DE1002462B - Elektrische Lampe und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf mit anderen Lampen in Reihe schaltbare elektrische Glühlampen, wie sie z. B. für Dekorationszwecke verwendet werden und die man auch als Illuminationslampen bezeichnet; bei diesen Lampen sind die Glühfäden für den Betrieb mit einem Bruchteil der Netzspannung eingerichtet, und es werden jeweils mehrere dieser Lampen in Reihe geschaltet. Wenn bei einer solchen in Reihe geschalteten Beleuchtungsanlage eine Lampe versagt, erlöschen auch sämtliche anderen Lampen der Anlage. Bezüglich solcher Lampen wurden bereits verschiedene Anordnungen vorgeschlagen, wobei der Glühfaden durch Mittel überbrückt wird, die normalerweise elektrisch nichtleitend oder im wesentlichen nichtleitend sind, die jedoch leitend werden, wenn die Spannung zwischen den Enden des Glühfadens bei dessen Zerstörung ansteigt, wobei dann im wesentlichen die ganze Netzspannung an den durchgebrannten Glühfaden angelegt wird.

Elektrische Lampen der bezeichneten Art werden bisher allgemein so ausgeführt, daß sich die Unterstützungsdrähte für den Glühfaden unmittelbar durch die Glashülle der Lampe erstrecken, um die elektrischen Anschlüsse herzustellen, wobei der übliche zusammengedrückte Fuß fortfällt und wobei die Stützdrähte in der Nähe des Glühfadens durch eine um die Stützdrähte herumgeschmolzene Glasperle in ihrer gegenseitigen Lage gehalten werden.

Es sind zu diesem Zweck besondere Isolierstücke bekanntgeworden, in welche die Zuleitungsdrähte für die Lampe durch mit den Leitern in Kontakt kommende Schrauben festgeklemmt werden, die ihrerseits durch eine Wendel aus geeignetem Widerstandsdraht miteinander und die Glühwendel überbrückend verbunden sind. In einem anderen Fall werden solche Parallel- oder Ersatzwiderstände aus einer sehr großen Anzahl lose aneinander anliegender Teilchen aus Aluminium oder einem Aluminium enthaltenden Gemenge hergestellt, welche mit einem Bindemittel in einer eine Luftmenge zum Oxydieren der Teilchen enthaltenden Kammer des Lampenfußes zwischen den Leitern angebracht sind. Diese bekannten Überbrückungswiderstände haben den Nachteil, daß sie entweder wie im ersten Fall einer gesonderten Haltevorrichtung oder wieder eines an der Glühlampe vorgesehenen Quetschfußes bedürfen.

Für Glühlampen ohne Quetschfuß sind Kurzschließer bekannt, die aus einer Mischung aus Eisenpulver, Kryolith und Natriumsilikat bestehen. Diese Widerstandsbrücken bedürfen jedoch einer Stützung und sind deshalb auf der Unterseite der als Abstandhalter für die Stützdrähte der Glühwendel dienenden Glasperle aufgebracht. Es ist aber auch bereits bekannt, die Widerstandsbrücke zugleich als Abstand-Elektrische Lampe
und Verfahren zu deren Herstellung

Anmelder:

Metropolitan-Vickers Electrical Company Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dr. E. v. Pechmann, Patentanwälte,

München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 3. Juli 1953

George Richard Anteil, Edinburgh (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

halter für die im Innern der Glühlampe befindlichen Stützdrähte zu verwenden. Hierbei werden Aluminiumstreifen verwendet, die um die Stützdrähte herumgelegt und zusammengequetscht sind. Die Berührungsstelle der Streifen mit den Stützdrähten ist isoliert, indem das Aluminium eine Oxydschicht aufweist. Die Herstellung dieser Glühlampen ist jedoch nicht wirtschaftlich, da bei dem Zusammenquetschen häufig die isolierende Schicht durchstoßen und die Lampe unbrauchbar wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Glühlampe der zuletzt beschriebenen Art zu schaffen.

Die Glühlampe nach der Erfindung weist als Widerstandsbrücke einen aus einer Mischung von pulverförmigem Kuprooxyd und pulverförmigem Glas kugelförmig oder nahezu kugelförmig zusammengeschmolzenen Körper auf, der die Stützdrähte des Glühfadens über einen Teil ihrer Länge fest in sich aufnimmt.

Zwar ist die Verwendung von Kupferasche in Verbindung mit Braunstein bei der Herstellung von Schutzwiderständen gegen Wanderwellen seit langem bekannt. Jedoch sind die Aufgabe und das Anwendungsgebiet dieser Widerstände von denen der Erfindung sehr verschieden und die bekannte Masse auch nicht geeignet, als Stützmaterial für die Stützdrähte einer Glühlampe zu dienen.

In manchen Fällen, in denen die hohen Temperaturen der Glühwendel die Eigenschaften der Widerstandsperle beeinträchtigen würden, können die Stütz-

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drähte für dien Glühfaden zwischen sich zusätzlich eine Glasperle tragen, die sich näher dem Glühfaden befindet als die halbleitende Widerstandsperle, so daß sie diese gegen die von dem Glühfaden herrührende Wärme abschirmt. In der Praxis wird die Betriebstemperatur der Perle im aHgemeinen dadurch begrenzt sein, daß die Spannung, bei welcher die Perle Strom durchläßt, gewöhnlich, mit zunehmender Betriebstemperatur der Perle zurückgeht.

parallele Stützdrähte 2 getragen wird, die im wesentlichen längs der Hauptachse eines bei 3 teilweise dargestellten Glaskolbens verlaufen, wobei die nicht mit dem Glühfaden verbundenen Enden 2^a der Drähte 2 S voneinander weg gebogen sind und sich durch einen Fortsatz 4 des Kolbens 3 hindurch erstrecken. In bestimmten Fällen können sich die Enden 2" auch durch die Hauptwand des Glaskolbens 3 erstrecken. In der Nähe des Glühfadens 1 ist auf den Stützdrähten eine

Die Anordnung der Halbleiterperle innerhalb des io halbleitende Perle 5 der obenerwähnten Zusammen-

Glaskolbens der Lampe;verringert die Feuersgefahr setzung vorgesehen.

für den Fall, daß die Perle leitend wird, und schützt Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 befindet

außerdem die Perle gegen Verschmutzen. sich die halbleitende Perle 5 in einem größeren Ab-

■■ Das Gewichtsverhältnis- zwischen Kuprooxyd und stand von dem Glühfaden als in dem Ausfüh-rungs-

Glas richtet sich nach der Dichte des verwendeten 15 beispiel nach Fig. 1, und zur Lagebestimmung der

Glases und muß in geeigneter Weise gewählt werden, oberen Enden der Drähte 2 in der Nähe des Glüh-

um zu verhindern, daß die Perle plastisch wird, nach- fadens 1 dient eine Glasperle 6 von bekannter nor-

dem sie leitend geworden ist. Brauchbare Werte dieses maler Zusammensetzung. Bei diesem abgeänderten

Gewichtsverhältnisses liegen zwischen 1 : 1 für ein Ausführungsbei-spiel wird die halbleitende Perle 5

schweres Bleiglas und weniger als 2:1 für leichtere 20 durch die Perle 6 gegen die von dem Glühfaden ab-

Glassorten, wie z. B. Borsilikatgläser. Bei einem höhe- gestrahlte Wärme abgeschirmt. Die Anordnung nach

ren Anteil an Glas ergibt sich nach dem Leitend- Fig. 2 wird daher insbesondere dann angewendet,

werden der Perle eine gewisse Flüssigkeit des Mate- wenn die abgestrahlte Wärme bei einer Anordnung

rials. Der Gewichtsanteil und die Art des verwendeten nach Fig. 1 zu einer übermäßig hohen Betriebstempe-

Glases richten sich nach dem anzuwendenden Her- 25 ratur der balbleitenden Perle führen würde. Auf Grund

stellungsverfahren. In diesem Zusammenhang sei er- einer Untersuchung des Verhaltens der Perlen kann

wähnt, daß die in der Perle vorzusehende Glasmenge festgestellt werden, daß die geeignete obere Grenze

um so größer sein muß, je niedriger die Temperatur der Betriebstemperatur bei 200° C liegt.

ist, bei welcher die Perlen geformt werden sollen. Zwar lassen sich die Lampen bei Reihenschaltung

Es hat sich auch als zweckmäßig erwiesen, das 30 in jeder beliebigen Anzahl verwenden, jedoch wird

Material in Form eines kleinen Bundes auszubilden, ihre Arbeitsweise im folgenden an einer Anordnung be-

den man über die Glühfadenstützdrähte schiebt und schrieben, die zwölf Lampen umfaßt, welche aus einem

an deren Umfang mittels einer Gasflamme fest- 240-Volt-Netz gespeist werden. Beim Bruch eines

schmilzt; ferner ist es möglich, ein Gemisch aus Glas- Glühfadens wird die volle Netzspannung an die halb-

pulver und Kuprooxyd oder ein kleines Kügelchen 35 leitende Perle der betreffenden Lampe angelegt, so

aus den gleichen Stoffen in einen Träger aus Glas ein- daß die Perle leitend wird und den normalen Glüh-

' zubringen, den man vorher auf die Stützdrähte auf- fadenstrom durchläßt. Es hat sich gezeigt, daß die

geschoben hat, woraufhin man das Glas durch Er- Perle Ströme von über 0,4 Ampere ohne weiteres

hitzen und Schmelzen derart verformt, daß es das durchläßt und daß die Spannung an der Perle nor-

genannte Material im wesentlichen umschließt. Zum 40 malerweise in einem Bereich zwischen 0 und 15 Volt

Erhitzen der Perle können beliebige geeignete Mittel, liegt.

z. B. Gasflammen, verwendet werden. Bei der Her- Wenn die Perle heiß ist, wird sie beim Anlegen der stellung der Perle, insbesondere dann, wenn diese aus vollen Netzspannung schnell leitend; ist die Perle dem in einen Träger aus Glas eingebrachten zusam- jedoch kalt, kann das Leitendwerden eine erhebliche mengesetzten Material hergestellt werden soll, bringt 45 Zeit, beispielsweise in der Größenordnung von 1 Miman dieses Material vorzugsweise dadurch zum nute, beanspruchen. Bei dem hier beschriebenen Bei-Schmelzen, daß man einen elektrischen Strom hin- spiel sind die Perlen so ausgeführt, daß sie in heißem durchleitet, während die Perle heiß ist. Auf diese Zustand bei Spannungen von 40 Volt und darüber Weise läßt sich die Temperatur, auf welche man die leitend werden und in kaltem Zustand bei einer Span-Perle erhitzen muß, herabsetzen. Unmittelbar nach 50 nung von weniger als 200 Volt.

der Ausbildung der Perle kann man diese durch einen Es wird vermutet, daß die Wirkungsweise der er-Gasstrom abkühlen, der aus Stickstoff oder einem findungsgemäßen Anordnung darauf beruht, daß das anderen inerten Gas besteht. Leitendwerden der Perle zunächst durch eine Herab-Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema- setzung des Widerstandes infolge des Spannungstischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbei- 55 anstieges bewirkt wird und der Widerstand darauf spielen näher erläutert. infolge des beim Hindurchfließen von Strom erzeug-Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab ein Ausfüh- ten Temperaturanstieges weiter abnimmt, mit dem rungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Dar- Ergebnis, daß wiederum ein stärkerer Strom fließen stellung; kann, was zu einer thermischen Instabilität führt. Die Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnelnde Darstellung und 60 Vorgänge sind aber sicher noch komplizierter, da verzeigt ein abgeändertes Aüsführungsbeispiel; mutlich außerdem noch Gleichrichtereffekte zwischen Fig. 3 ist eine perspektivische Schnittdarstellung in den Teilchen des Kuprooxyds oder zwischen den einem gegenüber den Fig. 1 und 2 noch vergrößerten Oxydteilchen und den Glühfadenstützdrähten aufMaßstab und zeigt die Perle in einem Zwischen- treten. Schließlich können noch bei den höheren Temstadium eines zu deren Herstellung geeigneten Ver- 65 peraturen eintretende chemische Veränderungen eine fahrens; Rolle spielen. In manchen Fällen ist der Widerstand Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch eine in ihre der Perle nach dem Leitendwerden vernachlässigbar endgültige Form gebrachte Perle nach Fig. 3. klein, d. h. daß sich in diesen Fällen wahrscheinlich Fig. 1 zeigt eine Lampe von im übrigen bekannter eine aus Kupfer bestehende Brücke zwischen den Ausführung, bei welcher ein Glühfaden! durch zwei 70 Stützdrähten gebildet hat.

Für die Erfindung ist die genaue Theorie über die sich abspielenden Vorgänge jedoch ohne Bedeutung. Bei einem gegenwärtig gebräuchlichen Verfahren zum Ausbilden der normalen Stützperlen für die Glühfaden benutzt man eine Maschine, bei der die beiden Glühfadenstützdrähte für eine Lampe in entspannvorrichtung festgehalten werden, die an einem umlaufenden Tisch befestigt ist. Die Drähte werden in der Spannvorrichtung auf die gewünschte Länge zugeschnitten, woraufhin der Tisch um einen kleinen Winkel gedreht wird; bei der dann erreichten Stellung wird ein Bund aus Glas auf die Drähte aufgebracht. Beim Weiterdrehen des Tisches bewegt sich dieser Bund durch mehrere, z. B. sechs Gasflammen, durch die der Bund geschmolzen wird, so daß sich die Perle ausbildet.

Die erfindungsgemäßen Perlen lassen sich leicht mittels eines Verfahrens und einer Maschine ähnlich der soeben, gegebenen Beschreibung herstellen. Mit anderen Worten, man kann einen Bund aus dem zusammengesetzten Material um die Glühfadenunterstützungsdrähte herumlegen und ihn danach zum Schmelzen bringen, oder man kann nach dem bereits angedeuteten alternativen Verfahren einen Glasträger an den Unterstützungsdrähten anbringen und diesen mit einem Kern versehen, der aus einem Gemisch aus Glaspulver und Kuprooxyd besteht, oder man bringt ein Kügelchen aus diesem Gemisch in den Träger ein, um so den Kern herzustellen.

Dieses Stadium der Herstellung der Perle ist in Fig. 3 wiedergegeben, in welcher der Bund aus Glas bei 7 angedeutet ist; das Teil 7 umgibt die Glühfadenunterstützungsdrähte 2, und der Kern aus Kuprooxyd und Glas ist bei 8 angedeutet.

Hierauf erhitzt man den Bund bzw. Ring 7 und den Kern 8 mit Hilfe der Gasflammen, und zu einem vorbestimmten Zeitpunkt während der Erhitzung führt man dem heißen Material bei 8 durch die Drähte 2 einen Strom geeigneter Stärke zu, der ausreicht, um das Kernmaterial zum Schmelzen zu bringen. Bei einem praktisch durchgeführten Verfahren erwies sich z. B. ein Strom von etwa 1 Ampere, den man etwa 1 bis 2 Sekunden lang fließen ließ, als geeignet; dieser Strom wurde hierbei dadurch erzielt, daß man an die Perle über einen in Reihe geschalteten Widerstand von rund 20 Ohm eine Wechselspannung von etwa 30 Volt anlegte. Nach dem Schmelzen wird die Perle in einem Stickstoffstrahl abgekühlt. Bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren kann man mit Gasflammen von verhältnismäßig niedriger Temperatur arbeiten, wodurch sich die Gefahr des Schmelzens oder Verbrennens der Glühfadenunterstützungsdrähte 2 verringert. Die endgültige Form der Perle ist in Fig. 4 dargestellt; hier hat der Glasring die bei 7" angedeutete Form angenommen, so daß das halbleitende Material, welches die bei 8^a gezeigte Kugelform angenommen hat, im wesentlichen eingeschlossen ist.

Nach Fertigstellung der Perle wird auf diese vorzugsweise an der in Fig. 4 bei 9 angedeuteten Stelle eine kleine Menge von Kohlenstaub bzw. Graphit aufgebracht, und zwar entweder durch Aufspritzen einer Graphitschicht mittels des zum Abkühlen dienenden StickstofFstrahls oder durch Auftragen einer sehr dünnen Aufschwemmung von kolloidalem Graphit. Die Graphitschicht erleichtert das Leitendwerden der halbleitenden Perle beim Durchbrennen des Glühfadens. Die Menge des aufgebrachten Graphits ist keine kritische Größe; jedoch soll der Film nicht so dick sein, daß er während des normalen Betriebs einen merklichen Strom durchläßt.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. In Reihe mit anderen Lampen schaltbare elektrische Glühlampe, insbesondere für Illuminationszwecke, mit einem in ihrem Innern befindlichen, durch Stützdrähte des Glühfadens getragenen Glied, welches Halbleitereigenschaften besitzt und bei normaler Betriebsspannung an den Stützdrähten nur einen schwachen bzw. vernachlässigbar kleinen Strom durchläßt, jedoch dann, wenn an den Stützdrähten die an der Reihe der hintereinandergeschalteten Lampen liegende Betriebsspannung wirkt, einen erheblichen Strom durchläßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitereigenschaften besitzende Glied ein aus einer Mischung von pulverförmigem Kuprooxyd und pulverförmigem Glas zu einer Kugelform oder annähernd Kugelform zusammengeschmolzener, die Stützdrähte des Glühfadens über einen Teil ihrer Länge fest in sich aufnehmender Körper ist.

   2. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützdrähte für den Glühfaden zwischen sich zusätzlich eine Glasperle tragen, die auf den Stützdrähten sitzt und sich näher an dem Glühfaden befindet als die halbleitende Perle, derart, daß sie die halbleitende Perle gegenüber der von dem Glühfaden herrührenden Wärme abschirmt.

   3. Glühlampe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der halbleitenden Perle eine dünne Schicht aus Kohlenstoff aufgebracht ist.

   4. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Glühlampe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende Material in einen vorher auf den Stützdrähten angebrachten Träger aus Glas eingepreßt wird und daß dieser Träger nach dem Einpressen des halbleitenden Materials erhitzt und geschmolzen wird, um das halbleitende Material im wesentlichen zu umschließen.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 327 177, 471 660, 471, 580 226, 850 916, 871 178; Deutsche Patentanmeldungen A 11926 VIIIb/21c

   (Patent Nr. 896 386), R 2191 VIIIb/21c (Patent Nr. 902 272), ρ 52043 VIIIb/21cD (Patent Nr.

   798);

   österreichische Patentschrift Nr. 166 386.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 770/316 2.57