ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА ВЫСОКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ
GAS-DISCHARGE TUBE OF HIGH INTENSITY FOR DIRECTIONAL LIGHT

Предпосылки создания изобретения
Настоящее раскрытие относится к газоразрядной лампе высокой интенсивности. Оно находит конкретное применение в сочетании с точечными лампами с мультифасеточным отражателем и будет описано с конкретной привязкой к ним. Однако должно быть понятно, что настоящее раскрытие также является пригодным для других подобных применений.
“MR” обозначает мультифасеточный отражатель, отражатель из прессованного стекла с внутренней поверхностью (отражающей стороной), состоящей из фасеток и покрытой отражающим покрытием. Эти фасетки обеспечивают оптическое управление сбором света от источника света для создания концентрированного пучка света. Отражатели некоторых MR-ламп имеют гладкую внутреннюю поверхность вместо фасеток, но для удобства их все же называют MR-лампами.
Отражающее покрытие ламп с мультифасеточными отражателями может быть дихроичным или алюминиевым. Дихроичное покрытие обычно является тонкой многослойной диэлектрической (неметаллической) пленкой, которая позволяет инфракрасному излучению (теплоте) от источника света проходить сквозь отражатель в то время, как он отражает видимое излучение (свет) вперед. Алюминиевое покрытие обычно представляет собой тонкую пленку алюминия, которая в отличие от дихроичного покрытия отражает инфракрасное и видимое излучения. Некоторые лампы с мультифасеточными отражателями имеют защитное стекло на переднем конце отражателя.
3
8
Имеются в наличии MR-лампы различных размеров. Размер обычно определяется максимальным диаметром лампы с шагом 1/8 дюйма (3,175 мм), 1 дюйм равен 2,5 см. Наиболее распространенная лампа с мультифасеточным отражателем, MR16, имеет диаметр наибольшей окружности 16/8 дюйма или 2 дюйма (около 5 см) и поэтому имеет наименование “MR16”. Другие размеры включают в себя MR8 (диаметр 1 дюйм или 2,5 см) и MR11 (диаметр 1/ дюйма или 3,5 см).
Источником света ламп с мультифасеточными отражателями обычно является кварцевая галогенная капсула накаливания с односторонними выводами. Одним примером такой серийно выпускаемой точечной лампы MR16 является галогенная лампа MR16 серии Precise от GE Lighting. Эта дисплейная лампа включает в себя отражатель двоякой кривизны, который обеспечивает световое пятно, имеющее угол раствора узкого пучка меньше чем 15°. В предшествующем уровне техники нет газоразрядной лампы MR16 высокой интенсивности, расстояние от обода до точки фокуса является более коротким (например, меньше 18 мм), и расстояние от точки фокуса до нижнего конца основания также является более коротким (например, меньше 18 мм). Кроме того, эта конструкция имеет яркое кольцо в широком угле, около 67,5°. Поскольку лампа из предшествующего уровня техники создает яркое окружающее кольцо в широком угле, однородность цвета и равномерность освещения ниже желаемых.
В новых разработках газоразрядный источник света высокой интенсивности включают в состав ламп с мультифасеточными отражателями. Газоразрядные лампы высокой интенсивности обычно включают в себя натриевые высокого давления, металлогалогенные (в том числе керамические металлогалогенные) и ртутные лампы. Как и для люминесцентных ламп, для газоразрядных ламп высокой интенсивности требуются пускорегулирующие устройства для обеспечения надлежащего напряжения зажигания и регулирования тока во время работы. Газоразрядные лампы высокой интенсивности обычно имеют более высокую эффективность лампы и более высокий световой выход, чем лампы накаливания или люминесцентные.
Газоразрядные лампы высокой интенсивности обычно включают в себя герметизированную трубку дугового разряда внутри кварцевой или стеклянной колбы, внешней оболочки или герметичной капсулы. Внутренняя часть трубки дугового разряда заполнена элементами, которые испускают свет, когда ионизируются электрическим током. Внутренняя поверхность капсулы может быть покрыта рассеивающим материалом или люминофорами, которые оба рассеивают свет и улучшают цветовые характеристики лампы. Индивидуальной характерной особенностью трубок дугового разряда металлогалогенных ламп, особенно трубок дугового разряда керамических металлогалогенных ламп, является использование длинных ножек, которые вытянуты от каждого конца корпуса светоизлучающей трубки дугового разряда. Поскольку необходимо, чтобы капсула была согласована с длинными ножками трубки дугового разряда, то капсулы трубок керамических металлогалогенных ламп обычно намного длиннее, чем капсулы трубок галогенных ламп.
Вследствие этого при проектировании газоразрядных точечных ламп высокой интенсивности с мультифасеточными отражателями обычно имеются четыре ограничивающих условия. Во-первых, мультифасеточный отражатель должен быть согласован с вытянутыми длинными ножками трубок дугового разряда. Во-вторых, отражатель должен удовлетворять конфигурациям существующих промышленных стандартизованных ламп с мультифасеточными отражателями. В-третьих, газоразрядная точечная лампа высокой интенсивности с мультифасеточным отражателем должна обеспечивать желаемую форму пучка, например световое пятно, имеющее угол раствора узкого пучка меньше чем около 15°, хорошую однородность цвета и хорошую равномерность освещения. В-четвертых, в газоразрядной точечной лампе высокой интенсивности с мультифасеточным отражателем должна быть максимизирована сила света центрального пучка (ССЦП), которая представляет собой интенсивность света в центре пучка, выражаемую как кандела (кд).
Поэтому желательно разработать новую и усовершенствованную точечную лампу с мультифасеточным отражателем, которая согласована с газоразрядным источником света высокой интенсивности и обеспечивает получение угла раствора узкого пучка меньше чем 15° при хороших однородности цвета и равномерности освещения.
Краткое описание изобретения
Предложена лампа. Лампа включает в себя газоразрядный источник света высокой интенсивности и отражатель. Отражатель расположен для приема света от источника света высокой интенсивности и направления света желаемым образом. Отражатель включает в себя первую светоотражающую структуру для формирования угла раствора по существу однородного узкого пучка и вторую светоотражающую структуру, иную, чем первая структура.
Дисплейная лампа включает в себя газоразрядный источник света высокой интенсивности и отражатель двоякой кривизны. Отражатель расположен для приема света от источника света высокой интенсивности и направления света желаемым образом. Отражатель имеет первую отражающую секцию, имеющую определенную форму для формирования угла раствора узкого пучка, и вторую рассеивающую секцию, вытянутую от первой отражающей секции, имеющую рассеивающую поверхность для рассеивания света вокруг угла раствора узкого пучка.
Узел включает в себя газоразрядный источник света высокой интенсивности и отражатель двоякой кривизны, расположенный для приема света от источника света высокой интенсивности и направления света желаемым образом. Отражатель имеет первую отражающую секцию и вторую рассеивающую секцию, вытянутую от первой отражающей секции. Отражатель двоякой кривизны сокращает эффективное расстояние между ободом, расположенным на открытом конце второй рассеивающей секции, и точкой фокуса отражателя. Первая отражающая секция обеспечивает получение угла раствора узкого пучка меньше чем около 15°, имеющего однородность цвета и однородность пучка.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
фигура 1 - схематический разрез дисплейной лампы низкого напряжения из предшествующего уровня техники;
фигура 2 - схематический разрез мультифасеточной дисплейной лампы из предшествующего уровня техники, имеющей газоразрядный источник света высокой интенсивности;
фигура 3 - схематический разрез мультифасеточной дисплейной лампы, имеющей газоразрядный источник света высокой интенсивности согласно настоящему изобретению;
фигура 4 - схематический разрез лампы из фигуры 3 с показом фокусных расстояний; и
фигуры 5 и 6 - сравнения распределений силы света для лампы из фигуры 3 и ламп из предшествующего уровня техники.
Подробное описание изобретения
Как общеизвестно в данной области техники, использованный в настоящей заявке термин “MR” («мультифасеточный отражатель») относится к мультифасеточной дисплейной лампе. Например, лампы MR16 являются одним типом лампы с мультифасеточным отражателем, имеющими номинальный диаметр 2 дюйма (50,8 мм), обычно имеющими ограниченные пучки, и на краю пучка интенсивность света резко падает.
Что касается фигуры 1, то на ней показана известная дисплейная лампа 10 низкого напряжения. В основном лампа включает в себя отражатель 12, имеющий единственную светоотражающую структуру 14 и основание или горловину 16, вытянутую от первого конца светоотражающей структуры. Единственная светоотражающая структура имеет параболическую форму (или эллиптическую форму) и включает в себя отражающее покрытие. Известный галогенный источник 18 света расположен внутри отражателя 12. Выводы 22, 24 соединены с источником света и протянуты сквозь основание 16 для электрического соединения основания с ламповым патроном (непоказанным). Обод 30 расположен на втором или открытом конце первой светоотражающей структуры. Ободом задается отверстие, приспособленное для приема линзы или пропускающего свет колпачка 32. Эта дисплейная лампа 10 обычно имеет более короткий срок службы и является менее энергетически эффективной, что вытекает из основных характеристик галогенной технологии.
Что касается фигуры 2, то на ней показана известная многофасеточная дисплейная лампа 40 согласно другому примеру. В основном лампа включает в себя отражатель 42, имеющий единственную светоотражающую структуру 44 и основание или горловину 46, вытянутую от первого конца светоотражающей структуры. Единственная светоотражающая структура имеет параболическую форму (или эллиптическую форму) и включает в себя множество фасеток 48 и отражающее покрытие. Обод 50 расположен на втором или открытом конце первой светоотражающей структуры. Ободом задается отверстие, приспособленное для приема линзы или пропускающего свет колпачка 52. Газоразрядный источник 54 света высокой интенсивности расположен внутри отражателя 42. Выводы 56, 58 электрически соединяют газоразрядный источник 54 света высокой интенсивности с ламповым патроном (непоказанным).
Как показано в разделе «Предпосылки создания изобретения», газоразрядный источник 54 света высокой интенсивности, в частности кварцевый или керамический металлогалогенный источник света, обычно имеет удлиненные ножки 62, 64, которые вытянуты от противоположных осевых концов разрядной камеры или корпуса 66 светоизлучающей трубки дугового разряда. Капсула 70 разряда высокой интенсивности окружает корпус светоизлучающей трубки дугового разряда и ножки, следствием чего является источник света, который обычно намного длиннее, чем галогенные источники света. Поэтому для согласования с капсулой разряда высокой интенсивности отражателю 42 и основанию 46 приданы соответствующие размеры. Обычно отражатель 42 является удлиненным для размещения значительной части газоразрядного источника света высокой интенсивности. Однако, поскольку в этой лампе 40 из предшествующего уровня техники используется удлиненный отражатель 42, имеющий единственную параболическую или эллиптическую светоотражающую структуру 44, то обычно создается заливающая диаграмма направленности пучка. Дисплейная лампа 40 не в состоянии обеспечить угол раствора узкого пучка меньше 15° при хороших однородности цвета и равномерности освещения.
Что касается фигуры 3, то на ней показана мультифасеточная дисплейная лампа 100 согласно настоящему раскрытию. Лампа включает в себя отражатель 102 двоякой кривизны, расположенный для приема света от газоразрядного источника 104 света высокой интенсивности и направления желаемым образом света от газоразрядного источника света высокой интенсивности. Отражатель 102 включает в себя первую часть или первую светоотражающую структуру 108 для формирования угла раствора по существу однородного узкого пучка и вторую часть или вторую светоотражающую структуру 110, иную, чем первая структура. Кроме того, отражатель включает в себя часть 114 основания для размещения по меньшей мере части газоразрядного источника света высокой интенсивности. Выводы 120, 122 соединены с источником 104 света и протянуты сквозь часть 114 основания для электрического соединения части основания с ламповым патроном (непоказанным). Обод 126 расположен на первом или открытом конце 128 второй светоотражающей структуры. Ободом задается отверстие, приспособленное для приема линзы 130.
Аналогично газоразрядному источнику 54 света высокой интенсивности из предшествующего уровня техники показанный газоразрядный источник 104 света высокой интенсивности, в частности керамический металлогалогенный источник света, имеет удлиненные ножки 140, 142, которые вытянуты от противоположных осевых концов разрядной камеры или корпуса 146 светоизлучающей трубки дугового разряда. Таким образом, источник света включает в себя разнесенные электроды в разрядной камере и соответствующие обычные электрические и механические соединения между выводами 120, 122 и электрическими выводами, связанными с электродами источника света. Капсула 150 разряда высокой интенсивности окружает корпус 146 светоизлучающей трубки дугового разряда и ножки 140, 142. Обычно капсула 150 разряда высокой интенсивности закреплена цементом в керамическом основании 156. Точно так же отражателю приданы такие размеры, что он опирается на основание, например суженная часть может быть помещена в основание, а в других случаях отражатель опирается на основание для точного позиционирования узла источника света, отражателя и основания. Поскольку первую и вторую структуры 108, 110 отражателя 102 двоякой кривизны можно согласовать с длинной капсулой 150 газоразрядной лампы высокой интенсивности, то отражатель, в частности первая светоотражающая структура, не является удлиненным (по сравнению с отражателем 42 из фигуры 2).
Первая светоотражающая структура 108 задана внутренней поверхностью кругового вращения вокруг точки фокуса. Внутренняя поверхность первой светоотражающей структуры включает в себя множество фасеток 160 и отражающее покрытие. Фасетки обеспечивают оптическое управление сбором света от газоразрядного источника 104 света высокой интенсивности для создания концентрированного пучка света. Должно быть понятно, что другое средство для отражения света также предполагается. Первая светоотражающая структура 108 имеет одну из по существу параболической и по существу эллиптической форм. В этом показанном осуществлении первая светоотражающая структура является параболической. Вторая светоотражающая структура 110 вытянута в основном по нормали от плоскости, заданной открытым концом первой отражающей секции, и может иметь в основном цилиндрическую форму. Как показано на фигуре 3, предпочтительно, чтобы цилиндрическая форма сходила на конус для облегчения изготовления отражателя, особенно для высвобождения его из формы.
Как показано выше, в известных газоразрядных дисплейных лампах высокой интенсивности обычно накладываются ограничения на размер и форму корпуса газоразрядной, излучающей свет высокой интенсивности трубки дугового разряда (обычно светоизлучающий корпус керамического металлогалоидного источника света имеет цилиндрическую форму при диаметре около 6 мм и длине около 7 мм, а ножки имеют длину около 12 мм). Эти известные точечные дисплейные лампы, которые включают в себя единственный отражатель параболической или эллиптической формы, удлиненный для согласования с газоразрядным источником света высокой интенсивности, обычно не в состоянии обеспечить необходимый раствора узкого пучка, предпочтительно, чтобы порядок угла раствора узкого пучка был меньше чем около 15° при хороших однородности цвета и равномерности освещения.
И наоборот, что касается фигуры 4, то отражатель 102 двоякой кривизны согласно настоящему раскрытию обеспечивает угол раствора узкого пучка меньше чем около 15°, имеющий однородность цвета и однородность пучка благодаря уменьшению эффективного расстояния между ободом 126 и точкой фокуса отражателя. При включении в состав второй светоотражающей структуры 110 отражатель 102 двоякой кривизны согласуется с удлиненной капсулой 150 газоразрядной лампы высокой интенсивности, при этом обеспечивается фактическое расстояние между ободом и точкой фокуса отражателя больше чем около 18 мм и эффективное расстояние около 9 мм. Кроме того, расстояние между точкой фокуса отражателя и концом части 114 основания больше чем около 28 мм. Кроме того, благодаря первой светоотражающей структуре 108 параболической или эллиптической формы может достигаться максимальная апертура светоизлучения для ламп с мультифасеточными отражателями, в результате чего обеспечивается повышенная эффективность ламп.
Однако, поскольку свет может отражаться от сужающейся части второй светоотражающей структуры 110, нежелательное яркое кольцо создается вокруг равномерной диаграммы пучка в широком угле (обычно больше 45°, в зависимости от сужающейся части или угла конусности второй светоотражающей структуры цилиндрической формы). Для устранения этой проблемы внутренняя поверхность второй светоотражающей структуры 110 включает в себя средство для рассеивания света вокруг угла раствора по существу однородного узкого пучка. Например, средство рассеивания света на внутренней поверхности второй светоотражающей структуры может включать в себя не создающее отражения покрытие или матированную поверхность или спекл-поверхность для рассеивания света. В качестве варианта внутренняя поверхность может быть сделана шероховатой путем обработки части формы отражателя. Тем не менее другие альтернативные устройства, которые рассеивают свет, направляемый второй светоотражающей частью, могут быть использованы без отступления от объема и назначения настоящего раскрытия.
Что касается фигур 5 и 6, то на них только для примера показаны для сравнения распределения силы света в канделах для галогенной лампы MR16 с двоякой кривизной отражателя (такой как галогенная лампа MR16 серии Precise, 42 Вт, от GE Lighting), газоразрядной дисплейной лампы 100 высокой интенсивности, не имеющей средства для рассеивания света вокруг угла раствора по существу однородного узкого пучка (фасеточный образец - старая конструкция керамической металлогалогенной лампы), и газоразрядной дисплейной лампы 100 высокой интенсивности, включающей в себя средство для рассеивания света вокруг угла раствора по существу однородного узкого пучка (рифленый образец - новая конструкция керамической металлогалогенной лампы). Как видно при сравнениях, обычная галогенная лампа, 42 Вт, с двоякой кривизной создает яркое кольцо в широком углу около 67,5°. Газоразрядная дисплейная лампа высокой интенсивности без рассеивающего свет средства также создает яркое кольцо в широком углу около 45°. В противоположность этому и при дополнительном обращении к таблице ниже видно, что газоразрядная дисплейная лампа высокой интенсивности с рассеивающим свет средством не создает яркого кольца и имеет угол раствора узкого пучка около 11° при хороших однородности цвета и однородности пучка и минимизированном заливающем свете. Кроме того, световой поток (скорость, с которой лампа образует свет) дисплейной лампы MR16, 20 Вт, согласно настоящему раскрытию приблизительно на 63% выше, чем световой поток обычной галогенной лампы MR16 с двоякой кривизной, 42 Вт, что обеспечивает значительное энергосбережение.
№ теста
ССЦП, кд
Угол пучка
Световой поток зеркала, лм
Полный заливающий световой поток, лм
Галогенная
567698-А1
13011
8
659
2
567698-А2
11914
8,4
663
2
Среднее
12463
8,2
661
2
Стандартноеотклонение
776
0,3
3
0
Керамическая металлогалогенная, 20 Вт, старой конструкции
567698-В1
11768
10,4
999
16
567698-В2
9681
11,3
903
13
Среднее
10725
10,9
951
15
стандартное отклонение
1476
0,6
68
2
Керамическая металлогалогенная лампа, 20 Вт, новой конструкции
567749-С1
10697
10,7
1051
2
567749-С2
12731
10,2
1102
3
567749-С3
12389
10,4
1082
3
Среднее
11939
10,4
1078
3
стандартное отклонение
1089
0,3
26
0
Из вышесказанного очевидно, что настоящее раскрытие относится к дисплейной точечной лампе 100 с мультифасеточным отражателем, включающей в себя отражатель 102 двоякой кривизны, которая может быть использована в области освещения газоразрядными лампами высокой интенсивности. Предпочтительно, чтобы отражатель двоякой кривизны включал в себя первую отражающую секцию 108 параболической или эллиптической формы и вторую рассеивающую секцию 110, в основном сужающейся цилиндрической формы, вытянутую наружу от первой отражающей секции. Первая отражающая секция обычно образована с фасетками и создает равномерную диаграмму узкого пучка, имеющую угол раствора узкого пучка меньше чем около 15°.
Вторая рассеивающая секция обеспечивает дополнительное пространство для согласования с удлиненной капсулой газоразрядной лампы высокой интенсивности, и в то же время сохраняется фактическое расстояние между ободом и точкой фокуса отражателя больше чем около 18 мм. Для улучшения однородности пучка точечной лампы 100 с мультифасеточным отражателем внутренняя поверхность второй секции может быть матированной или спекл-поверхностью, то есть поверхностью, формирующей рассеянный свет.
Хотя настоящее раскрытие было описано относительно точечной лампы с мультифасеточным отражателем, должно быть понятно, что раскрытие может быть применено к дисплейным лампам других форм и размеров без отступления от объема изобретения. Например, отражатель 102 двоякой кривизны может быть использован в дисплейных лампах MR8 и MR11, имеющих газоразрядный источник света высокой интенсивности, а также в любой другой газоразрядной лампе высокой интенсивности с отражателем, известной в данной области техники.
Изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные осуществления. Очевидно, что при чтении и осмыслении предшествующего описания в голову должны приходить дополнительные модификации и варианты. Предполагается, что изобретение будет толковаться как включающее в себя все такие модификации и варианты.
Перечень деталей
Позиция
Компонент
10
Дисплейная лампа
12
Отражатель
14
Единственная светоотражающая структура
16
Основание/горловина
18
Галогенный источник света
22, 24
Выводы
30
Обод
32
Линза/пропускающий свет колпачок
40
Мультифасеточная дисплейная лампа
42
Отражатель
44
Единая светоотражающая структура
46
Основание/горловина
48
Фасетки
50
Обод
52
Линза/пропускающий свет колпачок
54
Газоразрядный источник света высокой интенсивности
56, 58
Выводы
62, 64
Удлиненные ножки
66
Разрядная камера/корпус светоизлучающей трубки дугового разряда
70
Капсула разряда высокой интенсивности
100
Мультифасеточная лампа/газоразрядная дисплейная лампа высокой интенсивности
102
Отражатель двоякой кривизны
104
Газоразрядный источник света высокой интенсивности
108
Первая светоотражающая структура
110
Вторая светоотражающая структура
114
Часть основания
120, 122
Выводы
126
Обод
128
Первый/открытый конец
130
Отверстие
140, 142
Удлиненные ножки
146
Разрядный элемент/корпус светоизлучающей трубки дугового разряда
150
Капсула разряда высокой интенсивности
156
Керамическое основание
160
Фасетки