugruppe aus Kapsel und Sockel zu gewährleisten. Diese gesamte Baugruppe wird dann gleitbar innerhalb des vorstehenden Halsteils 17 des Reflektors 11 positioniert, wie in Fig. 3 gezeigt. Während dieses Positionierens legen sich der vorstehende Endabschnitt 71 und/oder der zylindrische Kolbenteil 33 gleitbar an den inneren Oberflächen des Reflektors an, während der metallische Kontaktteil 57 des Sockels gleitend die äußere Fläche des Halsteils 17 übergreift. Vor solch einem "Engagement" wird, falls verwendet, der vorerwähnte Kleber 19 aufgebracht (beispielsweise innerhalb der entsprechenden Schlitze 21 angeordnet, falls vorhanden). Das Endergebnis dieses Zusammenbaus ist eine Kapsel (mit innerer Wendel) in fixierter, optischer Ausrichtung innerhalb des Reflektors nach der Erfindung.

Die vorerwähnte Technik des Zusammenbaus ermöglicht es, die Länge des Lichtzentrums (den Abstand von der Drahtwendel oder, alternativ, dem Ort der Bogenentladung, zu den jeweiligen Reflexionsflächen) präzise festzulegen, wenn die Kapsel mit dem Sockel 15 verbunden wird. Die vorerwähnte optische Ausrichtung ist somit möglich ohne weitere Manipulation der Kapsel, nachdem diese innerhalb des Reflektors positioniert worden ist. Das Ausdehnen der Länge des Quetschsiegelendteils 37 der Kapsel hat sich auch als zweckmäßig erwiesen, um die Dichtungstemperatur während des Lampenbetriebs zu reduzieren, wodurch die Lebensdauer der Lampe vergrößert worden ist. Das bedeutet, daß größere Teile des abgedichteten Endes in einem größeren Abstand von dem heißen Kolbenteil der Kapsel angeordnet sind. Bei einem Beispiel wurde eine reduzierte Dichtungstemperatur von etwa 100ºC beobachtet. Es wird geschätzt, daß eine solche wesentliche Temperaturverringerung die Lebensdauer der Lampe um einen Faktor von 5 verlängern kann, wenn die Lampe in den oben erwähnten Temperaturbereichen (beispielsweise bei 350ºC) betrieben wird.

Durch die Verwendung einer Mehrzahl von langgestreckten, hochstehenden Vorsprüngen 75, die sich im wesentlichen entlang der vollen Länge der Öffnung 31 erstrecken, läßt sich eine verbesserte (verringerte) Wärmeübertragung zwischen der Kapsel 13 und dem Reflektor 11 im Bereich des Dichtungsendes 17 erreichen. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird eine Gesamtzahl von sechs solcher Vorsprünge verwendet, die im gleichen Abstand voneinander rund um die innere Fläche des Reflektors angeordnet sind. Wie ebenfalls in Fig. 4 gezeigt ist, liegt der im wesentlichen zylindrisch geformte, vorstehende Endabschnitt 71 der Kapsel 13 an diesen Vorsprüngen an, wenn die Kapsel voll innerhalb des Halsteils 17 des Reflektors positioniert ist, wobei sich der abgeflachte, abdichtende Abschnitt 37 von größerer Breite zwischen jeweils Paaren einander gegenüberliegender Vorsprünge erstreckt. In dieser Hinsicht ist es auch möglich, einen vorstehenden Endabschnitt 71 (und einen Kolbenteil, falls gewünscht) von unterschiedlicher Gestalt gegenüber derjenigen, die in den Zeichnungen dargestellt ist, zu verwenden. Beispielsweise kann eine verlängerte bzw. rechteckige Gestalt verwendet werden, derart, daß die äußeren Oberflächen derselben weniger (beispielsweise zwei) als die Gesamtzahl der Vorsprünge engagieren. Solch ein Engagement (mit zumindest zwei Vorsprüngen) ist auch mit einem Endabschnitt und/oder Kolbenteil von zylindrischer äußerer Gestalt möglich. In einem Falle berührte beispielsweise lediglich einer der beiden in Abstand voneinander angeordneten Kontaktabschnitte (Endabschnitt 71 oder Kolbenteil 33) nur zwei Vorsprünge. Idealerweise jedoch liegen beide, Endabschnitt 71 und Kolben, an sämtlichen (sechs) Vorsprüngen 75 der Öffnung an (beispielsweise wie in Fig. 4 gezeigt), vorausgesetzt, es werden akzeptable Toleranzen erreicht. Wie sich aus dem Obigen versteht, kann somit zwischen der Kapsel und den inneren Oberflächen der Öffnung 31 eine verhältnismäßig enge Passung bestehen. Wenn zwischen der Kapsel und den Vorsprüngen der hier gezeigte Kontakt gewährleistet ist, wird die Wärmemenge, die direkt von der Kapsel zum keramischen Material des Reflektors 11 übertragen wird, erheblich reduziert. Findet in dieser Region eine übermäßige Wärmeübertragung statt, kann wiederum ein beachtlicher Temperaturgradient zwischen den inneren und äußeren Regionen des Reflektors hervorgerufen werden, was wiederum dem keramischen Material unzulässige Spannung auferlegen könnte, was zu Rissen oder anderen Deformationen führen kann. Dementsprechend wird dieses potentielle Problem im wesentlichen eliminiert durch die hier gelehrte Verwendung einer Art Vielfachberührung zwischen Kapsel und Reflektor, wodurch wiederum eine entsprechende Mehrzahl von Luftpassagen zwischen diesen beiden Komponenten geschaffen wird.

Die vorerwähnten Punktkontakt-Verhältnisse zwischen Kapsel und Reflektor haben sich auch als vorteilhaft erwiesen im Hinblick auf den reflektierenden Überzug 27, sofern bei der Erfindung verwendet. Somit dienten diese Positionierverhältnisse auch dazu, die Kapsel in einem adäquaten Abstand von der Beschichtung zu halten. Es wurde festgestellt, daß unmittelbarer Kontakt zwischen der Kapsel und der Beschichtung in einer Sublimation der Beschichtung resultierte, was schließlich zu einem ungünstigen Effekt auf die Reflexionseigenschaften des Reflektors führte. Dies wurde durch die vorbeschriebenen Positionierverhältnisse abgestellt.

In Übereinstimmung mit den hier dargelegten Lehren kann die Lampe 10 ferner einen lichtdurchlässigen Deckel 81 aufweisen, der zur Abdeckung der vorderen Öffnung des konkaven, reflektierenden Bereichs 23 des Reflektors dient und dabei die Kapsel 13 dichtend einschließt. Der Deckel 81 besteht vorzugsweise aus transparentem Glas (beispielsweise Borosilikat) und ist an den vordersten Flächen eines ringförmigen Randbereichs 83 des Reflektors 11 befestigt. Bei einer Ausführungsform bestand der Deckel 81 aus einer Linse, die dazu diente, den Lichtausgang in vorbestimmter Weise zu richten, um schließlich ein endgültiges Muster abzugeben, wie es auf dem so beleuchteten Areal gewünscht wurde. Falls in dieser Weise verwendet, sollte die Linse vorzugsweise eine gestippte bzw. gepunktete innere Oberfläche (nicht gezeigt) aufweisen, um durchtretendes Licht diffus zu verteilen, insbesondere dann, wenn die innere, reflektierende Oberfläche des Reflektors mit Facetten, Hammerschlag oder ähnlichen Veränderungen, wie sie oben erwähnt wurden, versehen ist. Wie insbesondere in der stark vergrößerten, teilweisen Ansicht gemäß Fig. 5 gezeigt ist, liegt das ringförmige Abdeckelement gegen die vorgenannten vordersten Flächen 85 an. Wie ebenfalls gezeigt, besitzt dieser vorderste Teil des Reflektors eine ringförmige Nut oder einen Schlitz 87.

Die Halterung des Deckels 81 stellt eine signifikantes Merkmal der Erfindung dar und wird durch die Verwendung eines Halteelements 89 erreicht, das, ebenfalls von ringförmiger Gestalt, an der äußeren Fläche des Deckels 81 längs dessen Peripherie angreift. Wie speziell in Fig. 5 gezeigt, wird das Haltelement 89 innerhalb der Nut 81 des Reflektors durch eine bestimmte Menge Klebers 91 (beispielsweise keramischen Klebers) gehalten. Das Halteelement 89 besteht aus dünnem, gut wärmeleitendem, metallischem Material (beispielsweise Aluminium) und ist auf einzigartige Weise dazu in der Lage, in Abhängigkeit von Expansion und Kontraktion des Glasdeckels 81 sich nach außen zu biegen (wie durch die Richtungspfeile in Fig. 5 angegeben). Eine solche Expansion und Kontraktion findet in Abhängigkeit von dem Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem keramischen Material für den Reflektor 11 und dem bevorzugten Material (Borosilikat) für die Abdeckung 81 statt. Gemäß einem speziellen Beispiel entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besaß die Keramik des Reflektors 11 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 8,00·10&supmin;&sup6; cm./cm./ºC, während der Deckel aus Borosilikat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 4.00·10&supmin;&sup6; cm./cm./ºC besaß. Das keramische Material besitzt somit in diesem Beispiel nahezu die zweifache Expansion von Glas. Dies soll keine Beschränkung des Schutzumfanges der Erfindung bedeuten, vielmehr ist es auch möglich, Materialien für den Reflektor und die Abdeckung zu verwenden, die einander näher liegende Wärmeausdehnungscharakteristiken besitzen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des keramischen Klebers 91 betrug etwa 7,50·10&supmin;&sup6; cm./cm./ºC. Es ist somit ersichtlich, daß das hier definierte Abdeckelement 81 überraschenderweise nicht an den Reflektor 11 zementiert ist, sondern statt dessen in der geschilderten dichten Anlageart am Reflektor wirkungsvoll befestigt ist. Diese einzigartige Fähigkeit des Halters, sich während Ausdehnung und Zusammenziehung der festgehaltenen Abdeckung zu biegen, verhindert deren Beschädigung, während sie doch die notwendige Abdichtung gewährleistet.

Es wurde somit ein neues und einzigartiges Mittel zur wirkungsvollen Halterung eines Abdeckelements (beispielsweise einer Linse) im vorderen Teil des Reflektors einer elektrischen Lampe gezeigt und beschrieben. Bei einem Beispiel hält die Halterung eine Glaslinse gegen einen keramischen Reflektor, um Expansion und Kontraktion der Linse zu ermöglichen, ohne daß derselben eine Beschädigung zugefügt wird. Eine solche Halterung, wie hier definiert, ist ohne Verwendung eines Klebers oder dergleichen, der beide, die Abdeckung und den Reflektor, kontaktiert, möglich. Ein solcher Kleber ist bei vielen Lampen nach dem Stand der Technik ein Erfordernis, bei welchen gesonderte Abdeck- und Reflektorkomponenten zusammengeschweißt werden.

Während gezeigt und beschrieben wurde, was derzeit als bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, ist es doch für die Fachleute auf dem vorliegenden Gebiet offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Elektrische Lampe (10) mit einem Reflektor (11), der einen vorwärts gerichteten, konkaven, reflektierenden Bereich (23) besitzt, der eine nach vorne gerichtete Öffnung definiert, mit einer innerhalb des Reflektors angeordneten Lichtquelle (13) und mit einem lichtdurchlässigen Abdeckelement (81) als Abdeckung der nach vorne gerichteten Öffnung des Reflektors, gekennzeichnet durch eine Halteeinrichtung (89) für das lichtdurchlässige Abdeckelement, die am vorwärts gerichteten, konkaven, reflektierenden Bereich befestigt ist und an dem Abdeckelement flexibel angreift, um Expansion und Kontraktion dieses Abdeckelements zu ermöglichen, derart, daß eine durch Expansion und Kontraktion hervorgerufene Beschädigung des Abdeckelements im wesentlichen verhindert ist.

2. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, bei welcher das Abdeckelement eine Linse ist.

3. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, bei welcher die Linse aus Glas besteht.

4. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, bei welcher der Reflektor einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des lichtdurchlässigen Abdeckelements.

5. Elektrische Lampe nach Anspruch 4, bei welcher der thermische Ausdehnungskoeffizient des Reflektors etwa zweimal so groß ist wie der thermische Ausdehnungskoeffizient des lichtdurchlässigen Abdeckelements.

6. Elektrische Lampe nach Anspruch 4, bei welcher das lichtdurchlässige Abdeckelement aus Glas und der Reflektor aus keramischem Material bestehen.

7. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, bei welcher das lichtdurchlässige Abdeckelement am Reflektor anliegt und gegen diesen, ohne die Verwendung von Klebstoff oder dergleichen zwischen dem Abdeckelement und dem Reflektor, von dem Halteelement gehalten ist.

8. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, bei welcher das Halteelement am Reflektor mittels eines Klebstoffs (91) oder dergleichen Material befestigt ist.

9. Elektrische Lampe nach Anspruch 8, bei welcher das Bindemittel ein keramischer Klebstoff ist.

10. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, bei welcher das Halteelement aus dünnem metallischem Material besteht.

11. Elektrische Lampe nach Anspruch 10, bei welcher das metallische Material Aluminium ist.







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