DE69711734T2

DE69711734T2 - Incandescent lamp with reflector with a sun-like emission spectrum

Info

Publication number: DE69711734T2
Application number: DE1997611734
Authority: DE
Inventors: Wilmert Cyriel Stefaan De Bosscher; Joseph Guido Marie Gielen
Original assignee: Flowil International Lighting Holding BV
Current assignee: Flowil International Lighting Holding BV
Priority date: 1996-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: DE69711734D1; GB9601402D0; EP0786799A1; EP0786799B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reflektor-Glühlampe, welche Licht mit einer spektralen Ausgangsleistung, die im wesentlichen Sonnenlicht simuliert, zumindest über den sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums.The present invention relates to a reflector incandescent lamp that produces light with a spectral output that substantially simulates sunlight, at least over the visible region of the electromagnetic spectrum.

Viele Jahre lang wurde danach getrachtet, Licht mit künstlichen Mitteln zu erzeugen. In der Film- und Fernsehindustrie beispielsweise, in der die Stunden des Tageslichts besonders geschätzt werden und eine Standardmenge an Licht mit einer besonderen Farbe gewünscht wird, besteht ein Bedarf an der Erzeugung von künstlichem Tageslicht. Als Antwort auf diesen Bedarf entwickelte eine Gesellschaft mit Namen Balzers einen "TL60"-Tageslichtfilter, der die Lichtabgabe der Lampe in eine solche von annähernd Tageslicht umwandeln kann, wenn er vor eine Halogenlampe gesetzt wird.For many years, efforts have been made to produce light by artificial means. In the film and television industry, for example, where the hours of daylight are highly prized and a standard amount of light of a particular color is desired, there is a need to produce artificial daylight. In response to this need, a company called Balzers developed a "TL60" daylight filter that can convert the light output of the lamp to one close to daylight when placed in front of a halogen lamp.

Heutzutage wird künstliches Tageslicht auch für Haus und Büro nachgefragt, um eine gefälligere bzw. angenehmere Umgebung zu bieten. Es ist eine Anzahl von unterschiedlichen Versuchen bekannt, bei denen besondere Lampen in bestimmter Weise adaptiert wurden, um ihre Farbkoordinaten auf Werte zu verschieben, die näher an denjenigen der Sonne sind.Nowadays, artificial daylight is also in demand for homes and offices to provide a more pleasant environment. A number of different experiments are known in which special lamps were adapted in a certain way to shift their color coordinates to values that are closer to those of the sun.

Beispielsweise ist es bekannt, eine Glühlampe zu schaffen, die in oder auf der Glashülle das Element Neodymium als Seltene Erde enthält. Diese Zugabe besitzt einen Filtereffekt, der zu einer sehr starken Absorption im Gelb/Orange-Bereich des sichtbaren Spektrums führt. Unglücklicherweise führt dies zu einem Spektrum, das nicht besonders gefällig und angenehm ist und das dazu tendiert, andere Farben des sichtbaren Spektrums aufzuhellen und zu verstärken.For example, it is known to create a light bulb that contains the element neodymium as a rare earth in or on the glass envelope. This addition has a filtering effect that leads to a very strong absorption in the yellow/orange region of the visible spectrum. Unfortunately, this leads to a Spectrum that is not particularly pleasing and pleasant and that tends to brighten and intensify other colors of the visible spectrum.

Es sind auch Tageslicht-Glühlampen bekannt, die eine blaue Beschichtung besitzen. Die blaue Beschichtung führt zu einer teilweisen Filterung des Rotbereichs aus dem Spektrum der Lichtquelle. Allgemein kann dies die Farbkoordinaten im CIE- Farbwertediagram dazu veranlassen, eine Verschiebung hin zu perfektem Weiß zu zeigen, das heißt x = 0,33 und y = 0,33, obgleich es noch im gelblichen Bereich verbleibt. Die spektrale Ausgangsleistung besitzt jedoch keinen wirklichen Bezug zum Spektrum des Sonnenlichts.Daylight bulbs are also known that have a blue coating. The blue coating results in a partial filtering of the red region from the spectrum of the light source. In general, this can cause the color coordinates in the CIE chromaticity diagram to show a shift towards perfect white, i.e. x = 0.33 and y = 0.33, although it still remains in the yellowish region. The spectral output, however, has no real relation to the spectrum of sunlight.

Ein anderer Versuch zur Erzeugung künstlichen Tageslichts ist aus dem Gebiet der Leuchtstofflampen bekannt. Dies wird erreicht durch die Auswahl einer präzisen Mischung verschiedener Leuchtstoffe, um einen gewünschten Satz von Farbkoordinaten zu treffen, wie diejenigen von Sonnenlicht. Ein Problem mit diesen Lampen besteht jedoch darin, dass ihre spektrale Ausgangsleistung eine Reihe von diskreten scharfen spektralen Spitzen umfasst, die keinen wirklichen Bezug zur spektralen Ausgangsleistung von Sonnenlicht besitzen. Zusätzlich besitzt der auf die Wechselstromzufuhr zurückzuführende Flackereffekt einer Leuchtstofflampe oftmals negative Auswirkungen auf Menschen und kann dadurch jede durch das simulierte Tageslicht hervorgerufene angenehme Wirkung zerstören.Another attempt to create artificial daylight is known from the field of fluorescent lamps. This is achieved by selecting a precise mixture of different phosphors to match a desired set of color coordinates, such as those of sunlight. A problem with these lamps, however, is that their spectral output includes a series of discrete sharp spectral peaks that bear no real relation to the spectral output of sunlight. In addition, the flickering effect of a fluorescent lamp, due to the AC supply, often has a negative effect on humans and can thereby destroy any pleasant effect produced by the simulated daylight.

Aus der DE-A 3931950 (von der Anspruch 1 im Oberbegriff ausgeht) ist eine weitere Lampe bekannt. Diese Lampe verwendet einen Halogen-Glühbrenner als Lichtquelle und besitzt auf ihrer Parabolfläche hinter der Lichtquelle einen Kaltlichtreflektor. Die Lampe besitzt ferner einen gesonderten Filter, vorzugsweise einen aus dichroischem Material hergestellten Tageslichtfilter, der für eine Farbtemperatur von näherungsweise 5600 K sorgt.Another lamp is known from DE-A 3931950 (from which claim 1 in the preamble is based). This lamp uses a halogen bulb as a light source and has a cold light reflector on its parabolic surface behind the light source. The lamp also has a separate filter, preferably a daylight filter made of dichroic material, which ensures a color temperature of approximately 5600 K.

Obgleich man dieser Lampe nachsagt, dass sie ein angenehmes Kaltlicht erzeugt, ist der Filter eben gerade mal ein dichroischer Standardfilter.Although this lamp is said to produce a pleasant cold light, the filter is just a standard dichroic filter.

Ein Problem mit derartigen dichroischen Standardtageslichtfiltern besteht darin, dass sie sekundäre oder mehrfache Reflektionen nicht berücksichtigen, die innerhalb von Reflektorlampen stattfinden.A problem with such standard daylight dichroic filters is that they do not take into account secondary or multiple reflections that occur within reflector lamps.

Reflektorlampen sind Lampen, die auf der hinter der Lichtquelle angeordneten, allgemein parabolischen, Oberfläche eine integrale Beschichtung aufweist, gewöhnlich eine dichroische Beschichtung, um Licht an der Lichtquelle vorbei und durch die Frontscheibe hindurch zurückzuwerfen.Reflector lamps are lamps that have an integral coating, usually a dichroic coating, on the generally parabolic surface behind the light source to reflect light past the light source and through the front window.

Die bekannten Tageslichtfilter reduzieren allgemein den Anteil des durchgelassenen gelben und roten Lichts. Sind diese Filter als dichroische Beschichtungen ausgebildet, absorbieren sie nicht sondern reflektieren die unerwünschte Strahlung zurück zum parabolischen Reflektor, woraufhin das Licht erneut in Richtung auf das Frontglas zurückgeworfen wird. Diese sekundären Reflektionen und Mehrfachreflektionen erhöhen die relative Menge an gelbem und rotem Licht, das auf die dichroische Beschichtung des Filters auftrifft, was ebenso die Menge an durchgelassenem gelbem und rotem Licht erhöht. Um dies zu korrigieren muss der. Durchlass an gelbem und rotem Licht signifikant niedriger sein als den theoretische Wert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Reflektorlampe zur Simulation von Tageslicht mit einer Frontscheibe, einem Reflektor, einer Halogenlichtquelle und einem dichroischen Filter zum Filtern von Licht der Lichtquelle geschaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Lichtdurchlass durch den dichroischen Filter über den Bereich von 400 bis 480 nm nicht kleiner ist als 90% und der Wert der durchschnittlichen Durchlässigkeit im Bereich von 580 bis 760 nm, abgezogen von der durchschnittlichen Durchlässigkeit im Bereich von 400 bis 480 nm, größer ist als 70%, wobei die Lampe Farbkoordinaten und ein Emissionsspektrum aufweist, die substantiell die gleichen sind wie bei Sonnenlicht, und wobei das Emissionsspektrum der Lampe eine Kurve mit einem einzelnen Spitzenwert, der zwischen 450 und 580 nm liegt, und einem Koeffizienten der Korrelation mit dem Sonnenlichtspektrum über den sichtbaren Bereich von zwischen 0,7 und 1,0 besitzt.The well-known daylight filters generally reduce the amount of yellow and red light that passes through. If these filters are designed as dichroic coatings, they do not absorb but reflect the unwanted radiation back to the parabolic reflector, whereupon the light is again reflected back towards the front glass. These secondary reflections and multiple reflections increase the relative amount of yellow and red light that hits the dichroic coating of the filter, which also increases the amount of yellow and red light that passes through. To correct this, the transmission of yellow and red light must be significantly lower than the theoretical value. According to the present invention, there is provided a reflector lamp for simulating daylight comprising a front panel, a reflector, a halogen light source and a dichroic filter for filtering light from the light source, which is characterized in that the light transmission through the dichroic filter over the range from 400 to 480 nm is not less than 90% and the value of the average transmittance in the range from 580 to 760 nm, subtracted from the average transmittance in the Range of 400 to 480 nm, is greater than 70%, wherein the lamp has colour coordinates and an emission spectrum substantially the same as sunlight, and wherein the emission spectrum of the lamp has a curve with a single peak located between 450 and 580 nm and a coefficient of correlation with the sunlight spectrum over the visible range of between 0.7 and 1.0.

Somit ist der Lichtdurchlass durch den Filter der Frontscheibe zwischen dem Bereich von 400 und 480 nm größer und zwischen 580 und 700 nm kleiner als die vorhergesagten Werte für eine Lampe, die keinen Reflektor besitzt. Dies reduziert deshalb die relative Menge an emittiertem gelbem und rotem Licht und erzeugt Licht einer Reflektorlampe, deren Spektralemission näher an derjenigen von Sonnenlicht ist.Thus, the light transmission through the front screen filter is greater between 400 and 480 nm and smaller between 580 and 700 nm than the predicted values for a lamp that does not have a reflector. This therefore reduces the relative amount of yellow and red light emitted and produces light from a reflector lamp whose spectral emission is closer to that of sunlight.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Filter eine Durchlasskurve, die einen einzelnen breiten Spitzenwert mit keinen Minima zwischen 400 und 580 nm, besonders bevorzugt zwischen 400 und 480 nm, aufweist. Vorzugsweise ist der Lichtdurchlass über dem Bereich von 580 bis 760 nm unter 25%.In a preferred embodiment, the filter produces a transmission curve having a single broad peak with no minima between 400 and 580 nm, more preferably between 400 and 480 nm. Preferably, the light transmission over the range 580 to 760 nm is below 25%.

Bei den bekannten Standardtageslichtfiltern, die sekundäre und mehrfache Reflektionen nicht berücksichtigen, zeigt die Durchlasskurve ein Minimum zwischen 400 und 480 nm, gewöhnlich um 430 nm herum.For the known standard daylight filters, which do not take secondary and multiple reflections into account, the transmission curve shows a minimum between 400 and 480 nm, usually around 430 nm.

Ein weiterer Unterschied zwischen den bekannten Filtern und denjenigen nach der vorliegenden Erfindung kann festgestellt werden, sobald der durchschnittliche Durchlass im Bereich von 580 bis 760 nm vom Durchschnittsdurchlass im Bereich von 400 bis 480 nm abgezogen wird. Bei existierenden Tageslichtfiltern, wie bei denen, die von Balzers und Schott geliefert werden, beträgt der Unterschied um 60%, während bei der vorliegenden Erfindung der Unterschied zwischen den zwei Bereichen größer ist als 70%.A further difference between the known filters and those according to the present invention can be seen once the average transmission in the range of 580 to 760 nm is subtracted from the average transmission in the range of 400 to 480 nm. In existing daylight filters, such as those supplied by Balzers and Schott, the difference is around 60%, while in the present invention the difference between the two ranges is greater than 70%.

Im Gegensatz zu den bekannten Tageslichtfiltern können die Durchlasseigenschaften des dichroischen Filters deshalb als getuned angesehen werden, um die sekundären und mehrfachen Reflektionen vom Reflektor zu berücksichtigen, sodass die Lampe eine spektrale Emission aufweist, die im wesentlichen die gleiche ist wie Sonnenlicht, zumindest über den sichtbaren Bereich.In contrast to the known daylight filters, the transmission properties of the dichroic filter can therefore be considered as tuned to take into account the secondary and multiple reflections from the reflector, so that the lamp has a spectral emission that is essentially the same as sunlight, at least over the visible range.

Somit erlaubt die Lampe die Verwendung eines Reflektors, während sie Licht erzeugt, das dem Tageslicht noch ähnlicher ist. Die spektrale Emission besitzt einen der Korrelationskoeffizienten mit dem Spektrum von Sonnenlicht über den sichtbaren Bereich von zwischen 0,7 und 1,0, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,0, und höchst vorzugsweise zwischen 0,85 und 1,0. Bei vorhandenen Produkten existiert allgemein keine Korrelation und in manchen Fällen wird eine entgegengesetzte Tendenz festgestellt, welche für den Korrelationskoeffizienten negative Werte hervorruft.Thus, the lamp allows the use of a reflector while producing light that is even more similar to daylight. The spectral emission has a correlation coefficient with the spectrum of sunlight over the visible range of between 0.7 and 1.0, preferably between 0.8 and 1.0, and most preferably between 0.85 and 1.0. In existing products, there is generally no correlation and in some cases an opposite tendency is observed, giving negative values for the correlation coefficient.

Zusätzlich zum dem Sonnenlichtspektrum Ähnlichsein besitzt die Lampe auch Farbkoordinaten, die im wesentlichen denjenigen der Sonne entsprechen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wurden die Farbkoordinaten als näherungsweise x = 0,32 und y = 0,33 gemessen. Vorzugsweise bewegen sich die Farbkoordinaten zwischen 0,310 < x < 0,350 und 0,320 < y < 0,360.In addition to resembling the sunlight spectrum, the lamp also has color coordinates that substantially correspond to those of the sun. In a preferred embodiment, the color coordinates were measured to be approximately x = 0.32 and y = 0.33. Preferably, the color coordinates range between 0.310 < x < 0.350 and 0.320 < y < 0.360.

Obgleich die Spektralemissionskurve der Lampe über den sichtbaren Bereich derjenigen von Sonnenlicht angenähert ist und einen einzelnen Spitzenwert im Bereich zwischen 450 und 580 nm besitzt, ist die Breite des Spitzenwerts vorzugsweise schmaler als diejenige des Sonnenlichtspektrums. Medizinische Tests haben gezeigt, dass das menschliche Auge sich leichter auf spektrale Lichtverteilungen mit einem einzelnen Spitzenwert fokussieren kann, was zu einer besseren Sicht bezüglich Kontrast und Detail führt. Durch Verringerung der Breite des einzelnen Spitzenwerts kann dieser Effekt verstärkt werden, während sich ein guter Farbwiedergabeindex (CRI) beibehalten lässt.Although the lamp's spectral emission curve over the visible range approximates that of sunlight, with a single peak in the range between 450 and 580 nm, the width of the peak is preferably narrower than that of the sunlight spectrum. Medical tests have shown that the human eye can focus more easily on spectral light distributions with a single peak, resulting in better vision in terms of contrast and detail. By reducing the width of the single peak This effect can be enhanced while maintaining a good color rendering index (CRI).

Vorzugswiese besitzt die Lampe einen CRI größer als 90%. Vorzugsweise ist der CRI größer als 93% und bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform ist der CRI gleich oder größer als 95%. Ein bevorzugter Bereich für den CRI liegt zwischen 93 und 97%.Preferably, the lamp has a CRI greater than 90%. Preferably, the CRI is greater than 93%, and in a most preferred embodiment, the CRI is equal to or greater than 95%. A preferred range for the CRI is between 93 and 97%.

Der Spitzenwert des Emissionsspektrums der Lampe liegt bei 480 nm, nachdem dies gut mit dem Spitzenwert des Sonnenlichtspektrums korreliert. Ein Spektrum mit lediglich einem einzigen Spitzenwert zu haben besitzt jedoch Vorteile aus eigenem Recht, und zwar wegen der Vergrößerung der Leichtigkeit, mit der sich das Auge fokussieren kann.The peak of the lamp's emission spectrum is at 480nm, as this correlates well with the peak of the sunlight spectrum. However, having a spectrum with only a single peak has advantages in its own right, namely by increasing the ease with which the eye can focus.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der dichroische Filter alternierende Schichten aus ZnS und SiO&sub2;. Vorzugsweise besteht der Filter aus den folgenden acht Schichten:In a preferred embodiment, the dichroic filter has alternating layers of ZnS and SiO₂. Preferably, the filter consists of the following eight layers:

Schicht 1 - ZnS von 76,73 nm Dicke;Layer 1 – ZnS of 76.73 nm thickness;

Schicht 2 - SiO&sub2; von 110,74 nm Dicke;Layer 2 - SiO2 of 110.74 nm thickness;

Schicht 3 - ZnS von 65,04 nm Dicke;Layer 3 – ZnS of 65.04 nm thickness;

Schicht 4 - SiO&sub2; von 103,86 nm Dicke;Layer 4 - SiO2 of 103.86 nm thickness;

Schicht 5 - ZnS von 71,59 nm Dicke;Layer 5 – ZnS of 71.59 nm thickness;

Schicht 6 - SiO&sub2; von 118,81 nm Dicke;Layer 6 - SiO2 of 118.81 nm thickness;

Schicht 7 - ZnS von 102,94 nm Dicke;Layer 7 – ZnS of 102.94 nm thickness;

Schicht 8 - SiO&sub2; von 80,38 nm Dicke.Layer 8 - SiO2 of 80.38 nm thickness.

Vorzugsweise ist der dichroische Filter eine mit der Frontscheibe der Lampe integrale Schicht, aufgetragen vorzugsweise auf der Innenseite der Frontscheibe. Die Reflektorlampe besitzt vorzugsweise eine Halogenlichtquelle, und der dichroische Filter ist eine auf der Innenfläche der Frontscheibe aufgebrachte Beschichtung, die aus abwechselnden Schichten von ZnS und SiO&sub2; besteht.Preferably, the dichroic filter is a layer integral with the front panel of the lamp, preferably applied to the inside of the front panel. The reflector lamp preferably has a halogen light source and the dichroic filter is a layer applied to the inside surface of the Coating applied to the windscreen consisting of alternating layers of ZnS and SiO₂.

Diese Beschichtung wird vorzugsweise durch das ZnS und SiO&sub2; als Verdampfungsmaterialien verwendende Molybdennäpfchen- Thermalverdampfungs-Verfahren aufgebracht. Das SiO wird in einer partialen Sauerstoffatmosphäre verdampft, um SiO&sub2;-Schichten zu bilden. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da es in der Verwendung erheblich billiger ist als andere Verdampfungsverfahren, zum Beispiel das Elektronenstrahlgewähr- Verdampfungsverfahren, mit SiO&sub2; und TiO&sub2; als Verdampfungsmaterialien, wie es von Balzers bei der Herstellung von deren oben erwähnten "TL60"-Filter verwendet wird.This coating is preferably applied by the molybdenum cup thermal evaporation process using ZnS and SiO2 as evaporation materials. The SiO is evaporated in a partial oxygen atmosphere to form SiO2 layers. This process is advantageous because it is considerably cheaper to use than other evaporation processes, for example the electron beam evaporation process using SiO2 and TiO2 as evaporation materials, as used by Balzers in the manufacture of their "TL60" filter mentioned above.

Um die korrekte Spektralemission der Lampe zu erzeugen, ist es wichtig, den Filter der Lampe an den verwendeten speziellen Brenner oder die Lichtquelle anzupassen, und auch an den Reflektor. Der Reflektor kann aus einem Standard- Reflektormaterial bestehen, das im wesentlichen das gesamte sichtbare Licht, das auf seine Rückseite fällt, zurück in die Lampe reflektiert, oder er kann derart ausgelegt sein, dass er lediglich ausgewählte Wellenlängen reflektiert, beispielsweise als ein Kaltlichtreflektor, welcher Infrarotlicht den Durchgang erlaubt.In order to produce the correct spectral emission of the lamp, it is important to match the lamp's filter to the particular burner or light source being used, and also to the reflector. The reflector may be made of a standard reflector material that reflects essentially all of the visible light falling on its back back into the lamp, or it may be designed to reflect only selected wavelengths, for example as a cold light reflector that allows infrared light to pass through.

Die bevorzugte Lichtquelle ist eine Halogen-Glühkapsel oder ein Brenner mit einer Farbtemperatur von zwischen 2700 und 3200 K, beispielsweise eine 100 W-Hochspannungs-Halogenlampe oder zumindest eine 50 W-Niederspannungslampe. Je höher die Farbtemperatur der Lichtquelle ist, desto besser wird das Ergebnis sein, weil weniger Filterung erfolgen muss.The preferred light source is a halogen bulb or a burner with a color temperature of between 2700 and 3200 K, for example a 100 W high voltage halogen lamp or at least a 50 W low voltage lamp. The higher the color temperature of the light source, the better the result will be because less filtering is required.

Bei der Emission der Lampe selber wird es bevorzugt, eine Farbtemperatur zu haben, die höher liegt als 5000 K, während die kleinstmögliche Abweichung vom Schwarzkörperort eines Farbwertediagrams eingehalten wird. Bei den bevorzugtesten Ausführungsformen besitzt die Lampe eine Emission mit einer Farbtemperatur größer als 6000 K, vorzugsweise so hoch wie 6.500 K, da dies eine das Licht benutzende Person infolge verbesserten Kontrasts und besserer Sicht mit besseren Lesebedingungen versorgt.For the emission of the lamp itself, it is preferred to have a colour temperature higher than 5000 K, while the smallest possible deviation from the black body location of a In the most preferred embodiments, the lamp has an emission with a color temperature greater than 6000 K, preferably as high as 6500 K, since this provides a person using the light with better reading conditions due to improved contrast and better visibility.

Jedoch lassen sich in einem gewissen Ausmaß viele der von der Erfindung erbrachten Vorteile, beispielsweise die Eigenschaften des Angenehmmachens, des verbesserten Kontrasts und der verbesserten Sicht durch die Verteilung mit einem einzelnen Spitzenwert, ohne solch eine hohe Farbtemperatur erzielen, beispielsweise bei 4000 K. Solch eine Farbtemperatur kann durch eine Hochspannungs-50 W-Lampe erzeugt werden, die für vorhandene Desktopleuchten geeigneter sein kann, die gewöhnlich nur ein Maximum von 60 W zulassen. Bei einer Lampe dieser Art würde sich der einzelne Spitzenwert der Emissionskurve bei näherungsweise 580 nm befinden, anstelle von 480 nm für die 6500 K-Version.However, to some extent, many of the advantages provided by the invention, such as the properties of comfort, improved contrast and improved visibility through the single peak distribution, can be achieved without such a high colour temperature, for example at 4000 K. Such a colour temperature can be produced by a high voltage 50 W lamp, which may be more suitable for existing desktop lights which usually only allow a maximum of 60 W. For a lamp of this type, the single peak of the emission curve would be at approximately 580 nm, instead of 480 nm for the 6500 K version.

Die bevorzugte Beleuchtungsstärke der Lampe beträgt zwischen 1100 und 1700 Lux, vorzugsweise zwischen 1200 und 1650 Lux, und höchst vorzugsweise bei 1350 Lux. Eine homogene Beleuchtung des Arbeitsplatzes durch die Lampe ist wichtig, insbesondere dann, wenn die Lampe ihre angenehmmachenden und den Kontrast und die Sicht verbessernden Eigenschaften maximieren soll. Der Reflektor sollt e deshalb einen großen Strahlwinkel aufweisen, beispielsweise 50º oder mehr, vorzugsweise 60º oder größer bei Desktopanwendungen, um den Strahl mit gewünschter Beleuchtungsstärke über eine vernünftige Fläche auszubreiten, statt über gerade mal einen kleinen Lichtpunkt.The preferred illuminance of the lamp is between 1100 and 1700 lux, preferably between 1200 and 1650 lux, and most preferably at 1350 lux. It is important that the lamp provides homogeneous illumination of the work area, particularly if the lamp is to maximize its comfort, contrast and visibility enhancing properties. The reflector should therefore have a wide beam angle, for example 50º or more, preferably 60º or more for desktop applications, in order to spread the beam with the desired illuminance over a reasonable area, rather than just a small point of light.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr lediglich beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.Some preferred embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.

It shows:

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht durch die Mittelachse einer bevorzugten Reflektorlampe;Fig. 1 is a side sectional view through the central axis of a preferred reflector lamp;

Fig. 2 einen Graph mit den spektralen Ausgangsleistungen verschiedener Lampen des Standes der Technik im Vergleich mit der Sonne;Fig. 2 shows a graph showing the spectral output powers of various state-of-the-art lamps compared with the sun;

Fig. 3 einen Graph mit den spektralen Ausgangsleistungen einer bevorzugten Ausführungsform der Lampe nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit spektralen Ausgangsleistungen der Sonne und einer Standard-Halogen-Glühlampe;Fig. 3 is a graph showing the spectral outputs of a preferred embodiment of the lamp according to the present invention compared with spectral outputs of the sun and a standard halogen lamp;

Fig. 4 einen Graph mit den Durchlasseigenschaften von Balzers "TL60"-Tageslichtfilter;Fig. 4 a graph showing the transmission properties of Balzers "TL60" daylight filter;

Fig. 5 einen Graph mit den Durchlasseigenschaften des Schott- Filters Nr. 512, wie er in der DE-A-3931950 verwendet wird; undFig. 5 is a graph showing the transmission characteristics of Schott filter No. 512 as used in DE-A-3931950; and

Fig. 6 einen Graph mit den Durchlasseigenschaften einer bevorzugten dichroischen Frontscheibenbeschichtung nach der vorliegenden Erfindung.Fig. 6 is a graph showing the transmission properties of a preferred dichroic windshield coating according to the present invention.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer bevorzugten Reflektorlampe gezeigt. Die Lampe besitzt eine Frontscheibe 1, einen Reflektor 2, eine Glühlichtquelle 3, die oftmals als Brenner bezeichnet wird, und einer Fassung 4.In Fig. 1, an embodiment of a preferred reflector lamp is shown. The lamp has a front panel 1, a reflector 2, an incandescent light source 3, often referred to as a burner, and a socket 4.

Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform besitzt die Lampe einen dichroischen Filter 5, der auf der Innenseite der Frontscheibe 1 beschichtet ist.In the most preferred embodiment, the lamp has a dichroic filter 5 coated on the inside of the front panel 1.

Die Beschichtung kann durch jedwede geeignete Technik aufgebracht werden, wobei die bevorzugte Technik ein Standard- Molybdennäpfchen-Wärme-Verdampfungsverfahren unter Verwendung von ZnS und SiO als Verdampfungsmaterialien ist. Bei dem Verfahren wird das SiO in einer mit Sauerstoff angereicherten Atmosphäre verdampft, um SiO&sub2;-Schichten zu bilden. Andere Techniken, wie die Elektronenstrahlgewehr-Verdampfung, können ebenso verwendet werden, auch wenn sie dazu tendieren, teurer zu sein. Wie oben gemäß der Erfindung erläutert, werden die Durchlasseigenschaften des dichroischen Filters getuned, sodass die Spektralemission der Lampe im wesentlichen die gleiche wie Sonnenlicht ist.The coating may be applied by any suitable technique, the preferred technique being a standard Molybdenum cup heat evaporation process using ZnS and SiO as evaporation materials. In the process, the SiO is evaporated in an oxygen-enriched atmosphere to form SiO2 layers. Other techniques, such as electron beam gun evaporation, may also be used, although they tend to be more expensive. As explained above, according to the invention, the transmission properties of the dichroic filter are tuned so that the spectral emission of the lamp is substantially the same as sunlight.

Als ein Beispiel einer bevorzugten Lampe besteht dieselbe aus einem Hochspannungs-Hartglas-Glühhalogenbrenner 3, innenfokussiert durch einen parabolischen Reflektor 2 mit einem Randdurchmesser von 95 mm. Der Reflektor besteht aus einem gegossenen parabolischen Glasabschnitt der Lampenhülle, in dessen Inneren ein standardisiertes semihärtbares Kaltlichtspiegelmaterial beschichtet ist. Die Beschichtung reflektiert sichtbares Licht, ist jedoch gegenüber Infrarot transparent. An dem Reflektor 2 ist eine Frontscheibe 1 angeklebt, um Staub und andere Verunreinigungen daran zu hindern, in die Lampe einzudringen, wie auch um Schutz für einen UV-Stop-Filter und für den Fall zu gewähren, dass der Brenner 3 explodiert. Die Frontscheibe 1 besitzt eine auf ihre Innenseite aufgebrachte Beschichtung 5, die von dem Hochspannungsbrenner emittiertes Licht in ein Spektrum mit einem einzelnen Spitzenwert und mit einer Farbtemperatur von zumindest 6000 K umwandelt. Die Beschichtung 5 besteht aus acht Schichten aus abwechselnd ZnS und SiO&sub2; mit den folgenden Dicken: As an example of a preferred lamp, it consists of a high voltage tempered glass incandescent halogen arc tube 3 internally focused by a parabolic reflector 2 having an edge diameter of 95 mm. The reflector consists of a cast parabolic glass section of the lamp envelope, inside of which is coated a standard semi-curable cold mirror material. The coating reflects visible light but is transparent to infrared. A front screen 1 is bonded to the reflector 2 to prevent dust and other contaminants from entering the lamp, as well as to provide protection for a UV stop filter and in the event that the arc tube 3 explodes. The front screen 1 has a coating 5 applied to its inside which converts light emitted by the high voltage arc tube into a spectrum with a single peak and with a color temperature of at least 6000 K. The coating 5 consists of eight layers of alternating ZnS and SiO₂. with the following thicknesses:

Die Durchlasseigenschaften dieser Beschichtung 5 sind in Fig. 6 gezeigt. Die Beschichtung 5 erreicht bei diesem Beispiel eine Farbtemperaturumwandlung von 2800 K auf zwischen 6000 bis 6500 K, wenn sie mit einer 100 W Hochspannungslichtquelle oder zumindest einer 50 W Niederspannungslichtquelle verwendet wird.The transmission properties of this coating 5 are shown in Fig. 6. The coating 5 in this example achieves a color temperature conversion from 2800 K to between 6000 to 6500 K when used with a 100 W high voltage light source or at least a 50 W low voltage light source.

Die spektralen Ausgangsleistungen der Sonne, verschiedener Lampen nach dem Stand der Technik und einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden in den Fig. 2 und 3 verglichen. In den Figuren sind die spektralen Ausgangsleistungen auf 100% normalisiert, um einen Vergleich zu erlauben.The spectral outputs of the sun, various prior art lamps, and a preferred embodiment of the present invention are compared in Figures 2 and 3. In the figures, the spectral outputs are normalized to 100% to allow comparison.

Die spektralen Ausgangsleistungen der verschiedenen Kurven korrelieren im Vergleich zu derjenigen der Sonne wie folgt:The spectral output powers of the different curves correlate compared to that of the sun as follows:

Light source correlation coefficient

Sonne 1,00Sun 1.00

bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 0,86preferred embodiment of the present invention 0.86

Halogenlampe -0,51Halogen lamp -0.51

Neodymium enthaltende Lampe -0,42Lamp containing neodymium -0.42

blaubeschichtete Tageslicht- Glühlampe -0,53blue-coated daylight bulb -0.53

Tageslicht-Leuchtstofflampe 0,40Daylight fluorescent lamp 0.40

Fig. 3 zeigt zusätzlich zu der klaren Verdeutlichung, dass die Spektralemission mit einem einzelnen Spitzenwert der bevorzugten Lampe demjenigen von Sonnenlicht sehr nahe kommt, auch, dass eine verbesserte Wölbung vorhanden ist, das heißt Schärfe des Spitzenwerts. Dies erlaubt ein einfacheres Fokussieren des menschlichen Auges unter Beibehaltung des hohen Farbwiedergabeindexes.Fig. 3, in addition to clearly demonstrating that the single peak spectral emission of the preferred lamp is very close to that of sunlight, also shows that there is improved curvature, i.e. sharpness of the peak. This allows easier focusing by the human eye while maintaining the high color rendering index.

Wie aus den Durchlasskurven gemäß den Fig. 4 und 5 des Standes der Technik zu entnehmen ist, zeigen die Filter Durchlassminima zwischen näherungsweise 420 bis 430 nm. Im Gegensatz hierzu besitzt der bevorzugte Filter eine Durchlasskurve, die einen einzelnen breiten Spitzenwert im blauen Bereich zeigt, der sich zwischen etwa 400 und 500 nm spannt. Der bevorzugte Filter zeigt auch einen niedrigeren Durchlass im gelben und roten Bereich des Spektrums, verglichen mit dem in Fig. 4 gezeigten Tageslichtfilter "TL60" von Balzers.As can be seen from the transmission curves of Figures 4 and 5 of the prior art, the filters exhibit transmission minima between approximately 420 to 430 nm. In contrast, the preferred filter has a transmission curve that exhibits a single broad peak in the blue region spanning between approximately 400 and 500 nm. The preferred filter also exhibits lower transmission in the yellow and red regions of the spectrum compared to the Balzers "TL60" daylight filter shown in Figure 4.

Der Reflektor 2 kann von jedweder Art sein, beispielsweise glatt, facettiert etc., und seine Durchlasseigenschaften können von der Wärmewiderstandseigenschaften der Fassung 4 und/oder der nicht gezeigten Leuchte diktiert sein. Die Lampe kann beispielsweise eine 75 W-Lampe mit einem 25º-Spreizwinkel für Deckenmontagezwecke sein, oder vielleicht eine 50 W-Lampe mit einem 50º-Spreizwinkel, oder eine 50 W-Lampe mit einem Durchmesser von 50 mm mit einem 60º-Spreizwinkel für Schreibtischlampenverwendungen. In all diesen Fällen kann es erforderlich sein, die Beschichtung oder den Filter zu justieren, um die unterschiedlichen Farbtemperaturen der Brenner zu kompensieren, wie auch die verschiedenen sekundären und mehrfachen Reflektionen der verschiedenen Reflektortypen.The reflector 2 may be of any type, e.g. smooth, faceted etc., and its transmission characteristics may be dictated by the thermal resistance characteristics of the fitting 4 and/or the luminaire, not shown. The lamp may be, for example, a 75W lamp with a 25º spread angle for ceiling mounting purposes, or perhaps a 50W lamp with a 50º spread angle, or a 50W lamp with a diameter of 50mm with a 60º spread angle for desk lamp applications. In all these cases it may be necessary to adjust the coating or filter to accommodate the different colour temperatures of the burners. as well as the various secondary and multiple reflections of the different reflector types.

Somit wurde eine Lampe beschrieben, die keine komplexe Konstruktion oder Extrateile für die Halterung eines Filters verlangt, die in ihrer bevorzugtesten Ausführungsform verbesserte Fähigkeiten zur Erzeugung von Tageslicht besitzt, die ein angenehmes Licht zur Verfügung stellen kann, und die einen optimalen Kontrast und eine gleichmäßige Beleuchtung einer Lesefläche ermöglicht.Thus, a lamp has been described which does not require complex construction or extra parts for holding a filter, which in its most preferred embodiment has improved daylight generation capabilities, which can provide a pleasant light, and which enables optimal contrast and uniform illumination of a reading surface.

Claims

1. Reflector lamp for simulating daylight with a front pane (1), a reflector (2), a halogen light source (3) and a dichroic filter (5) for filtering light from the light source, characterized in that the light transmission through the dichroic filter (5) over the range from 400 to 480 nm is not less than 90% and the value of the average transmittance in the range from 580 to 760 nm, subtracted from the average transmittance in the range from 400 to 480 nm, is greater than 70%, wherein the lamp has color coordinates and an emission spectrum that are substantially the same as sunlight, and wherein the emission spectrum of the lamp is a curve with a single peak value lying between 450 and 580 nm and a coefficient of correlation with the sunlight spectrum over the visible range of between 0.7 and 1.0.

2. Lamp according to claim 1, wherein the dichroic filter (5) is attached to the front panel (1).

3. Lamp according to claim 1 or 2, wherein the lamp has a color temperature greater than 5000 K.

4. Lamp according to claim 3, wherein the lamp has a color temperature greater than 6000 K.

5. Lamp according to one of the preceding claims, in which the peak value of the emission spectrum is at 480 nm.

6. Lamp according to claim 1 or 2, wherein the lamp has a colour temperature of 4000 K and the peak value of the emission spectrum is at 580 nm.

7. Lamp according to one of the preceding claims, in which the transmission of light through the dichroic filter (5) over the range from 580 to 760 nm is not more than 25%.

8. Lamp according to one of the preceding claims, in which the dichroic filter (5) produces a transmission curve having a single broad peak with no minima present within the range of 480 to 580 nm.

9. Lamp according to claim 8, wherein the peak value of the transmission curve extends between 400 and 480 nm.

10. Lamp according to one of the preceding claims, in which the colour coordinates of the lamp are between 0.310 < x < 0.350 and 0.320 < y < 0.360.

11. Lamp according to one of the preceding claims, in which the lamp has a colour rendering index of more than 90%.

12. Lamp according to claim 11, wherein the color rendering index is not less than 95%.

13. Lamp according to one of the preceding claims, in which the dichroic filter (5) consists of alternating layers of ZnS and SiO₂.

14. Lamp according to claim 13, wherein the dichroic filter (5) comprises eight or more layers.

15. Lamp according to claim 14, wherein the dichroic filter (5) consists of the following eight layers:

Layer 1 – ZnS of 76.73 nm thickness;

Layer 2 - SiO2 of 110.74 nm thickness;

Layer 3 – ZnS of 65.04 nm thickness;

Layer 4 - SiO2 of 103.86 nm thickness;

Layer 5 – ZnS of 71.59 nm thickness;

Layer 6 - SiO2 of 118.81 nm thickness;

Layer 7 - ZnS of 102.94 nm thickness; and

Layer 8 - SiO2 of 80.38 nm thickness.