Diese Art von Lampen wird sowohl in der Allgemeinbeleuchtung, als auch ftir besondere Beleuchtungszwecke eingesetzt, in Kombination mit einem Reflektor beispielsweise auch in der Projektionstechnik.

Die rotationssymmetrische Form des Lampenkolbens in Verbindung mit einer auf seiner Ilmen-und/oder Außenfläche aufgebrachten IR-Strahlung reflektierenden Beschichtung-im folgenden verkürzend als IR-Schicht be- zeichnet-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 wünschens- werter 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.

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 Wir- kungsgrades ist es deshalb, die für eine Rückführung der einzelnen IR- Strahlen auf den Leuchtkörper erforderliche Anzahl von Reflexionen zu mi- nimieren. Zu diesem Zweck ist der mit der IR-Schicht versehene Lampen- kolben speziell geformt.

Stand der Technik Diese Art von Lampen ist beispielsweise in der US-PS 4 160 929, der EP- A 0 470 496, DE-OS 30 35 068 und der DE-OS 44 20 607 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. 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 einge- schränkt realisierbar. Als grobe, aber praktikable Näherung für eine Kugel wird eine würfelförmige Wendel vorgeschlagen. In einer weiteren Ausfüh- rungsform 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.

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 kam. Entweder müssen Kolben- durchmesser 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.

Die DE-OS 30 35 068 gibt eine Lehre an zur Minimierung der auch bei letzt- genmnter Ausführungsform unvermeidlichen Aberrationsverluste. Danach liegen die zwei Brennpunkte des ellipsoiden Lampenkolbens auf der Achse des zylindrischen Leuchtkörpers und in vorgegebenen Abständen von des- sen jeweiligen Enden.

Die DE-OS 44 20 607 schließlich offenbart eine Halogenglühlampe mit einem Lampenkolben, der als ellipsoider oder ellipsoidähnlicher Tonnenkörper geformt und mit einer IR-Schicht versehenen ist. Der ellipsoide oder ggf. ellipsoidähnliche Teil der Kontur des Tonnenkörpers wird durch einen El- lipsenabschnitt erzeugt, dessen kleine Halbachse b senkrecht zur Lampen- längsachse, d. h. der Rotationsachse des Lampenkolbens, angeordnet ist. Au- ßerdem ist die kleine Halbachse der Erzeugenden kleiner als der halbe Kol- bendurchmesser D/2 und ca. um den Radius d/2 des Leuchtkörpers parallel zur Rotationsachse verschoben ist, wodurch letztendlich der Tonnenkörper resultiert. Die Länge des Leuchtkörpers entspricht ca. dem Abstand der bei- den Brennpunkte des erzeugenden Ellipsenabschnitts. Außerdem ist der Leuchtkörper so innerhalb des Lampenkolbens positioniert, daß-in der Darstellung eines Längsschnittes-die beiden Brennpunkte mit den beiden

korrespondierenden Eckpunkten des Leuchtkörpers näherungsweise zu- sammenfallen. Allerdings wird die Wendel dadurch ungleichmäßig er- wärmt. Weiterhin nachteilig bei dieser Lösung ist, daß die erzielbare Verbes- serung des Lampenwirkungsgrades relativ stark von der Dimensionierung und Positionierung des Leuchtkörpers innerhalb des Lampenkolbens ab- hängt.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrtmde, die genannten Nachteile zu be- seitigen und eine Glühlampe anzugeben, die sich durch eine effiziente Rück- führung der emittierten IR-Strahlung auf den Leuchtkörper und folglich ei- nen hohen Wirkungsgrad auszeicl-met. Außerdem sollen kompakte Lampen- abmessungen bei hohen Leuchtdichten ermöglicht werden, wie dies insbe- sondere für Niedervolt-Halogenglühlampen angestrebt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk- male des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen erläutert.

Zur Erläuterung des Erfindungsgedankens wird im folgenden Bezug auf die Figur 1 genommen. Sie zeigt eine schematische Darstellung der prinzipiellen Zusammenhänge und führt einige für das Verständnis der Erfindung we- sentliche Größen ein. Gezeigt ist unter anderem eine Ellipse 1 mit der großen und der kleinen Halbachse a bzw. b sowie mit den zwei Brennpunkten F, und F2.

Erfindungsgemäß ist die Kontur des rotationssymmetrischen Lampenkol- bens 2 (stark schematisch und vereinfacht dargestellt) im wesentlichen durch einen Ellipsenabschnitt 3 (in Figur 1 durch eine größere Strichstärke heraus- gehoben) der Ellipse 1 erzeugt. Die Kontur läßt sich also vereinfachend

durch die Rotation des Ellipsenabschnitts 3 um eine Rotationsachse RA be- schreiben. Dabei ist der Ellipsenabschnitt 3 gezielt so gewählt, daß erstens die kleine Halbachse b senkrecht zur Rotationsachse RA des Lampenkol- bens 2 orientiert ist und daß zweitens die kleine Halbachse länger als der Radius R des Lampenkolbens 2 ist. Dadurch hat der Lampenkolben 2 nicht mehr die Form eines"echten"Rotationsellipsoiden. Uberraschenderweise hat es sich gezeigt, daß durch diese Abkehr von der bisherigen Lehre eine deutliche Steigerung der Lampeneffizienz und eine gleichmäßigere Aufhei- zung des Leuchtkörpers erzielt wird. Ein Leuchtkörper 4 mit rotationssym- metrischer, z. B. kreiszylindrischer, Außenkontur (im schematischen Längs- schllitt der Figur 1 als Rechteck dargestellt) ist zentrisch axial innerhalb des Lampenkolbens 2 angeordnet. Dadurch ist auch die Brennachse FIF2-das ist die Verbindungsgerade der beiden Brennpunkte F,, ilzzerhalb des Lam- penkolbens 2-parallel zur Rotationsachse RA des Lampenkolbens 2 ver- schoben und zwar in Richtung von der Erzeugenden 3 weg.

In Hinblick auf eine hohe Effizienz hat es sich zudem als orteilhaft erwie- sen, wenn die Länge der kleinen Halbachse b aus dem Bereich R < b < R + 5 wr gewählt wird, insbesondere aus dem Bereich R + wr < b < R + 3 wr Dabei bezeichnen R und wr den größten Radius des Lampenkolbens bzw. den Radius des zylindrischen oder zylinderähnlichen Leuchtkörpers.

Bei einem realen Lampenkolben ist im Bereich der Rotationsachse auf einer oder auf beiden Seiten eine Dichtung, z. B. eine Quetsch-oder Schmelzdich- tung, für die Stromdurchführung vorzusehen (der besseren Übersicht wegen in Figur 1 nicht dargestellt). Bei einer einseitigen Stromzuführung ist die der Stromdurchführung gegenüberliegende Seite des Kolbens üblicherweise domartig geformt und kann gegebenenfalls zusätzlich eine Pumpspitze auf- weisen (in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellt, vergleiche aber Figur 3).

Der Unterschied zum Stand der Technik wird bei einem Vergleich mit den schematischen Prinzipdarstellungen in den Figuren 2a und 2b deutlich. Die Figur 2a entspricht im wesentlichen den Verhältnissen in der DE- OS 30 35 068. Sie zeigt einen ellipsoiden Lampenkolben 5, in dessen Innern zentrisch axial ein Leuchtkörper 6 so angeordnet ist, daß die beiden Brelza- punkte F, und F2 des Rotationsellipsoiden mit den Enden des Leuchtkör- pers 6 zusammenfallen. Die Brennachse ist folglich kolinear zur Rotati- onsachse RA des Lampenkolbens 5 angeordnet, im Unterschied zu vorlie- genden Erfindung.

Die Figur 2b gibt schließlich die Verhältnisse in der DE-OS 44 20 607 wieder.

Hier ist der Lampenkolben 7 als ellipsoider oder ellipsoidähnlicher Tonnen- körper geformt. In der schematischen Schnittdarstellung sind zwei Ellipsen- hälften zu erkennen, die mittels zweier Geradenstücke miteinander verbun- den sind. Dabei fallen die Brennpunktepaare F,, F2 bzw. F,', F2'beider Ellip- senhälften mit den Eckpunkten des Leuchtkörpers 8 zusammen. Hier ist die Brennachse FIF2 zv\7ar parallel zur Rotationsachse RA verschoben, aber-im Unterschied zur vorliegenden Erfindung-in Richtung zur Erzeugenden hin.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist-außer der Effizienzsteigerung- die ebenfalls erhöhte Gleichmäßigkeit, mit der die IR-Strahlung auf die Wendel zurückreflektiert wird. Dadurch werden lokale Überhitzungen, die zu einer vorzeitigen Zerstörung der Wendel führen können, vermieden.

Vorteilhaft ist ferner, daß die erzielbare Verbesserung des Lampenwir- kungsgrades im Vergleich zur DE-OS 44 20 607 weniger von fertigungsbe- dingten Schwankungen der Positionierung des Leuchtkörpers innerhalb des Kolbens abhängt.

Als Leuchtkörper werden axial angeordnete Einfach-oder Doppelwendeln aus Wolfram verwendet. Die geometrische Dimensionierung, also Durch- messer, Steigung und Länge hängt u. a. vom angestrebten elektrischen Wi-

derstand R der Wendel ab und dieser wiederum von der gewünschten elek- trischen Leistungsaufnahme P bei vorgegebener Versorgungsspannung U.

Wegen P = U2/R sind die Wendeln bei Hochvolt (HV) lampen in der Regel länger als bei Niedervolt (NV) typen.

Der Leuchtkörper ist mit zwei Stromzuführungen elektrisch leitend verbun- den, die entweder beide gemeinsam an einem Ende des Lampenkolbens oder aber getrennt an den beiden gegenüberliegenden Enden des Lampen- kolbens gasdicht nach außen geführt sind. Die Dichtung erfolgt im allge- meinen über eine Quetschung. Möglich ist aber auch eine andere Verschließ- technik, z. B. eine Tellereinschmelzung. Die einseitig verschlossene AusfLih- rung eignet sich insbesondere für NV-und MV (Mittelvolt) Anwendungen. In diesem Fall lassen sich aufgrund der relativ kurzen Leuchtkörper sehr kom- pakte Lampenabmessungen realisieren.

Zur Optimierung der Effizienz der Lampe ist es vorteilhaft, wenn ein mög- lichst großer Teil der Kolbenwand als effektive Reflexionsfläche genutzt werden kans. Dies läßt sich insbesondere dadurch realisieren, daß der Lam- penkolben 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. De- tails hierzu finden sich in der DE-OS 44 20 607.

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 Kolbenschwär- zung entgegenzuwirken. Der Lampenkolben besteht aus einem lichtdurch- lässigen Material, beispielsweise Quarzglas.

Die Lampe kann mit einem Außenkolben betrieben werden. Wird eine be- sonders starke Reduzierung der in die Umgebung abgestrahlten IR-Leistung gewünschte kann dieser ebenfalls eine IR-Schicht aufweisen.

Die IR-Schicht kann beispielsweise als an sich bekanntes Interferenzfilter- üblicherweise eine Folge alternierender dielektrischer Schichten unter- schiedlicher Brechzahlen-ausgeführt sein. Der prinzipielle Aufbau geigne- ter IR-Schichten ist z. B. in der EP-A 0 470 496 erläutert.

Beschreibung der Zeichnungen Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung des Prinzips der Erfindung, Figur 2 eine schematische Darstellung des Standes der Technik, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer MV-Halogenglühlampe mit IR- Schicht und einer Wendel sowie mit einer erfindungsgemäß opti- mierten Kolbenform.

In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampe 9 schematisch dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Halogenglühlampe mit einer Nennspannung von 120 V. Sie besteht aus einem einseitig ge- quetschten Lampenkolben 10, der als ellipsoidähnlicher Körper geformt ist.

Die Erzeugende der ellipsoiden Teilkontur des Lampenkolbens 10 ist ein Ellipsenabschnitt, dessen kleine Halbachse 8,2 mm lang ist und senkrecht zur Längsachse der Lampe 9 orientiert ist. Die große Halbachse der Erzeu- genden ist 9,3 mm lang. Der Lampenkolben 10 ist aus Quarzglas mit einer Wanddicke von ca. 1 mm gefertigt und hat einen größten Außendurchmes- ser von ca. 15 mm. An seinem ersten Ende geht der Lampenkolben 10 in ei-

nen Hals 11 über, der in einer Dichtung 12 endet. An seinem ge- genüberliegenden Ende weist er eine Pumpspitze 13 auf. Auf seiner Außen- fläche ist eine IR-Schicht 14 aufgetragen, bestehend aus einem Interferenzfil- ter mit mehr als 20 Schichten TiO2 und Si02. Innerhalb des Lampenkolbens ist ein Leuchtkörper 15 zentrisch axial angeordnet. Er weist eine Länge von 9,7 mm und einem äußeren Durchmesser von 1,25 mm auf. Der Leuchtkör- per 15 ist aus Wolframdraht gefertigt und mittels zweier durch die Dich- tung 12 nach Außen führenden Stromzuführungen 16,17 gehaltert.