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Elektrische Glühlampe und Verfahren zu deren Herstellung
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Körpers enthaltene sichtbare Licht ausgenutzt. Um eine beträchtliche Energieausstrahlung zukundären Molybdänkernes zum Durchmesser der Primärwendel. Die derzeit benutzten Kernfaktoren für Allgebrauchsglühlampen verschiedener Nennleistung und Spannung sind in der beigefügten Tabelle zu-
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2, 6 üblich. Die Kernfaktoren für Einfachwendelleuchtkörper von Allgebrauchsglühlampen lagen bisher W zwischen 2, 72 und 6, 00. Diese Werte können bei Beibehaltung der zur Zeit üblichen Herstellungsverfah- ren nicht ohne Nachteil für die Stabilität des Wendelleuchtkörpers überschritten werden.
Eine gewisse, bisher unvermeidliche Formänderung der Wendel im Betrieb würde zu einem"Durchsacken"und zu Win- dungskurzschlüssen führen.
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üblichen für 110 Volt bemessenen 40-Watt-Lampen verwendet wird, in fabrikneuem Zustand. 2 und 3 sind die Stromzuleitungen, 4 der den Leuchtkörper 1 in seiner Mitte unterstützende Halter. Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, weist derselbe Leuchtkörper nach 500 Betriebsstunden ein deutliches Durchhängen auf,
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sig, da es eine erheblichere Verschlechterung der Lampenqualität verursachen würde.
Das Ziel der Erfindung ist eine weitere Herabsetzung der durch die Halter des Leuchtkörpers und die
Gasfüllung des Glühlampenkolbens bewirkten Wärmeleitungsverluste bei Allgebrauchsglühlampen und eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades dieser Glühlampen zu erreichen. Als Allgebrauchsglühlampen im oben definierten Sinne sollen hiebei im Gegensatz zu Sonderlampen solche Lampen verstanden werden, die wegen ihrer universellen Anwendung in sehr grossen Mengen hergestellt werden und eine möglichst wirtschaftliche Beleuchtung liefern sollen.
Lebensdauer und Lichtausbeute sind bei diesen Lam- pen unter Verzicht auf Erzielung besonderer Eigenschaften so aufeinander abgestimmt, dass unter Berücksichtigung der Kosten für Lampen und Strom die Beleuchtungskosten möglichst gering'Sind. Die Lampen müssen ausserdem eine hinreichende Stossfestigkeit besitzen und in jeder beliebigen Lage brennen können.
Gemäss vorliegender Erfindung wird die gewünschte Erhöhung der Lichtausbeute durch die Verminderung der Wärmeleitungsverluste durch Verwendung eines stabileren Wendelleuchtkörpers erreicht, der gegenüber den bisher verwendeten formbeständiger ist. Diese Massnahme lässt dann zwei Lösungen der gestellten Aufgabe zu, nämlich einmal die Verminderung der Anzahl wärmeableitender Haltedrähte und zweitens die Vergrösserung des Kernfaktors der Wendel.
Der formbeständigere Wendelleuchtkörper gestattet es, Allgebrauchsglflhlampen herzustellen, bei denen gemäss der Erfindung bei einer für eine Betriebsspannung von 110-135 Volt bemessenen Wendel ausser den beiden Stromzuführungen keinerlei zusätzliche Halter vorgesehen sind, d. h. dass 110-Volt-Allgebrauchsglühlampen nach der Erfindung keinen Halterdraht besitzen, sondern dass nur die beiden Stromzuführungen den Leuchtkörper tragen, während beispielsweise bei 220-Volt-Lampen zwischen den beiden Stromzuführungen höchstens nochein Halterdraht vorgesehen ist.
Aus dem gleichen Grunde können auch zusätzlich zur ersten Lösung oder auch als alleiniger Lösungsweg der gestellten Aufgabe die Kemfaktoren über die bisher üblichen Werte hinaus vergrössert werden. Einfachwendelleuchtkörper nach der Erfindung besitzen Kemfaktoren über 6, 1 und bei Doppelwendelleuchtkörpern ist mindestens einer der beiden Kernfaktoren grösser als 3. Dadurch wird eine mit der Verkürzung der Wendel beinahe linear gehende Verminderung der Wärmeleitungsverluste, also ebenfalls eine Erhöhung der Lichtausbeute bewirkt.
In der Tabelle sind als Beispiel für einige Lampen gemäss der Erfindung die Kernfaktoren und Wendellängen aufgeführt, wodurch ein Vergleich mit den Lampen älterer Bauart erleichtert wird. Fig. 4 zeigt einen nach der Erfindung hergestellten Leuchtkörper 5 für eine 40-Watt-Lampe mit einer Nennspannung von 110 Volt, in fabrikneuem Zustand, während Fig. 5 dieselbe Wendel nach 1000 Stunden Lebensdauer zeigt. Obgleich ausser den beiden Stromzuführungen 6 und 7 kein zusätzlicher Halter vorgesehen ist, ist das während des Betriebes erfolgende Durchsacken des Leuchtkörpers geringer als bei den mit Haltern ausgestatteten Lampen bisheriger Bauart.
Es wurden Lampen mit verringerter Halterzahl und Kernfaktoren von 2,5 bis 20 hergestellt, deren Leistungsaufnahme bei einer Nennspannung von 110 bzw. 220 Volt zwischen 15 und 200 Watt lag. Dabei
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ergab sich eine durchschnittliche Erhöhung des Lichtstromes um 6 % gegenüber den bisher üblichen Glühlampen gleicher Nennleistung.
Für manche Fälle ist es wünschenswert und durch die Erfindung nunmehr auch ermöglicht, den primären Kernfaktor grösser zu machen als den sekundären Kernfaktor, also das zur Zeit ausschliesslich be-
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als bei den bisherigen Glühlampen.
) Die vorliegende Erfindung gestattet demnach eine Verkleinerung des Kolbens, ohne dass die insbeson- dere durch die Art der Einschmelzungen und den Sockelkitt vorgegebene maximal zulässige Sockelrand- temperatur überschritten wird. Vorzugsweise wird der Kolben, der erfindungsgemäss mit verringerter Hal- terzahl hergestellten Lampe soweit verkleinert, dass die Sockelrandtemperatur etwa den gleichen Wert annimmt, wie bei der mit mehr Haltem ausgestatteten Lampe desselben Typs.
Unter Lampen gleichen 'Typs sind hiebei solche Lampen zu verstehen, die sich nur durch die erfindungsgemässen Massnahmen -
Verringerung der Halterzahl und Verkleinerung des Kolbens-unterscheiden, bei denen aber alle andern
Parameter, insbesondere Wattzahl, Form des Kolbens, Art der Einschmelzung und Zusammensetzung des
Sockelkittes gleich bleiben.
Überraschenderweise konnte bei den neuen Lampen gemäss der Erfindung erreicht werden, dass im Vergleich zu den bisherigen Lampen keine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Leucht- körpers auftritt, sondern diese sogar teilweise verbessert wurden. Bei der Herstellung der Lampen sind al- lerdings einige Vorsichtsmassregeln zu beachten, die in erster Linie eine besondere Reinheit des Kolben- inneren gewährleisten dürften oder zumindest die Abwesenheit bestimmter, für den hocherhitzte Leucht- körper offensichtlich schädlicher Stoffe bewirken. Untersuchungen ergaben, dass hauptsächlich die Anwe- senheit von Sauerstoffspuren in der fertigen Lampe oder während des ersten Hochbrennens und der dabei erfolgenden Rekristallisation des Wolframs einen sehr nachteiligen Einfluss auf die mechanischen Eigen- schaften des Leuchtkörpers ausübt.
Aus Gründen der Maschinentechnik hat man das Verfahren zur Her- stellung von Glühlampen immer in mehreren Stufen geführt, zwischen denen die einzelnen Bauteile der
Lampe immer wieder abkühlen konnten und mit Luft in Berührung kamen. Bei der Herstellung der Lam- pen gemäss der Erfindung geschieht deshalb das Hochbrennen des Leuchtkörpers auf eine die Betriebstem- peratur übersteigende Temperatur in einer aus Wasserstoff bestehenden oder neben inerten Gasen wie
Stickstoff oder Argon auch Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre. Dadurch ist die Gewähr gegeben, dass der auf der Oberfläche des Leuchtkörpers absorbierte Sauerstoff als Wasserdampf entfernt wird.
Vorteil- haft wird das Hochbrennen erst durchgeführt, nachdem der Leuchtkörper auf den Fuss montiert worden ist, da eine nachträgliche Montage wegen der veränderten mechanischen Eigenschaften des Leuchtkörpers auf
Schwierigkeiten stösst. Das Verfahren ist so zu führen, dass der Leuchtkörper nach dem Hochbrennen in
Wasserstoff nicht mehr in Berührung mit sauerstoffhaltigem Gas kommt. Wesentlich ist ferner, dass der
Kolben während des ganzen Herstellungsprozesses vom Einschmelzen des Fusses über das Gaseinlauen bis zum Verschliessen der Lampen keiner nennenswerten Abkühlung unterworfen wird.
Um einen Luftzutritt während des Transportes der Lampen auf dem Automaten zu verhindern, kann der Kolben entweder dauernd bis zum Gasfüllen an einer Pumpe angeschlossen bleiben oder durch laufendes Spülen von Sauer- stoff freigehalten werden. Einen schädlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Leuchtkör- pers scheint auch der bei den bisherigen Lampen als Getter benutzte Phosphor bewirkt zu haben. Dieser enthält nämlich immer Spuren von Verunreinigungen, welche ungünstige Wirkungen auf die mechani- schen Eigenschaften des Leuchtkörpers haben können. Es werden deshalb als Getter Stoffe verwendet, die sich mit einem wesentlich höheren Reinheitsgrad beschaffen lassen, vorzugsweise Zirkonium, etwa im
Gemisch mit Aluminium, welches auf die Stromzuführungsdrähte aufgebracht wird.
Nach diesen Verfahren wurden auf einem Rundlaufautomaten beispielsweise 40-Watt-Lampen für
Nennspannungen von 110 und 220 Volt hergestellt, deren Leuchtkörper keine zusätzliche Halterung oder bei 220 Volt nur einen Halter besitzt und sonst nur von den Stromzuführungen getragen wird und deren
Kaltstossfestigkeit im Falle der 220-Volt-Lampen derjenigen der bisherigen Lampen mit gehaltertem
Leuchtkörper entspricht, im Falle der 110-Volt-Lampen diese jedoch übertrifft. Im Dauerbetrieb ist eine
Vergrösserung des Durchhanges des Leuchtkörpers ebensowenig festzustellen, wie ein nachteiliger Einfluss auf die Lebensdauer. Es zeigte sich, dass für Leuchtkörper, die für weniger als 135 Volt bemessen sind, kein zusätzlicher Halter mehr, für Leuchtkörper für über 135 Volt höchstens 1 Halter nötig ist.
Das üblicherweise als Hauptbestandteil des Füllgase benutzte Argon enthält als Verunreinigung vor-
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zugsweise andere Edelgase, die nicht störend wirken. Unbedingt muss darauf geachtet werden, dass keine
Sauerstoffspuren im Kolben vorhanden sind, wohl aber darf Wasserstoff zugegen sein, der sogar ganz oder teilweise den meist vorhandenen Stickstoff ersetzen kann. Letzterer soll die zwischen den Enden des
Leuchtkörpers bestehende Neigung zur Bildung eines Lichtbogens unterdrücken. Vom Wasserstoff genügt jedoch eine viel kleinere Menge, um die Zündspannung des Gasgemisches zu erhöhen, so dass der durch das Argon-Wasserstoff-Gemisch verursachte Wärmeleitungsverlust trotz des guten Wärmeleitungsvermö- gens des Wasserstoffes nicht grösser ist als der in einem Argon-Stickstoff-Gemisch.
Bei einer 60-W-Glühlampe für 220 Volt mit nur einem Halterdraht nach der Erfindung ist das Volu- men des Kolbens bei gleicher Sockelrandtemperatur um etwa 25 % kleiner als bei einer mit zwei Haltern ausgestatteten Glühlampe gleichen Typs.
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TABELLE Doppelwendel-Glühlampen
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<tb> bisherige <SEP> Allgebrauchslampen <SEP> Allgebrauchslampen <SEP> nach <SEP> der <SEP> Erfindung
<tb> Kf <SEP> Kf <SEP> : <SEP> 1 <SEP> + <SEP> LE <SEP> (mm) <SEP> Kf1 <SEP> Kf2 <SEP> 1 <SEP> + <SEP> LE <SEP> (mm)
<tb> 110 <SEP> V <SEP> 1, <SEP> 84 <SEP> 2, <SEP> 23 <SEP> 13, <SEP> 3+7, <SEP> 3 <SEP> 7, <SEP> 8+6, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 40 <SEP> W <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 220 <SEP> V <SEP> 1,85 <SEP> 2,25 <SEP> 23,3 <SEP> + <SEP> 6,2 <SEP> 13,5 <SEP> + <SEP> 5,0
<tb> 110 <SEP> V <SEP> 1,90 <SEP> 2,16 <SEP> 15,3 <SEP> + <SEP> 7,8 <SEP> 8,0 <SEP> + <SEP> 6,0
<tb> 60 <SEP> W <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 220 <SEP> V <SEP> 1,78 <SEP> 2,36 <SEP> 27,2 <SEP> + <SEP> 6,9 <SEP> 14,5 <SEP> + <SEP> 6,0
<tb> 110 <SEP> V <SEP> 1, <SEP> 85 <SEP> 1, <SEP> 90 <SEP> 20, <SEP> 4 <SEP> + <SEP> 8,9 <SEP> 8,
8 <SEP> + <SEP> 6, <SEP> 0
<tb> 100 <SEP> W <SEP> 3,1 <SEP> 2,3
<tb> 220 <SEP> V <SEP> 1,94 <SEP> 2,18 <SEP> 30,3 <SEP> + <SEP> 7,0 <SEP> 16,6 <SEP> + <SEP> 6,0
<tb>
Kf primärer Kernfaktor Kf2 sekundärer Kernfaktor, 1 Länge des gewendelten Teiles des Leuchtkörpert, LE Lange der nichtgewendelten Enden des Leuchtkärpers.