(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な白熱ランプ、特にハロゲン白熱ランプ（４）であって、赤外線を反射する膜（９）を有するランプ管球（５）と、該ランプ管球（５）内部に配置されていて２つの給電線（１１ａ，１１ｂ）によって保持されている扁平な形状の発光体（１０）とを有している形式のものにおいて、
ランプ管球（５）の形状が、３つの異なる長さの半軸（ａ，ｂ，ｃ）を有した楕円体（１）にほぼ適合しており、発光体（２，１０）がランプ管球（５）の内側に、前記楕円体（１）の３つの半軸のうち最も短い半軸（ｃ）が、前記発光体（２，１０）の平面に対して垂直に向けられるように配置されていることを特徴とする、電気的な白熱ランプ。
【請求項２】
半軸ａ，ｃの比率のために次のような数値範囲、即ち、
０．９≦ｃ／ａ≦０．９９が適用される、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項３】
半軸ｂ，ｃの比率のために次のような数値範囲、即ち、
０．８≦ｃ／ｂ≦０．９７が適用される、請求項１又は２記載の白熱ランプ。
【請求項４】
発光体（１０）がフラットコアフィラメントである、請求項１から３までのいずれか１項記載の白熱ランプ。
【請求項５】
発光体（１０）の輪郭が、発光体（１０）の平面に対して平行に、方形の形状を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の白熱ランプ。
【請求項６】
発光体（１０）の輪郭が、発光体（１０）の平面に対して平行に、楕円の形状を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の白熱ランプ。
【請求項７】
ランプ管球（５）が少なくとも一方の端部に、ランプネック（６）を有しており、該ランプネックは少なくとも１つの給電線（１１ａ，１１ｂ）をできるだけ密に取り囲んでおり、ランプネックの、管球から離れた端部（８）がガス密に閉鎖されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の白熱ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の赤外線（ＩＲ）反射膜を備えた、電気的な白熱ランプ、特にハロゲン白熱ランプに関する。
【０００２】
この場合、白熱ランプは扁平な発光体、例えばいわゆるフラットコアフィラメント(Flachkernwendel)を有している。フラットコアフィラメントの横断面は、全般照明のための白熱ランプの白熱フィラメントのように円形の横断面を有しているのではなく、むしろ縦長の横断面を有している。この理由は、フィラメント形状のジオメトリを、ランプもしくは白熱フィラメントの、その都度の主たる使用区域のために有利な放射特性に適合させていることにある。従来の白熱ランプの回転対照的な放射特性と異なり、冒頭で述べたランプタイプの扁平な発光体により、著しく扁平な放射が可能である。これはとりわけ、技術科学的な照明目的のために、ならびに光学技術において、特にプロジェクション目的で所望される。典型的な電気的な出力は約５０〜４００ワットの範囲にある。
【０００３】
ランプ管球の内面及び／又は外面に塗布された赤外線を反射する膜（以下では略して赤外線膜と記載する）により、発光体により放射された赤外線出力の大部分が発光体に反射されるようになる。これにより高められたランプ効率は一方では電気的な出力消費が一定である場合に、発光体の温度上昇のために、ひいては光束の上昇のために使用される。他方では所定の光束が僅かな電気的な出力消費で得られる。即ち有利な「エネルギ節約効果」である。さらに所望されるべき効果は、赤外線膜に基づき著しく減じられた赤外線放射出力がランプ管球をぬけて放射され、ひいては周囲を、例えば光学的なプロジェクション装置を従来の白熱ランプほど加熱することはない。
【０００４】
赤外線膜における避けられない吸収損失に基づき、ランプ管球内部での赤外線放射部分の出力密度は反射の回数に応じて減少し、その結果、白熱ランプの効率も低下する。従って実際に得られる効率の向上のために重要であるのは、個々の赤外線放射の発光体へのフィードバックのために必要な反射の回数を減じることである。この目的で、赤外線膜が設けられたランプ管球の形状は発光体の形状に特別に合わせられている。
【０００５】
背景技術
欧州特許公開第０４７０４９６号明細書により球状の管球を有するランプが公知である。この管球の中央には円筒状の発光体が配置されている。この明細書によれば、発光体が理想的な球形状ではないことにより損失される効果を次のような条件下では許容できる程度に限定することができると教示されている。管球直径と発光体直径もしくは長さとを許容製造誤差範囲内で入念に互いに調整しなければならないか、または発光体の直径をランプ管球の直径よりも著しく小さく（小さな係数０．０５）しなければならない。さらに回転楕円体状の管球を有したランプが記載されており、その燃焼軸線上には縦長の発光体が軸方向に配置されている。
【０００６】
発明の開示
本発明の課題は、放射される赤外線の発光体への効果的なフィードバックとこれによる高い効率とを特徴とする、扁平な発光体を有する白熱ランプを提供することにある。別の観点は、発光体に戻される赤外線放射の分配である。さらに、特に低ボルトハロゲン白熱ランプで所望されるように、コンパクトなランプ寸法で高い輝度が可能であるのが望ましい。
【０００７】
この課題は本発明によれば請求項１に記載の特徴部により解決された。特に有利な構成は請求項２以下に記載されている。
【０００８】
本発明によれば、ランプ管球が、扁平な発光体の発光平面に位置する軸線に関して回転対称性を有しておらず、ランプ管球がむしろ、回転対称的ではない、発光体の扁平なジオメトリに合わせられた、即ち扁平にされた形状を有するように、意図的にランプ管球を成形することが提案されている。場合によっては付加的に、扁平な発光体の底面の形状が、反射される赤外線によって実際に照射される発光体の面に合わせられている。
【０００９】
本発明によれば特に、ランプ管球の形状が３つの半軸を有する楕円体にほぼ相当している。これら３つの半軸のうち少なくとも２つは異なる長さであり、この場合発光体はランプ管球の内側で、この楕円体の３つの半軸のうち最も短いものが、発光体の発光平面に対して垂直に向けられているように配置されている。このようにしてランプ管球は発光平面を見る目線方向で所望の扁平形状を得る。
【００１０】
本発明の思想をさらに詳しく説明するために以下に図１ａ−図１ｃにつき説明する。これらの図面は原則的な関係を概略的に示していて、本発明のさらなる理解のために重要であるいくつかの拡大図を示している。
【００１１】
３つの半軸ａ，ｂ，ｃを有する楕円体１の３つの断面図がとりわけ示されている。これらの断面図は、３つのデカルト座標の空間軸線ｘ、ｙ、ｚ上の目線方向に対応しており、これらの空間軸線ｘ、ｙ、ｚはさらに３つの半軸ａ，ｂ，ｃに共線的であるように選択されている。この半軸ｃは他の２つの半軸ａもしくはｂよりも短い。楕円体１の内側には、互いに平行な方形の底面３もしくは３´を有する様式化された扁平な発光体２が中央に配置されている。この両底面３もしくは３´は、実際の扁平な発光体では、ランプの光束を主として生ぜしめる両発光面に相当する。
【００１２】
簡単にするために次に、両底面３，３´の間の中央に平行に延びるものとして規定されている虚構の発光平面に関して説明する。
【００１３】
発光体２は楕円体１の内側に、その虚構の平面が半軸ｃに対して垂直に延びるように方向付けられている。従って半軸ａおよびｂが照明平面で延びており、その結果、発光体２の両底面３，３´に対して平行に延びている。
【００１４】
３つの半軸のための具体的な数値は、放射される赤外線が発光体へできるだけ効率的にフィードバックされるように、個々の場合に応じて発光体の形状および寸法に所望のように合わせられる。ランプの長い寿命を得ようとするならば、３つの半軸のための調整基準の重点を、発光体にフィードバックされる赤外線をできるだけ均一に分配するという方向にずらす。特に局部的な赤外線の最大出力部、いわゆる「ホット・スポット」は発光体の長い寿命にとって通常は不利であり、従って回避すべきである。
【００１５】
分配の均一性の改良は、発光体の外側の形状を、発光体への戻し放射スポットの形状に所望のように適合させることによっても得られる。例えば、放射される赤外線のフィードバックが最大である場合には戻し放射スポットはほぼ楕円形であることがわかる。このような理由から、発光体のために同様に楕円形状が選択され、さらにはその外側の寸法が前記戻し放射スポットにほぼ適合されると有利である。
【００１６】
回転対称的な発光体、即ち円形の底面を有する発光体および、少なくとも大雑把な近似で円形とみなすことができる発光体、例えば正方形の底面を有する発光体の場合には、楕円体の半軸ａ，ｂを同じ長さに選択すると有利である。
【００１７】
楕円体半軸を発光体に所望のように適合させるために、いわゆる光線追跡法が使用される。この場合、フラットコアフィラメントを基点とする光のビームが追跡され、楕円体半軸を、フィードバックの最大効率またはフィラメントに戻される光ビームの分配の最良の均一性またはこれらの妥協点が得られるように規定される。
【００１８】
次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１９】
図２には本発明によるランプ４の実施例が概略的に示されている。このランプ４は定格電圧２４Ｖ、定格出力２５０Ｗもしくは変化実施例では１５０ｗを有するハロゲン白熱灯である。以下に記載する数値表記は特に注意記載がない限りはこれら両出力タイプについてのものである。これらの両タイプのために異なる数値がある場合には、最初の値が２５０ｗのランプのタイプのためのものであって、その後ろの括弧でくくられた相応の値が１５０ｗのランプのタイプのための記載である。
【００２０】
このランプは一方の側でプレス封止されたランプ管球５を有している。このランプ管球５は第１の端部でネック６に移行しており、このネック６はプレス封止部７で終わっている。ランプ管球５はこれとは反対側の端部で排気チップ８を有している。この排気チップ８の位置とプレス封止部７の位置とがランプ４の長手方向軸線ＬＡを規定している。
【００２１】
ランプ管球５の外面には、２０よりも多層のＴｉＯ２とＳｉＯ２とを有する干渉フィルタから成る赤外線膜９が塗布されている。ＴｉＯ２の代わりにＴａ２Ｏ５も適している。さらに赤外線膜は付加的にプレス封止部７の約半分をカバーする。このようにして一方では特に正確な寸法の形状の赤外線膜９が得られる。何故ならばランプ管球５を製造する際にその外面に、楕円体の算出された輪郭が刻印されるからである。他方ではプレス封止部７の一部に赤外線膜９が拡張されていることにより個々の膜が管球表面の領域で特に均一である。これにより色の間違えは減じる。
【００２２】
ランプネック６の長さは約２ｍｍ、最大の幅は約９．６ｍｍである。ランプ管球５は約１ｍｍの壁厚さを有する石英ガラスから製造されている。
【００２３】
ランプ管球５はプレス封止部７の切欠と排気チップ８は例外として楕円体として成形されている。この楕円体の３つの半軸ａ，ｂ，ｃのそれぞれの長さは、最大効率のためには８．４ｍｍ、９ｍｍもしくは８ｍｍ（８．２ｍｍ、８．５ｍｍもしくは８ｍｍ）であって、放射フィードバックの最良の均一性のためには２５０ｗのランプのタイプで９ｍｍ、９．６ｍｍおよび８ｍｍである。
【００２４】
ランプ管球５の内側には発光体１０が中央に配置されている。この発光体１０は単コイル型フラットコアフィラメントから成っている（この図では概略的にしか示していないが、図３ａおよび図３ｂに示している）。フィラメント軸線はランプ９の長手方向軸線ＬＡに対して垂直に向けられており、楕円体の半軸ａおよびｂによって規定される平面で延びている。フラットコアフィラメント１０に関するさらなる詳細は図３ａおよび図３ｂならびにその図面の説明が参照される。
【００２５】
給電線１１ａ，１１ｂはフィラメントワイヤによって直接に形成されていて、プレス封止部７においてモリブデン箔１２ａ，１２ｂに接続されている。モリブデン箔１２ａ，１２ｂの側では外側のベースピン１３ａ，１３ｂに接続されている。
【００２６】
ランプ管球５の内部には、０．７％（０．４％）の臭化水素（ＨＢｒ）混入物を有する、比率Ｘｅ：Ｎ＝８８：１２である約３９９０ｈＰａのキセノン（Ｘｅ）窒素（Ｎ）混合物から成る封入物が存在する。
【００２７】
ランプ４は約３４００Ｋの色温度を有している。光束は出力消費が２６５ｗ（１５８ｗ）である場合に１２２３０ｌｍ（６７５０ｌｍ）であって、従って光の効率は約４６ｌｍ／Ｗ（４２．７ｌｍ／Ｗ）である。比較可能な従来のランプでは、同じ電気的な出力消費のもとで９１５０ｌｍ（５０５０ｌｍ）の光束しか得られず、従って光の効率は約３４．４ｌｍ／Ｗ（３２ｌｍ／Ｗ）である。従ってこれと比較して本発明によるランプにより効率は最大３４％（３３．７％）向上される。
【００２８】
図３ａおよび図３ｂには図２に示したフラットコアフィラメント１０が側方図もしくはＡＡ線に沿った断面図で示されている。フラットコアフィラメント１０は直径約２９２μｍのタングステンワイヤから成っており全部で１７回（２０回）コイル巻きされている。フィラメント軸線ＷＡの方向でのフィラメント１０の長さは約７．４ｍｍ（６．９ｍｍ）である。高さＨと幅Ｂとは約４ｍｍ（３．２６ｍｍ）もしくは１．４ｍｍ（１．１５ｍｍ）である。図３ｂの断面図には、フラットコアフィラメント１０の、断面で見てほぼ縦長の楕円状の巻き条１４と区分１５とが示されている。
【００２９】
別の実施例（図示せず）では、図２のランプのフラットコアフィラメントは、その側方図が、赤外線反射区域の形状に適合する楕円状の輪郭を有するように成形されている。この目的で個々の巻き条のそれぞれの高さＨは、フィラメントの第１の端部において小さく、フィラメントの中央では最大の高さとなり（図２のランプの例では２５０Ｗのタイプで約４ｍｍ）、フィラメントの他方の端部では再び小さくなる。
【００３０】
次の表１，２，３は光線追跡プログラムによって、３つの出力タイプ、即ち１５０Ｗ、２５０Ｗ、４００Ｗのために適当とみなされた楕円体半軸としてａ，ｂ，ｃを示している。この場合、それぞれ楕円体半軸ｃは設定されており、その他の両楕円体半軸ａ，ｂは規定される。実際は半軸ｃの最大値はしばしば組み込み領域に応じて設定される。例えばプロジェクタ内で所定の組み込み深さによって設定される。壁厚さは０．８ｍｍの一定のものであると仮定する。楕円体半軸ａ，ｂによって規定される平面における各出力タイプのためのフラットコアフィラメントの所定の寸法は同様に記載されている。
【００３１】
【表１】
0004567196.tif 000002
【００３２】
上記の表に示した結果と、できるだけコンパクトな管球形状ならびに最大の効率または最良の均一性に関する同調可能性に関する現在の背景技術とにより、ランプ管球を実質的に成形する楕円体の３つの半軸ａ，ｂ，ｃの次のような比率が有利なものとして得られる。
【００３３】
０．９≦ｃ／ａ≦０．９９、特に０．９５≦ｃ／ａ≦０．９８
０．８≦ｃ／ｂ≦０．９７、特に０．８５≦ｃ／ｂ≦０．９５
この場合、両半軸ａ，ｂがフラットコアフィラメントの平面に位置し、半軸ｃがフラットコアフィラメントの発光平面に垂直に位置している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１ａは、ｚ方向で見た方形の扁平の発光体と楕円体とに基づき本発明の原理を概略的に示した図であって、図１ｂは、ｘ方向で見た図１ａの発光体を有する楕円体の概略的な図であって、図１ｃは、ｙ方向で見た図１ｂと同様の図である。
【図２】  赤外線膜とフラットコアフィラメントと本発明による管球形状とを有したＮＶハロゲン白熱ランプを示す図である。
【図３】  図３ａは、図２のフラットコアフィラメントの側方図を概略的に示す図であって、図３ｂは、図３ａのＡＡ線に沿ったフラットコアフィラメントの断面図である。
【符号の説明】
１  楕円体、  ２  発光体、  ３  底面、  ４  ランプ、  ５  ランプ管球、  ６  ネック、  ７  プレス封止部、  ８  排気チップ、  ９  赤外線膜、  １０  フィラメント、  １１ａ，１１ｂ  給電線、  １２ａ，１２ｂ  モリブデン箔、  １３ａ，１３ｂ  ベースピン、  １４  巻き条
【図１ａ】
0004567196.tif 000003
【図１ｂ】
0004567196.tif 000004
【図１ｃ】
0004567196.tif 000005
【図２】
0004567196.tif 000006
【図３ａ】
0004567196.tif 000007
【図３ｂ】
0004567196.tif 000008