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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Glühlampe,
insbesondere eine Halogenglühlampe
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Die
DE 296 20 098 U1 offenbart
eine Halogenglühlampe,
bei der ein Leuchtkörper
in Form einer Wendel in einem Lampengefäß oder Kolben aufgenommen ist.
Das Lampengefäß ist einseitig
mit einer Quetschung abgedichtet, durch die eine Stromzuführungsanordnung
für die
Wendel hindurchgeführt
ist. Eine derartige Lampe wird im Mittelvolt- und Hochvoltbereich
betrieben, wobei es aufgrund der hohen Betriebsspannung zu einer
Bogenentladung zwischen zwei benachbart liegenden Stromzuführungen
der Stromzuführungsanordnung
kommen kann. Dieser Lichtbogen entsteht u. a. durch einen Kurzschluß zwischen
Wendelteilen, der beispielsweise durch Berühren zweier Wendelschenkel
(hauptsächlich
bei U- oder V-förmig
gebogenen Leuchtkörpern) oder
Bruch des Wendeldrahts jeweils im Lampenbetrieb hervorgerufen werden
kann. Zum Ende der Lebensdauer einer derartigen Halogenglühlampe hin können sich
an den Wendeln kritische dünne
Stellen (hot spots) ausbilden, die insbesondere beim Einschaltvorgang
durchbrennen. Durch das teilweise Abbrennen des Wendelmaterials
entsteht insbesondere oberhalb der Quetschung ein Lichtbogen zwischen
den beiden Stromzuführungen.
Durch den Kurzschlußstrom
können
derart hohe Temperaturen in der Quetschung auftreten, daß die Lampe
explodiert.
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Um
eine derartige thermische Überlastung der
Quetschung zu verhindern, wird in der
DE 296 20 098 U1 vorgeschlagen,
zumindest einen Teilbereich einer inneren Stromzuführung mit
vergleichsweise geringem Querschnitt auszuführen und nahezu vollständig in
die Quetschung einzubetten.
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Beim
Auftreten eines Kurzschlußstromes verdampft
ein Teil des Drahtmaterials innerhalb der Quetschung und es entsteht
eine freie Kapillare, entlang der die Entladung zunächst weiter
brennt. Ab einer effektiven Länge
der freien Kapillare kommt der Entladungsbogen sehr schnell von
selbst zum Erlöschen.
Eine derartige Form einer Sicherung wird auch als inhärente Sicherung
bezeichnet. Es zeigte sich, daß es
in manchen Anwendungsfällen
nicht möglich
ist, den Durchmesser der Stromzuführung so gering zu wählen, daß er den
Vorgaben der
DE 296 20
098 U1 entspricht, so daß weitere Sicherungsvorkehrungen
getroffen werden müssen.
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In
der US-PS 4 132 922 ist eine Sicherung gezeigt, bei der die Stromzuführung über einen
U-förmigen
Schmelzdrahtbereich erfolgt, dessen Endabschnitte in die Quetschung
eingebettet sind und dessen Mittelteil in den Innenraum des Kolbens
vorsteht. Dieser U-förmige
Schmelzdrahtbereich erfordert das Einsetzen einer eigenen Dichttungsfolie
in die Quetschung, so daß aufgrund
der zusätzlichen Bauelemente
der verfahrens- und vorrichtungstechnische Aufwand zur Fertigung
der Halogenlampe relativ groß ist.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster
DE
91 02 566 U1 zeigt eine Sicherung, bei der die Stromzuführungen
durch einfach gewendelte Abschnitte gebildet sind, die in die Quetschung
derart eingebettet sind, daß der
von der Wendel umgriffene Raum als schlauchartiger Hohlraum verbleibt,
der beim Aufreten eines Lichtbogens als Auslaßkanal wirkt. Eine derartige
inhärente
Sicherung ist nur mit großem
verfahrenstechnischen Aufwand herstellbar.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glühlampe, insbesondere eine Halogenglühlampe zu
schaffen, die mit hoher Betriebssicherheit betrieben werden kann
und auf einfache Weise herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Glühlampe ist
insbesondere für
den Betrieb im Mittel- und
Hochvoltbereich vorgesehen und hat einen Kolben, in dessen Innenraum
ein Leuchtkörper
aufgenommen ist. Der Innenraum ist durch eine Quetschdichtung abgedichtet,
durch die eine Stromzuführung
für die
Leuchtkörper
geführt
ist. Diese Stromzuführung
hat einen gewendelten Stromzuführungsabschnitt,
der im wesentlichen in der Quetschung eingebettet ist und der einen
Einsteckkern umgreift, dessen Länge
an die Länge
des Stromzuführungsabschnitts
angepasst ist. Zusätzlich
wird eine bevorzugt im Lampensockel untergebrachte Vorsicherung
verwandt.
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Es
zeigte sich, daß mit
dieser Konstruktion auch bei der Verwendung von Wendeldrähten mit vergleichsweise
großem
Durchmesser eine thermische Überhitzung
der Quetschung und damit ein Lampenplatzen verhindert werden kann.
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Ein
zuverlässiges
Ansprechen der Vorsicherung ist gewährleistet, da sich aufgrund
der gewendelten und mit Einsteckkernen versehenen Stromzuführungsabschnitte
ein Lichtbogen hoher Stromstärke
ausbildet, so daß die
Vorsicherung hinreichend schnell anspricht und die Glühlampe vor
Lampenplatzern schützt.
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Es
zeigte sich, daß dieses
Ausführungsbeispiel
besonders vorteilhaft bei Glühlampenkonstruktionen
einsetzbar ist, bei denen es erforderlich ist. die Stromzuführungen
und den als Wendel ausgeführten Leuchtkörper mit
einem Draht mit vergleichsweise großem Durchmesser auszubilden.
Dies ist etwa dann der Fall, wenn bei Lampen in Noppentechnik, bei
denen der Leuchtkörper
durch Haltenoppen des Kolbens lagefixiert ist, die Wendel auf eine
vergleichsweise hohe Leistung (typischerweise > 150W ) ausgelegt wird und daher aus Wolframdrähten großen Durchmessers
gefertigt wird. Diese Noppentechnik ist in der
EP 0 466 460 B1 der Anmelderin
beschrieben. Wird in diesem Fall bei Verwendung von Wolframdrähten großen Durchmessers – wie sonst bei
Verwendung der Noppentechnik üblich – das Wendelende
aus Primärgewickel
direkt auf die Moybdän-Einschmelzfolie
aufgeschweißt,
so kann die Betriebssicherheit der Lampe nicht mehr durch den eingangs
beschriebenen inhärenten
Sicherungseffekt gewährleistet
werden. Wird dann eine derartige Lampe zusammen mit einer Vorsicherung
betrieben, so kann es in der Zeit bis zum bis zum Ansprechen der Vorsicherung
bereits zum Lampenplatzen kommen. Dieses Problem läßt sich
auch nicht durch Wahl einer empfindlicheren Vorsicherung lösen, da
diese dann durch den regulären
Lampenstrom zu hoch belastet wird und damit die Gefahr eines vorzeitigen
Lampenausfalls durch Versagen der durch den regulären Lampenstrom überlasteten
Vorsicherung besteht. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, die Vorsicherung
vergleichsweise unempfindlich auszuführen, so daß deren Beschädigung ausgeschlossen ist.
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Die
mechanische Verbindung zwischen der Wendel des Stromzuführungsabschnittes
und dem darin eingesteckten Einsteckkern erfolgt vorzugsweise durch
Andrücken
des Wendels in Radialrichtung.
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Es
zeigte sich, daß für die Wendel
und den Einsteckkern das gleiche Material, vorzugsweise Wolfram,
verwendet werden kann.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Leuchtkörper
als eine Wendel ausgeführt,
die U- oder V-förmig
gebogen ist und an deren Schenkel jeweils ein oder zwei Wendelabschnitte
ausgebildet sind. Diese Wendelabschnitte können als Doppelwendel ausgeführt sein,
wobei vorzugsweise der Übergangsbereich
zu dem als Primärgewickel
ausgeführten,
mit einem Einsteckkern versehenen Stromzuführungsabschnitt ungewendelt ausgebildet
ist.
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Die
Herstellung des Leuchtkörpers
ist besonders einfach, wenn die Wendelabschnitte und die Stromzuführungsabschnitte
einstückig
ausgeführt sind.
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Das
Lampengefäß kann in
einem Außenkolben
aufgenommen sein, der von einem Schraubsockel getragen wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Kolbens einer
Halogenglühlampe;
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2 einen
Stromzuführungsabschnitt
der Halogenglühlampe
aus 1 und
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3 ein
Ausführungsbeispiel
einer kompletten Halogenglühlampe
mit einer im Schraubsockel integrierten Vorsicherung.
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Bevorzugte Ausführungen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer Halogenglühlampe 1 für Allgemeinbeleuchtungszwecke, die
insbesondere im NV- und MV-Bereich eingesetzt werden kann.
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Die
Halogenglühlampe 1 hat
einen Kolben 2, der aus Quarzglas hergestellt ist. An einem
Endabschnitt des Kolbens 2 ist eine Kuppe 4 ausgeformt,
die mittig einen Pumpstengelansatz 6 trägt. An diesem wird bei der
Fertigung der Halogenglühlampe 1 ein
Pumprohr angesetzt, durch das das Innere des Kolbens 8 evakuiert
und mit einem Halogene enthaltenden Füllgas gefüllt wird. Nach dem Befüllen wird das
Pumprohr entfernt und der Pumpstengelansatz 6 zugeschmolzen.
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An
dem von der Kuppe 4 entfernten Endabschnitt des Kolbens 2 ist
eine Quetschdichtung 8 ausgebildet, über die ein Innenraum 10 des
Kolbens 2 abgedichtet ist.
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Im
Innenraum 10 ist ein Leuchtkörper 12 (gestrichelt
in 1) aufgenommen, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel
etwa U-förmig
gebogen ist, wobei an jedem U-Schenkel zwei Wendelabschnitte 14, 16; 18, 19 aus
Doppelgewickel ausgebildet sind. Die beiden Wendelabschnitte 14, 16; 18, 19 jedes
U-Schenkels sind über
ein Verbindungsteil 20 bzw. 22 und die beiden
in der 1 oben liegenden Wendelabschnitte 14, 19 über ein
etwa horizontal verlaufendes Verbindungsteil 24 miteinander
verbunden. Die beiden zur Quetschdichtung 8 benachbarten
Wendelabschnitte 16, 18 gehen in kurze Abschnitte über, die
als innere Stromzuführungen 26, 28 wirken.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Verbindungsteile 20, 22; 24 ungewendelt
ausgeführt,
die inneren Stromzuführungen 26, 28 sind
zumindest zur Quetschung hin ungewendelt gefertigt, wobei diese,
die Verbindungsteile 20, 22, 24 sowie die
Wendelabschnitte 14, 16, 18 und 19 einstückig aus
dem gleichen Wendeldraht hergestellt sind.
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Die
umgewendelten inneren Stromzuführungen 26, 28 gehen
jeweils in Stromzuführungsabschnitte 30, 32 über, die
ebenfalls einstückig
mit dem Leuchtkörper 12 aus
dem Wendeldraht hergestellt sind. Erfindungsgemäß sind diese Stromzuführungsabschnitte 30, 32 mit
dem überwiegenden
Teil ihrer Länge
in die Quetschdichtung 8 eingebettet und tauchen mit vergleichsweise
kurzen Endabschnitten beispielsweise ca. 1-2mm, in den Innenraum 10 des
Kolbens 2 ein.
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Die
Lagefixierung des vorbeschriebenen Leuchtkörpers
12 erfolgt beim
dargestellten Ausführungsbeispiel
durch die sogenannte Noppentechnik, bei der durch Verformung des
Glaskolbens
2 Glasstege oder Haltenoppen
34,
36.
38 gebildet
werden, die sich paarweise diametral zueinander radial nach innen
zu den Verbindungsteilen
20,
22,
24 erstrecken und
dabei so ausgebildet sind, daß die
Verbindungsteile
20,
22,
24 zwischen
den Haltenoppen festgeklemmt werden, so daß der Leuchtkörper
12 zuverlässig innerhalb
des Innenraums
10 gehalten ist. Diese Technik ist in der
eingangs genannten
EP
0 446 460 B1 detailliert beschrieben, so daß weitere
Ausführungen
entbehrlich sind.
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Die
Auslegung der Wendel auf eine vergleichsweise hohe Leistungsaufnahme
erfordertes, daß der
Wendeldraht vergleichsweise stark ausgeführt werden muß, so daß die beim
eingangs beschriebenen Stand der Technik verwendete inhärente Sicherung
nicht oder zumindest nur mit verringerter Betriebssicherheit wirksam
ist, so daß es
beim Auftreten eines Lichtbogens zu einer Überhitzung und zu einem Explodieren
der Quetschdichtung 8 kommen könnte. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Lösung durch
die besondere Ausgestaltung der beiden Stromzuführungsabschnitte 30, 32 bei
gleichzeitigem Gebrauch von Vorsicherungen vermieden. Die Stromzuführungen 30, 32 werden
anhand 2 erläutert.
Diese Figur zeigt denjenigen Endabschnitt des Leuchtkörpers 12,
der im schraffierten Bereich der 1 angeordnet
ist. Demgemäß ist bei
diesem Ausführungsbeispiel
die innere Stromzuführung 26 unge wendelt
ausgebildet und geht in den Stromzuführungsabschnitt 32 über, der
durch ein Erstgewendel 40 gebildet ist. Dieses ist beispielsweise
mit der gleichen Steigung wie das Erstgewendel der insgesamt doppelt
verwendelten Wendelabschnitte 14, 16, 18, 19 ausgeführt. Selbstverständlich kann
auch eine andere Steigung gewählt
werden.
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In
dem vom Erstgewendel 40 umgriffenen Raum ist ein Einsteckkern 42 eingesetzt,
der bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
aus dem gleichen Material wie der Leuchtkörper 12, d.h. aus
Wolfram besteht. Die Verbindung zwischen dem Einsteckkern 42 und
dem Erstgewendel 40 erfolgt durch Andrücken des Wendels im mittleren
Bereich 44 in Radialrichtung an den Außenumfang des Einsteckkerns,
wobei die Verformung vorzugsweise im warmen Zustand des Erstgewendels 40 erfolgt.
Wie weiterhin 2 entnehmbar ist, endet das
Erstgewendel 40 knapp oberhalb des in 2 unten
liegenden Endabschnitts des Einsteckkerns 42.
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Die
derart ausgebildeten Stromzuführungsabschnitte 30, 32 sind
mit ihrem überwiegenden
Längenanteil
in die Quetschdichtung 8 eingebettet und dort mit einer
Dichtungsfolie 46 bzw. 48 aus Molybdän verschweißt. Die
in 1 unten liegenden Endabschnitte der beiden Dichtungsfolien 46, 48 sind mit
Kontaktstiften 49, 51 verschweißt, deren
Endabschnitte aus der Quetschdichtung 8 vorstehen.
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Die
Halogen-Brenner 1 ist mit einer Vorsicherung ausgeführt, wie
am Beispiel einer kompletten Lampe in 3 dargestellt.
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3 zeigt
die vollständige
Halogenlampe, bei dem die zuvor beschriebene Halogenglühlampe 1 in
einen Außenkolben 50 eingesetzt
ist, der von einem Schraubsockel 52 getragen wird. Dieser
hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Keramikkörper 54,
an dessen Stützflansch 56 der
Außenkolben 50 abgestützt und
in den die Glühlampe 1 eingesetzt
ist. Der Stützflansch 56 trägt des weiteren eine
Gewindehülse 58 des
Schraubsockels 52. An dieser Gewindehülse 58 und am Stützflansch 56 sind Kontaktflächen 60, 62 ausgebildet,
die über
Zuleitungsdrähte 64, 66 mit
dem zugeordneten Kontaktstift 49 bzw. 51 verbunden
sind. Als Verbindung zwischen den Kontaktstiften 49, 51 und
den Kontaktflächen 60, 62 ist
beim dargestellten Ausführungsbeispiel
jeweils eine Vorsicherung 68, 70 montiert, Diese Vorsicherung
besteht bevorzugt aus einem von einer Patrone aus Glas umschlossenen
Schmelzdraht sowie externen Zuleitungsdrähten zu der Glaspatrone. Die
Vorsicherung wird so ausgelegt ist, daß sie bei regulärem Lampenstrom
nicht "durchbrennt".
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Tritt
bei einer derartigen Konstruktion – beispielsweise beim Durchbrennen
des Leuchtkörpers 12 bei
Erreichen des Lebensdauerendes – ein
Lichtbogen auf, so verläuft
dieser bei der erfindungsgemäßen Lösung oberhalb
der Quetschdichtung 8 und aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung
der Stromzuführungsabschnitte 30, 32 mit
einer sehr hohen Stromstärke,
die zu einem äußerst schnellen
Ansprechen der Vorsicherung 68, 70 führt, so
daß die Stromzufuhr
unterbrochen und ein Platzen der Glühlampe 1 zuverlässig verhindert
wird. Ohne diese erfindungsgemäß ausgeführten Stromzuführungsabschnitte 30, 32 würde bei
einer in Noppentechnik ausgeführten
Lampe und der dabei benötigten Durchmesser
des für
den Leuchtkörper 12 verwendeten
Wolframdrahts die Vorsicherung 68, 70 so spät ansprechen,
daß es
zu einem Lampenplatzen kommen kann.
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Selbstverständlich kann
die Vorsicherung 68, 70 auch auf andere Weise
wie in 3 dargestellt ausgebildet werden. Die vorbeschriebenen Lampen
sind beispielsweise für
eine Leistungsaufnahme von 250 Watt bei einer Nennspannung von 230
Volt ausgelegt. Die geforderte Lebensdauer beträgt zumindest 2400 Stunden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Durchmesser des Einsteckkerns 42 2mm, die Länge 7,0mm,
die Länge des
Erstgewendels 40 beträgt
6,9mm und der Durchmesser des für
den Leuchtkörper 12 verwendeten Drahtes
beträgt
als Vormaterial 82 μm.
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Offenbart
ist eine Glühlampe 1,
insbesondere eine für
den Mittelvolt- und Hochvoltbereich vorgesehene Halogenglühlampe mit
einem Kolben 2, in dessen Innenraum 10 ein vorzugsweise
gewendelter Leuchtkörper 12 aufgenommen
ist. Dessen Stromzuführungen
sind durch eine Quetschdichtung 8 des Kolbens 2 geführt und
haben erfindungsgemäß gewendelte
Stromzuführungsabschnitte 30, 32,
die einen Einsteckkern 42 umgreifen. Der Glühlampe 1 ist eine
Vorsicherung 68, 70 zugeord net, die beim Auftreten
eines Lichtbogens großer
Stromstärke
anspricht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Leuchtkörper 12 mit
einstückig
am Kolben 2 ausgeführten
Haltenoppen 34, 36, 38 gehalten.