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Elektrische Glühlampe
Die Erfindung betrifft die Anordnung von wendelförmigen Wolframleuchtkörpern in elektrischen Allgebrauchsglühlampen, insbesondere in solchen Glühlampen, deren Leistungsaufnahme 100 Watt übersteigt und vorzugsweise zwischen 150 und 1000 Watt beträgt. Unter Allgebrauchsglühlampen sind dabei Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke, Betriebsspannungen zwischen 100 und 250 Volt, Lebensdauern von 800 bis 2000 Stunden und Lichtausbeuten von etwa 10 bis 25 Lumen pro Watt zu verstehen, die in grosser Zahl hergestellt werden und bei denen Lichtausbeute und Lebensdauer unter Verzicht auf besondere Eigenschaften so aufeinander abgestimmt sind, dass unter Berücksichtigung der Kosten für Lampen und Strom die Beleuchtungskosten möglichst gering sind.
Bekanntlich erfolgt die Umwandlung elektrischer Energie in Licht in einer Glühlampe mit sehr geringem Wirkungsgrad, da dem hocherhitzten Wolframleuchtkörper ständig durch Wärmeleitung Energie entzogen wird, die dann für die Umwandlung in Licht nicht mehr zur Verfügung steht. Diese Wärmeableitung
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die Stromzuführungen und diegefüllte Gas, durch welches die Verdampfungsgeschwindigkeit des. Wolframs herabgesetzt wird. Die durch das Gas erfolgenden Wärmeverluste hängen sehr stark von der Form des Leuchtkörpers ab und wachsen praktisch linear mit dessen Länge, dagegen nur sehr schwach mit seinem Durchmesser.
Zur Verringerung dieser Verluste ist man bestrebt, das Verhältnis der Längsdimension zur Querdimension des Leuchtkörpers herabzusetzen und diesem die Form einer Doppelwendel zu geben, deren Wärmeverluste durch die durch das Kolbenfüllgas erfolgende Wärmeleitung etwa denen eines entsprechenden Stabes gleichkommen. Der zu einer Doppelwendel geformte Wolframdraht wird durch Punktschweissen oder Anklemmen an zwei Strom zuführungen befestigt und muss eventuell je nach Nennspannung und Leistungsaufnahme noch zusätzlich durch einen oder mehrere Halter gestützt werden, um auch im Betrieb und insbesondere nach längerer Brenndauer die ihm gegebene Form beizubehalten.
Für Allgebrauchsglühlampen zwischen 40 und 100 Watt Leistungsaufnahme werden fast ausschliesslich Doppelwendelleuchtkörper aus Wolframdraht verwendet, und auch Lampen mit kleinerer Wattzahl besitzen Doppelwendelleuchtkörper, falls auch für diese Typen eine Gasfüllung vorgesehen ist. Die Verwendung von Doppelwendelleuchtkörpern in Hochwattglühlampen stiess jedoch auf Schwierigkeiten, die damit zusammenhängen, dass die Lebensdauer eines Doppelwendelleuchtkörpers durch einen Steigungsfehler, d. h. durch einen falschen Abstand von auch nur zwei Windungen, stark verringert wird.
Die Steigungsgleichmässigkeit von Doppelwendeln muss umso besser sein, je dicker die verwendeten Leuchtdrähte sind, so dass es zwar noch möglich ist, 40 - 100 W -Doppelwendelleuchtkörper ohne merkliche Nachteile auf die Lebensdauer in Korbform herzustellen, ein für eine Leistung von über 100 W bemessener Doppelwen- delleuchtkörper jedoch praktisch geradachsig angeordnet sein muss, weil allein bei dieser Montage Steigungsfehler zu vermeiden sind.
Aber auch bei Glühlampen niedriger oder mittlerer Leistungsaufnahme ist aus dem erwähnten Grund der Doppelwendelleuchtkörper häufig in einer Achse senkrecht zur Lampenachse angeordnet. Die Länge eines Glühlampenleuchtkörpers ist jedoch bei gegebener Spannung durch die gewünschte Leistung in sehr engen Grenzen festgelegt und erreicht für Leistungen ab 100 W ein solches Ausmass, das selbst der zu einer Doppelwendel geformte und am im Lampenfuss eingeschmolzenen Lampengestell in einer geradlinigen
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Achse senkrecht zur Lampenachse ausgespannte Wolframdraht nicht mehr durch den Hals des Gluhlam- per. kolbens hindurchpasst und so der Lampenfuss nicht in den Kolben eingeschmolzen werden kann.
Eine an sich naheliegende Vergrösserung des Lampenhalses stellt eine sehr unbefriedigende Lösung dar, weil damit nicht nur neue Einschmelz- und Pumpautomaten, sondern auch andere Kolbenblasmaschinen erforderlich wären. Eine Erweiterung des Kolbenhalses würde ausserdem einen grösseren Kolbenbedingen, was nicht nur an sich unerwünscht ist, sondern wegen der nunmehr benötigten grösseren Menge an Glas und Füllgas eine Verteuerung der Lampe nach sich ziehen würde.
Es sind schon Lampen höherer Leistungsaufnahme mit Doppelwendeln bekanntgeworden, deren Leuchtkörper nicht wie bei Typen kleinerer Leistung senkrecht zur Lampenachse, sondern in der Lampenachse angeordnet ist. Wenn es bei so angeordneten Doppelwendeln auch möglich ist, die bisher üblichen Dimensionen des Kolbens beizubehalten, so erwiesen sich doch recht kostspielige Änderungen an den Einschmelz- und Pumpautomaten als notwendig. Bisher geschah, wie alle Arbeitsgänge auf diesen Maschinen, so auch das der Rekristallisation des Leuchtkörpers und dem Gettern von Restgasen dienende erste Hochbrennen des Leuchtkörpers, bei welchem eine die Nennspannung übersteigende Spannung angelegt wird, an stehend angeordneten Lampen.
Bei den in Lampenachse angeordneten Doppelwendelleuchtkörpern tragen die sockelnahe Strom zu führung sowie die Halter bei dieser Stellung der Lampe nicht zur Halterung des Leuchtkörpers bei, dieser wird vielmehr nur von der oberen Stromzuführung getragen. Um die beim Abblitzen häufig auftretenden Beschädigungen des Leuchtkörpers zu vermeiden, müssen also Zusatzvorrichtungen verwendet werden, welche die senkrecht angeordneten Lampen während des Abblitzens in die Waagrechte kippen, so dass der Leuchtkörper tatsächlich von beiden Stromzuführungen und von den Haltern getragen wird. Diese Lampen sind ausserdem mit dem Nachteil behaftet, dass sie nicht in allen Brennlagen gleich gute Betriebseigenschaften aufweisen und sich insbesondere in der gerade bei
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auszieht, während der untere Teil gestaucht wird.
Es wurden deshalb für Allgebrauchsglühlampen mit einer 100 W übersteigenden Nennleistung fast ausschliesslich Einfachwendelleuchtkörper aus Wolframdraht verwendet, die wellenartig und oft in Form eines Kreises oder in Korbform angeordnet sind.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Vorteile des Doppelwendelleuchtkörpers auch für Hochwattglühlampen zu erschliessen, ohne dass gleichzeitig die Qualität der Lampe verschlechtert oder ihr Preis erhöht wird und ohne dass für die Herstellung derartiger Lampen bei den Kolbenblas- und Einschmelzmaschinen Änderungen vorgenommen werden müssen.
Erfindungsgemäss wird bei Allgebrauchsglühlampen, deren zu einer Doppelwendel geformter geradachsiger Leuchtkörper eine Länge besitzt, die grösser ist als der Durchmesser des Lampenhalses, der Leuchtkörper so angeordnet, dass seine Achse zur Lampenachse schräg steht und mit dieser einen Winkel einschliesst, der zwischen 200 und 700, vorzugsweise aber zwischen 300 und 600 liegt.
Durch die Erfindung ist es möglich, Doppelwendelleuchtkörper auch für Hochwattglühlampen vorzusehen, ohne dass die Notwendigkeit besteht, von den bisher üblichen Abmessungen der Lampen abzugehen oder insbesondere den Kolbenhals zu erweitern. Die schräge Anordnung des Doppelwendelleuchtkörpers gestattet mühelos das Einbringen des Leuchtkörpers in den normalen engen Kolbenhals. Zur Herstellung der Lampen können die vorhandenen Maschinen dienen und es ist nicht nötig, die Lampen etwa während des Abblitzens aus ihrer senkrechten Lage zu kippen. Selbst die Montage des erfindungsgemäss angeordneten Leuchtkörpers lässt sich nach geringfügigen Änderungen an den bisher dafür vorgesehenen Maschinen durchführen.
Gegenüber den in der Achse der Lampe angeordneten Doppelwendeln weisen die erfindungsgemässen Lampen ausserdem noch den Vorteil auf, dass sie bei stehendem, hängendem und liegendem Betrieb gleich gute Betriebseigenschaften besitzen und der Leuchtkörper in jeder vorkommenden Brenniage von beiden Stromzuführungen und allen vorgesehenen Haltern getragen wird.
Gegen die erfindungsgemässe Anordnung des Leuchtkörpers bestand bisher das Vorurteil, dass damit eine ungleichmässige Lichtverteilung verbunden sei ; Untersuchungen zeigten jedoch, dass diese Befürchtungen keineswegs zutreffen, sondern die in Leuchten beliebiger bekannter Konstruktion eingesetzten erfindungsgemässen Glühlampen annähernd dieselbe symmetrische Lichtverteilung ergeben wie bisherige Glühlampen.
Die durch die Erfindung möglich gewordene Verwendung von Doppelwendelleuchtköpern in Hochwattglühlampen bewirkt eine Erhöhung der Lichtausbeute gegenüber den bisherigen mit Einfachwendeln ausgestatteten Glühlampen gleicher Leistung, welche auf zwei verschiedene Ursachen zurückzuführen ist.
Die durch das Füllgas erfolgenden Wärmeleitungsverluste werden durch die gedrängtere Bauart der Doppelwendel verringert, doch tritt dieser Gewinn mit zunehmender Leistungsaufnahme immer mehr zurück.
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Die Verkürzung des Leuchtkörpers erlaubt es aber ausserdem, die Zahl der bisher bei mit Einfachwendelleuchtkörpern versehenen Hochwattglühlampen notwendigen Halter zu verringern. Der durch eine Verringerung der Halterzahl erzielbareGewinn anLichtausbeute steigt mit zunehmender Leistungsaufnahme und beträgt beispielsweise für jeden weggelassenen Halter bei einer 40 W Lampe 0, 5 lo bei einer 1000 W Lampe jedoch 3 lu. Waren für eine 500 W Glühlampe bisher 4 Halter notwendig, so verringert sich deren Zahl nunmehr auf 2.
Insgesamt ergibt sich durch das Zusammenwirken beider Gewinnursachen gegenüber den bisherigen Einfachwendellampen ein Lichtausbeuteanstieg, der bei einer 150 W Lampe mit6% beginnt, mit zunehmender Leistungsaufnahme ansteigt und bei einer 1000 W Lampe 10 % beträgt.
Die nach längerem Betrieb gemessenen Sockelrandtemperaturen sind bei Glühlampen nach der Erfindung geringer als bei den bisherigen Glühlampen. Dieser Umstand kann durch eine entsprechende Verkleinerung der Kolben- und Lampenabmessungen ausgenutzt werden.
Ein weiterer Vorteil, den die erfindungsgemässen Lampen auch gegenüber den Lampen aufweisen, deren Doppelwendelleuchtkörper senkrecht zur Lampenachse angeordnet ist, besteht in einem weit ge- ringerenDurchhängen der Wendel während des Betriebes.
Aus diesen Gründen erwies sich die Anwendung der Erfindung auch bei Glühlampen mittlerer und kleinerer Nennleistung als nützlich, bei welchen schon bisher Doppelwendeln üblich waren, diese sich aber senkrecht zur Lampenachse erstrecken. Von besonderem Vorteil ist diese Massnahme bei solchen Glühlampen, die für hängende oder stehende Brennlage vorgesehen sind.
Falls gewünscht, lässt sich die Erfindung auch bei solchen Glühlampen verwenden, deren Gasfüllung einen den Atmosphärendruck übersteigenden Druck besitzt oder neben den meist üblichen Bestandteilen Krypton bzw. Argon und Stickstoff zur Erzielung besonderer Wirkungen noch andere Zusätze wie beispielsweise Wasserstoff oder Jod enthält.
Um eine für die Qualität der Lampe erforderliche Abwesenheit schädlicher Gase, insbesondere von Sauerstoff, zu er-eichen, kann dem Leuchtkörper, wie allgemein üblich, während des Lampenherstellungsprozesses als Gasfangstoff etwas Phosphor aufgesprüht werden oder es können sich im Kolbeninnern auch andere Gasfangstoffe, Insbesondere nichtverdampfende Metallgetter befinden, die z. B. Zirkon und Aluminium und, falls gewünscht, Cer und Thorium im Gemisch mit Nickel enthalten und vorzugsweise an den Stromzuführungen abgelagert sind.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird etwa in der Mitte des Kolbens ein zweiter geradachsiger Doppelwendelleuchtkörper so angeordnet, dass er auch mit der Lampenachse einen Winkel zwischen 20 und 700, vorzugsweise zwischen 300 und 600 einschliesst und zum ersten Leuchtkörper parallel verläuft oder mit diesem einen Winkel zwischen 40 und 1400, vorzugsweise zwischen 60 und 1200, einschliesst. Damit eine gegenseitige Berührung der beiden Leuchtkörper mit Sicherheit vermieden wird, empfiehlt es sich, beide Leuchtkörper in entgegengesetzter Richtung aus der Lampenachse herauszurücken.
Besonders dann, wenn beide Leuchtkörper parallel zueinander verlaufen, ist es aber auch möglich, die Leuchtkörper gegeneinander in Achsenrichtung zu verschieben und so eine Berührungsgefahr auszuschliessen. Vor-
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weise gemeinsam oder einzeln geschaltet werden.
Ein besonderer Vorteil der Lampen mit zwei etwa senkrecht zueinander stehenden Leuchtkörpern besteht darin, dass ein Aufwachsen des vom glühenden Leuchtkörpern verdampfenden Wolframs auf den kalten Leuchtkörper vermieden wird, während sich diese Erscheinung bisweilen störend bemerkbar macht, wenn dieLeuchtkörper nur abwechselnd betrieben werden und der eine Leuchtkörper viel häufiger eingeschaltet wird als der andere.
Es ist auch möglich, die erfindungsgemässe Anordnung von zwei Doppelwendelleuchtkörpern in Lampen mit Reflektorkolben oder in Lampen für Spiegelleuchten zu verwenden, wo die Eigenschaften dieser Lampen, die wahlweise drei verschiedene Beleuchtungsstärken liefern können, besonders vorteilhaft zur Geltung kommen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, die beiden senkrecht zueinanderstehenden Leuchtkörper innerhalb des Lampenkolbens so in Achsenrichtung zu verschieben, dass der eine Leuchtkörper etwa im Brennpunkt des Reflektors liegt, während der andere etwas aus dem Brennpunkt in zum Scheitel des Reflektors entgegengesetzter Richtung verschoben ist.
Man kann durch wahlweises Einschalten eines der beiden Leuchtkörper also entweder das Licht auf einen bestimmten Punkt konzentrieren oder eine grössere Fläche gleichmässig mit Flutlicht beleuchten oder man kann durch Einschalten beider Leuchtkörper beide Effekte gleichzeitig erzielen, was insbesondere für die Beleuchtung von Schaufenstern günstig ist. Es ist hiebei zweckmässig, die Leuchtkörper für verschiedene Leistungsaufnahmen auszulegen und beispielsweise den Leuchtkörper mit der höheren Leistungsaufnahme zur Erzeugung von Flutlicht zu verwenden.
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Fig. l zeigt eine Glühlampe nach der Erfindung mit einem Doppelwendelleuchtkörper, der für 500 W und 220 V ausgelegt ist. Fig. 2 zeigt die Ausführung der Erfindung am Beispiel einer mit einem 150-Wund einem 300-W-Leuchtkörper ausgestatteten Dreilichtlampe. Fig. 3 zeigt die gleiche Glühlampe in Aufsicht. Fig. 4 zeigt eine Reflektorglühlampe mit zwei schräg angeordneten zueinander etwa senkrechtstehenden Leuchtkörpern. Fig. 5 stellt eine Pressglaslampe mit Reflektor dar, deren schrägangeordnete Leuchtkörper zueinander parallel sind. Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung des Gestelles dieser Glühlampe.
1 ist der aus Glas bestehende Kolben einer Glühlampe, in welchen der Quetschfuss 2 eingeschmolzen ist. Die Stromzuführungen bestehen aus dem sich im Kolbeninnern befindenden Nickel-plattierten Eisendraht 3, den in den Fuss eingeschmolzenen Kupfermanteldrähten 4 sowie den Kupferdrähten 5, die an die Sockelhülse 6 bzw. an das Bodenkontaktstück 7, das gegenüber der Sockelhülse durch den Sockelstein 8 isoliert ist, befestigt sind. Die Stromzuführungen 3 tragen den unter einem Winkel von etwa 400 gegen- über der Lampenachse angeordneten geradachsig ausgestreckten Leuchtkörper 9, der aus zu einer Doppelwendel geformtem Wolframdraht besteht und der zusätzlich durch die beiden aus Molybdändraht gefertigten Halter 10 gehalten wird.
Die Stromzuführungen 3 sind so gebogen, dass sich der Leuchtkörper 9 in. der Mitte der etwa kugelförmigen Erweiterung des Kolbens befindet und die durch den Leuchtkörper gehende Achse etwa einen Durchmesser dieses Kolbenteiles bildet. 11 ist eine kreisförmige als Wärmeschutz wirkende Scheibe aus Glimmer, welche mit Aluminium bedampft ist und Einschmelzung und Sokkel vor zu starker Erwärmung schützt. Im Lampenfuss ist ferner eine Sicherungspatrone 12 angeordnet, welche bei einem Kurzschluss innerhalb der Lampe durchbrennt.
Die Fig. 2 zeigt eine elektrische Glühlampe nach der Erfindung für eine Nennspannung von 220 V.
13 ist der aus Glas bestehende Kolben der Glühlampe, in welchen der Quetschfuss 14 eingeschmolzen ist.
Die vier Stromzuführungen bestehen aus den sich im Kolbeninneren befindenden Nickel-plattierten Eisen-
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15,tungsdraht dienenden Kupferdrähten 17. Die Stromzuführungen 15 tragen die beiden unter einem Winkel von 400 gegen die Lampenachse angeordneten geradachsig ausgestreckten Leuchtkörper 18 und 19, die verschiedene Leistungsaufnahmen von 150 bzw. 300 W besitzen und beide aus zu Doppelwendeln geformtem Wolframdraht bestehen. Während bei dem für 300 W ausgelegten Leuchtkörper 19 zwei aus Molybdändraht gefertigte Halter 20 vorgesehen sind, wird der für 150 W ausgelegte Leuchtkörper ausser von den beiden Stromzuführungen 15 nur noch von einem Molybdändrahthalter 20a getragen.
Der beiden Leuchtkörpern gemeinsame Sockelleitungsdraht 17a ist mit der Sockelhülse 21 und die beiden andern Enden der Leuchtkörper 18 und 19 mit dem Bodenkontakt 22 bzw. dem durch den Sockelstein 23 gegenüber Sockelhülse 21 und Bodenkontakt 22 isolierten Ringkontakt 24 verbunden. Durch die Schalter 25 und 26 können beide Leuchtkörper entweder getrennt oder gemeinsam geschaltet werden. Ferner sind vorgesehen eine mit Aluminium bedampfte Glimmerscheibe 27 als Wärmeschutz für den Sockel und eine Sicherungspatrone 28, welche bei einem Kurzschluss innerhalb der Lampe durchbrennt.
Wie die in Fig. 3 dargestellte Aufsicht erkennen lässt, sind die Stromzuführungen 15 so gebogen, dass beide Leuchtkörper 18 und 19 in entgegengesetzter Richtung von der durch die Lampenachse gehenden Ebene EE entfernt sind, aber in Ebenen liegen, die zu dieser Ebene parallel verlaufen. Dadurch besitzen beide Leuchtkörper voneinander einen zur Vermeidung von elektrischen Durchschlägen genügend grossen Abstand und von der durch die Lampenachse gehenden Ebene etwa den gleichen Abstand.
In Fig. 4 ist ein Teil des Kolbens 29 als Rotationsparaboloid ausgebildet und mit einem reflektierenden Überzug 30 versehen. Dieser kann beispielsweise aus aufgedampftem Metall, wie Silber oder Aluminium, oder aus einem aufgeschlämmten Isolator mit hohem Reflexionsvermögen, wie etwa Titandioxyd oder Aluminiumoxyd, bestehen. In einer Kreuzquetschung 31 sind die Stromzuführungen 32 eingeschmolzen, an denen zwei Leuchtkörper 33 und 34, die mit der Lampenachse Al einen Winkel von etwa 450 einschliessen und zueinander etwa senkrecht stehen, befestigt sind. Der Mittelpunkt SI des Leuchtkörpers 33 fällt etwa mit dem Brennpunkt des Rotationsparaboloids 29 zusammen, während der ebenfalls etwa auf der Lampenachse liegende Mittelpunkt S2 des Leuchtkörpers 34 einige Millimeter aus dem Brennpunkt SI in zum Scheitel des Paraboloids 29 entgegengesetzter Richtung verschoben ist.
In dieser Anordnung dient
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Die Lampe entsprechend Fig. 5 und 6 besitzt eine Pressglasscheibe 35 und einen etwa rotationsparaboloidischen Teil 36, der mit einer reflektierenden Schicht 37 versehen ist. Die beiden Leuchtkörper 38 und 39 sind schräg zur Lampenachse A2 und zueinander parallel angeordnet, wobei der Mittelpunkt jedes Leuchtkörpers etwa auf der Lampenachse A2 liegt. Der Mittelpunkt des Leuchtkörpers 38 fällt etwa mit dem Brennpunkt des Rotationsparaboloids 37 zusammen, während der Mittelpunkt des Leuchtkörpers 39
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aus dem Brennpunkt herausgerückt ist.
Die den brennpunkt-nahen Leuchtkörper 38 tragenden Halter 40 liegen in der durch die Lampenachse A2 und den Leuchtkörper 38 bestimmten Ebene ; die Halter 41 sind dagegen aus dieser Ebene herausgeführt, geknickt und tauchen sodann mit ihren den Leuchtkörper 39 tragenden Enden wieder in diese Ebene ein.
PATENTANSPRÜCHE-
1. Elektrische Allgebrauchsglühlampe mit einem aus Wolframdraht bestehenden geradachsigen Doppelwendelleuchtkörper, dessen Länge den Durchmesser des Halses des Glühlampenkolbens übertrifft und deren Kolben zur Aufnahme des Leuchtkörpers einen zur Lampenachse rotationssymmetrischen gegenüber dem Kolbenhals erweiterten Teil besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper mit der Lampenachse einen Winkel einschliesst, der zwischen 200 und 70 liegt und sich etwa in der Mitte des erweiterten Kolbenteiles befindet.