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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Elektrische Lampe mit Außenkolben gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Metallhalogenidlampen,
Quecksilber-Hochdruckentladungslampen, aber auch Halogenglühlampen
mit Außenkolben.
Der Innenkolben der Lampe ist mit Abdichtungsteilen zweiseitig verschlossen.
Der Außenkolben
ist an einer oder beiden Abdichtungsteilen befestigt.
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Aus
der EP-A 465 083 und der EP-A 588 602 ist bereits eine Elektrische
Lampe mit Außenkolben bekannt,
wobei diese Lampe einen Brenner aufweist, der von einem Außenkolben
umgeben ist, der am Abdichtungsteil befestigt ist. Zur besseren
Verbindung ist dabei am Abdichtungsteil insbesondere ein radialer
Wulst vorgesehen, auf dem das Ende des Außenkolben aufliegt und dort
mit dem Wulst verschmolzen ist.
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Andererseits
ist es beispielsweise aus der WO 95/32516 bekannt, einen Außenkolben
ohne jeglichen Wulst direkt auf das Abdichtungsteil aufzurollen.
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Aus
der US-B 6 790 115 ist eine gattungsgemäße Lampe bekannt, bei der auf
einer Seite eine Verlängerung
der Abdichtung des Entladungsgefäßes "geritzt" (scratched) wird
und daran der Außenkolben
befestigt wird.
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Nachteilig
an diesen Verbindungstechniken ist, dass die erzielte Festigkeit
der Verbindung zwischen Außenkolben
und Abdichtungsteil in jedem Fall zu wünschen übrig lässt. Ohne Wulst ist dafür außerdem ein
zeitaufwendiger Tempervorgang notwendig.
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Darstellung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lampe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bereitzustellen, die eine sichere und belastbare Verbindung
zwischen Außenkolben
und Abdichtungsteil des Innenkolbens gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Lampe
besitzt ein vakuumdicht abgeschlossenen Innenkolben, insbesondere
ein Entladungsgefäß, das eine
Lampenachse definiert, und das an einander gegenüberliegenden Enden durch Abdichtungsteile
verschlossen ist. Das Abdichtungsteil ist eine Quetschung oder auch
Einschmelzung. Das Leuchtmittel im Innern der Lampe ist ein Entladungsbogen
zwischen zwei Elektroden oder ein Leuchtkörper. Es ist mit den zu ihm
führenden
inneren Stromzuführungen
elektrisch leitend verbunden. Das Abdichtungsteil ist insbesondere
mit einer nach außen
abstehenden Verlängerung
versehen, die als hohles Rohr ausgebildet ist.
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Es
ist mindestens ein Abdichtungsteil mit einem, insbesondere ringförmigen,
Wulst versehen, der quer zu Lampenachse radial absteht. Der Wulst ist
im Querschnitt im wesentlichen konvex ausgebildet. Das heißt, der
Wulst bildet auf dem Abdichtungsteil bzw. dessen Verlängerung
eine maximale Höhe
H aus, mit einem Scheitel mit ausgeprägtem Krümmungsradius, der weit überwiegend
im Wulst liegt. Der Wulst hat entweder keinen Wendepunkt und damit
eine rein konvexe Krümmung,
beispielsweise einer Parabel folgend, die mit einem ausgeprägten Scheitel
versehen ist. Oder aber der Wulst hat eine Wendepunkt, der jedoch
bezogen auf die maximale Höhe
H des Scheitels des Wulstes höchstens
in einer Höhe
Hw von 0,25 H liegt. Eine derartige Gestalt des Wulstes kann entweder
nach lokalem Erwärmen durch
Stauchen oder Aufblasen erzeugt werden. Noch einfacher ist das Aufbringen
einer entsprechend geformten Glasperle.
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Die
Formgebung erleichtert entscheidend den Kniff, dass der Außenkolben
auf der inneren Seite des Wulstes in Scheitelnähe im wesentlichen axial anliegt.
Um dies zu gewährleisten,
ist der Innendurchmesser des Endes des Außenkolbens kleiner als der
Außendurchmesser
des Wulstes zu wählen. Bevorzugt
ist der Außendurchmesser
des Endes des Außenkolbens
in etwa gleich groß wie
der Außendurchmesser
am Scheitel des Wulstes. Er kann auch etwas größer sein, insbesondere um bis
zu 30 %.
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Der
Außenkolben
kann ein durchgehendes Rohrstück
mit gleichbleibendem Durchmesser sein, aber auch ein Kolben mit
zentralem Bauch und endständig
daran angrenzenden, insbesondere angesetzten oder angeformten, Rohrstücken.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
sieht ein rohrförmiges
Verlängerungsstück des Abdichtungsteils
vor, an dem der Wulst angrenzt. Er ist insbesondere angesetzt oder
angeformt. Dadurch ist auch bei einer nicht radialsymmetrischen
Quetschung die Bereitstellung eines radialsymmetrischen Wulstes
möglich.
Bei einer Einschmelzung ist ein derartiges Verlängerungsstück nicht unbedingt notwendig.
Bevorzugt sind sowohl Innenkolben als auch Außenkolben aus Quarzglas oder
Hartglas.
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Insbesondere
kann der Wulst relativ klein ausfallen, wobei der Außendurchmesser
des Wulstes typisch 25 bis 80 % größer als der darunter liegende Durchmesser
des Abdichtungsteils ist. Ein typischer Wert für den Durchmesser des Abdichtungsteils
bzw. dessen Verlängerung
ist 7 mm, ein zugehöriger
typischer Wert des Außendurchmessers
des Wulstes ist 2 bis 4 mm.
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In
einer speziellen Ausführungsform
ist ein Wulst, der hohl ist, bevorzugt, so dass dessen maximaler
Innendurchmesser größer als
der Außendurchmesser
des umgebenden Abdichtungsteils ist. Damit wird eine konkave Gestalt
des Wulstes geschaffen, die sich besonders gut für das axiale Anschmiegen des
Endes des Außenkolbens
geeignet ist.
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Im
Falle der üblichen
Gestalt des Wulstes, wie er vorbekannt ist, lässt sich der Außenkolben
nur schwer überhaupt
axial ansetzen, da die Kontaktzone nur sehr kurz ist. Abgesehen
davon liegt der Außenkolben
beim Stand der Technik immer voll außen am Scheitel des Wulstes
an.
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Die
axiale Anbringung des Außenkolbens
an den Wulst verbessert die Festigkeit des Übergangs ganz erheblich, insbesondere
um bis zu 50 %. Es bilden sich keine Spannungsringe mehr aus.
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Der
Wulst kann aus dem Abdichtungsteil erzeugt werden, beispielsweise
durch Stauchen, oder als separate Perle darauf aufgesetzt werden.
Die Bruchfestigkeit der Verbindung zwischen Außenkolben und Wulst nimmt dabei
zu, je inniger der Kontakt zwischen den beiden ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden. Es
zeigen:
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1 eine
Halogenglühlampe
in Seitenansicht;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer Metallhalogenidlampe in Seitenansicht;
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3 grundlegende
Parameter einer ersten Ausführungsform
eines Wulstes;
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4 grundlegende
Parameter einer zweiten Ausführungsform
eines Wulstes;
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5 ein
Detail der Verbindung zwischen einem massiven Wulst und dem Außenkolben
im Ausschnitt;
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6 ein
Detail der Verbindung zwischen einem hohlen Wulst und dem Außenkolben
im Ausschnitt.
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Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
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1 zeigt
die seitliche Ansicht einer zweiseitig gequetschten Halogenglühlampe.
Sie besteht aus einem inneren Kolben 1, in dessen Mittelteil 4 ein Leuchtkörper 2 axial
angeordnet ist.
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Die
Enden 5 des Leuchtkörpers
sind in ihrer Funktion als innere Stromzuführung direkt in die Quetschung 6 eingebettet
und dort mit einer Quetschfolie 7 verbunden.
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Die
Quetschung 6 besitzt außen als Verlängerungsteil,
das auch als Sockelbestandteil dienen kann, eine rohrförmige Glashülse 11,
die an der Quetschung angeformt ist mit einem Außendurchmesser von 7 mm und
einem Innendurchmesser von 5 mm. Die Hülse 11 ist etwa 7
mm lang.
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An
der Hülse 11 ist
quer zur Lampenachse außen
ein Wulst 12 angesetzt, der im wesentlichen konvex geformt
ist. An ihm setzt das als Rohrstück 13 ausgebildete
Ende eines Außenkolbens 14 an,
so dass sich der Außenkolben
zwischen den beiden Wülsten 12 auf
beiden Seiten des Mittelteils 4 erstreckt.
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Außerdem kann
ein Sockel an einem Ende des Abdichtungsteils angebracht sein, wie
an sich bekannt, wobei der Sockel ein elektrisches Kontaktelement
(nicht dargestellt) aufweist, das mit einer zu einem Leuchtmittel
führenden
Stromzuführung
elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Kontaktelement in der
rohrförmigen
Verlängerung
des Abdichtungsteils untergebracht ist.
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In 2 ist
eine Metallhalogenidlampe 25 gezeigt, die durch Einschmelzungen 15 abgedichtet ist.
Hier sind die Wülste 12,
an denen das Rohrstück 13 endet,
an dem Verlängerungsteil 16 angeformt,
da hier am wenigsten Masse umgeformt werden muss.
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In 3 ist
ein Beispiel der Form des Wulstes 12 im Querschnitt gezeigt.
Seine Gestalt ist konvex, beispielsweise parabelförmig. Der
Scheitel S definiert die Höhe
H des Wulstes über
dem Niveau der Unterlage, also des Abdichtungsteils 11.
Die Krümmung
ist durchgehend konvex. Alternativ ist in 4 ein Wulst 20 gezeigt,
der zwar im wesentlichen konvex im Querschnitt gekrümmt ist,
jedoch einen verbreiterten Fuß zur
besseren Anhaftung am Abdichtungsteil aufweist. Die Fußpunkte
sind dabei über eine
kurze Strecke konkav gekrümmt,
wobei der Wendepunkt WP höchstens
in einer Höhe
Hw von 25 % der Höhe
H des Scheitels S über
dem Niveau des Abdichtungsteils 11 liegt. Bevorzugt ist
dabei der Krümmungsradius
im Scheitel S am kleinsten, verglichen mit jeder anderen Stelle
des konvexen Bereichs.
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In 5 ist
ein Ausschnitt der Lampe gezeigt, der einen massiven Wulst 12,
der als Glasperle aufgesetzt sein kann, in Vergrößerung zeigt. Der Außendurchmesser
DW des Wulstes (von Scheitel zu Scheitel gemessen) ist deutlich
größer als
der Innendurchmesser DU des rohrförmigen Endes 13 des
Außenkolbens 14.
Typisch ist der Unterschied 1 bis 3 mm. Die Wandstärke des
Endes 13 mit der Dicke DK sollte in der Regel etwa 2 bis
4 mm betragen. Der Außendurchmesser
AD des rohrförmigen
Endes 13 ist dagegen etwa gleich oder typisch um bis zu
0,5 mm größer oder
kleiner als der maximale Außendurchmesser
DW des Wulstes 12. Diese Anordnung sichert eine möglichst
lange Kontaktzone KZ zwischen dem Ende 13 und dem Wulst 12.
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In
der Praxis zeigt sich, dass eine möglichst große, vor allem in axialer Richtung
möglichst
lange, Kontaktzone in axialer Richtung zwischen Wulst 12 und
Außenkolben 14 die
Festigkeit der Verbindung enorm, bis zu 50 %, verbessert. Aus die sem
Grund ist ein konvex geformter Wulst wie in 3 und 4 gezeigt
besonders vorteilhaft, da bei einem derartigen Wulst 20 die
axiale Länge
KZ der Kontaktzone deutlich größer als
bei der üblichen überwiegend
konkaven Form des Wulstes ist. Ein Kennzeichen eines derartigen
konvexen Wulstes ist im Falle eines hohlen Wulstes 20 insbesondere,
dass der Innendurchmesser IDW des Wulstes deutlich größer als
der Innendurchmesser ID des ihn umgebenden Abdichtungsteils ist.
Entscheidend für
die Funktionsweise ist jedoch die oben skizzierte äußere Gestalt. Ob
der Wulst massiv oder hohl ist, ist sekundär.
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Die
axiale Länge
KZ sollte bevorzugt mindestens 2 bis 4 mm lang sein. Der Außenkolben 14 setzt
immer in der innen, zur Entladung hin weisenden Hälfte des
Wulstes an, und zwar möglichst
am oberen Rand, wo die Krümmung
am geringsten und daher die Kontaktzone am größten ist. Idealerweise setzt
das Rohrstück
so an, dass das Ende des Rohrstücks
in etwa tangential an der Innenseite des Wulstes am Scheitel ansetzt,
da die axiale Länge
KZ dann am längsten
ist.
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Ähnlich wie
prinzipiell in US-B 6 790 115 in 1 gezeigt,
kann die neuartige Form des Wulstes auch nur an einem Ende zur Befestigung
des Außenkolbens
verwendet werden.