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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Stromzuführungssystem
für eine
Lampe gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie eine Lampe mit diesem Stromzuführungssystem.
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Derartige
Stromzuführungssysteme
werden beispielsweise für
elektrische Stromdurchführungen bei
aus Quarz- oder Hartglas bestehenden Quetschdichtungen von Halogenglühlampen,
Entladungslampen und dergleichen verwendet.
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Da
das Glas der Quetschdichtung einen wesentlich kleineren thermischen
Ausdehnungskoeffizienten als die zur Versorgung eines innerhalb
des Lampengefäßes angeordneten
Leuchtmittels mit elektrischer Energie vorgesehenen Stromzuführungen
aufweist, ist es nicht möglich,
die Stromzuführungen
direkt im Glas der Quetschdichtung einzuschmelzen. Die aus den unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten resultierenden mechanischen
Spannungen würden
zu Rissen und letztendlich zum frühzeitigen Ausfall der Lampe
führen. Aus
diesem Grund finden häufig
dünne Molybdänfolien
mit ausreichender Duktilität
Verwendung, die trotz der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
von Glas und Molybdän
eine gasdichte elektrische Stromzuführung ermöglichen. Bei derartigen, bei spielsweise
aus der
DE 197 09
928 A1 bekannten Lösung,
werden jeweils die beiden gegenüberliegenden
Enden der Molybdänfolien
mit einem inneren und einem äußeren Stromzuführungsdraht aus
Molybdän
verschweißt
und das entstandene Stromzuführungssystem
derart im Lampengefäßende positioniert,
dass die inneren Stromzuführungen in
den Innenraum des Lampengefäßes hinein
und die äußeren Stromzuführungen
aus diesem herausragen. Anschließend wird das Glas am Lampengefäßende erhitzt
und beispielsweise mittels Quetschbacken mit dem Stromzuführungssystem
gasdicht zu einer Quetschdichtung verquetscht. Die Molybdänfolie dient
einerseits zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen
dem innerhalb des Lampengefäßes angeordneten
Leuchtmittel und den Stromzuführungen,
und gewährleistet
andererseits einen gasdichten Verschluss des Lampengefäßes.
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Es
hat sich gezeigt, dass die aus Molybdän bestehenden Folien und Stromzuführungen,
insbesondere bei Lampen mit hoher Temperaturbelastung, zur Bildung
von Molybdänoxiden,
bspw. MoO2, MoO3 neigen,
wobei sich die Oxide anfänglich
auf den äußeren Stromzuleitungen
bilden und dann zu den Molybdänfolien
fortschreiten. Aufgrund dieser temperaturabhängigen Oxidbildung vergrößert sich
das Volumen der genannten Bauteile und verursacht einen signifikanten
Spannungsanstieg in der Quetschdichtung der zum Bruch und damit
zum frühzeitigen
Ausfall der Lampe führen
kann.
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Zur
Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit
und damit zur Erhöhung
der Temperaturbelastbarkeit des Stromzuführungssystems ist es aus dem allgemeinen
Stand der Technik bekannt, eine partielle Verchromung aufzubringen.
Bei diesem sehr arbeitsaufwendigen Verfahren werden die meist durch Widerstandsschweißen hergestellten
Stromzuführungssysteme
bis zu der gewünschten
Höhe der
Verchromung, bspw. 2 mm oberhalb der Schweißstelle in ein sandähnliches
Substrat eingebettet. Durch eine chemische Reaktion erfolgt in einem
umweltbelastenden Prozess die partielle Chromabscheidung in dem
eingebetteten Bereich. Die gebildete Chromschicht verbessert die
Oxidationsbeständigkeit
und führt
damit zur Erhöhung
der Tem peraturbelastbarkeit der Lampen. Nachteilig bei derartigen
Stromzuführungssystemen
ist zum einen, dass sich aufgrund einer unzureichenden Dichtwirkung
im verchromten Bereich die wirksame Dichtlänge der Molybdänfolien verringert
und sich dadurch die Dichtwirkung der Quetschdichtung bei reduzierter
Lebensdauer der Lampe verschlechtert und zum anderen der Beschichtungsprozess
nicht nur umweltbelastend sondern aufgrund des weitgehend manuellen
Herstellungsverfahrens auch aufwändig
und kostenintensiv ist. Weiterhin nachteilig ist, dass die äußeren Stromzuführungen
durch axiale Zugkräfte
leicht aus der Quetschdichtung herausbrechen können.
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Darstellung
der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromzuführungssystem
für eine
Lampe zu schaffen, das gegenüber
herkömmlichen
Lösungen eine
erhöhte
Temperaturbelastbarkeit bei verringertem Herstellungsaufwand und
eine verbesserte Halterung der äußeren Stromzuführungen
in der Lampe ermöglicht.
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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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Außerdem wird
Schutz für
eine Lampe mit dem erfindungsgemäßen Stromzuführungssystem beansprucht.
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Das
erfindungsgemäße Stromzuführungssystem
für eine
Lampe hat gasdicht in einer Quetschdichtung der Lampe eingebettete
Folien, an denen jeweils an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten eine
innere Stromzuführung
und eine äußere Stromzuführung zur
Energieversorgung eines Leuchtmittels der Lampe angeordnet sind,
wobei die äußeren Stromzuführungen
lampenseitige Endabschnitte aufweisen und über diese mit den Folien verbunden sind.
Erfindungsgemäß erstrecken
sich die Endabschnitte der äußeren Stromzuführungen
zumindest abschnittsweise etwa rechtwinklig zu einer Längsachse der
Folien. Dadurch vergrößert sich
der Abstand zwischen dem Leuchtmittel und der Verbindungsstelle
von äußerer Stromzuführung mit
Folie. Aufgrund des vergrößerten Abstands
verringert sich die thermische Belastung der Verbindung, da die Temperatur
mit steigendem Abstand vom Leuchtmittel abnimmt. Dadurch kann auf
die im Stand der Technik zur Verbesserung der Temperaturbelastbarkeit
notwendige Chrombeschichtung verzichtet werden und die Dichtlänge der
Folien ist vergrößert. Weiterhin
verbessert sich die Halterung der äußeren Stromzuführungen
in der Quetschdichtung aufgrund der mechanischen Verankerung der
Endabschnitte im Glas, da die rechtwinklig gebogenen Endabschnitt der äußeren Stromzuführungen
während
dem Quetschvorgang von dem erwärmten
Glas hinterflossen und formschlüssig
in der Quetschdichtung fixiert werden.
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Vorzugsweise
sind die Endabschnitte der äußeren Stromzuführungen
aufeinander zu gebogen und liegen etwa auf einer Achse. Dadurch
wird eine kompakte Anordnung der Stromzuführungen und ein definierter
Abstand zwischen den Folien bzw. Stromzuführungen erreicht.
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Die
Länge der
Endabschnitte ist vorteilhafterweise kleiner als die Breite der
Folien ausgebildet.
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Gemäß einem
besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
weisen die äußeren Stromzuführungen
des Stromzuführungssystems
zumindest abschnittsweise einen abgeflachten Bereich auf. Dadurch
wird eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen Stromzuführung und
Folie ermöglicht
und die Verschweißbarkeit
verbessert. Zusätzlich
wird die Oxidationsbeständigkeit
und damit die Temperaturbeständigkeit
des Stromzuführungssystems
weiter verbessert, da die abgeflachten Endabschnitte besonders gut
im Glas eingebettet werden. Die äußeren Stromzuführungen
können
beispielsweise in einem Arbeitsgang mit dem Widerstandsschweißen durch die
von den Elektroden aufgebrachte Kraft oder in einem Gesenk abgeflacht
werden. Der Übergang
zu dem abgeflachten Bereich kann außerhalb oder innerhalb der
Quetschdichtung der Lampe liegen.
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Vorzugsweise
hat der abgeflachte Bereich eine Dicke im Bereich von etwa 0,1 bis
0,8 mm.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Stromzuführungen
und Folien aus Molybdän auszubilden.
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Die
Verbindung der Endabschnitte mit der Folie erfolgt vorzugsweise
durch Schweißen,
insbesondere durch Widerstandsschweißen.
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Der
abgeflachte Bereich der äußeren Stromzuführungen
und die Folie bilden nach dem Verschweißen vorteilhafterweise im Wesentlichen
eine Ebene aus. D.h. durch eine geeignete Wahl der Schweißparameter,
wie beispielsweise zugeführte Energie
und aufgebrachte Kraft, wird eine vollkommene Einebnung der Folie
auf dem abgeflachten Bereich erreicht und Spannungen am Übergang
zwischen Folie und Stromzuführungen
vermieden. Hierzu findet vorzugsweise eine servomotorisch angetriebene
Schweißvorrichtung
Verwendung.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung(en)
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stromzuführungssystems
in schematischer Darstellung und
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2 eine
Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Stromzuführungssystems
in schematischer Darstellung.
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Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
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Die 1 zeigt
eine Quetschdichtung 1 eines aus Quarzglas bestehenden
Lampengefässes 2 einer
elektrischen Lampe 4, die ein erfindungsgemäßes Stromzuführungssystem 6 aufweist.
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Das
Stromzuführungssystem 6 hat
zwei gasdicht in der Quetschdichtung 1 der Lampe 4 eingebettete
etwa rechteckige Molybdänfolien 8, 10,
an denen jeweils an zwei gegenüberliegenden
Schmalseiten 12, 14 eine innere Stromzuführung 16 bzw.
eine äußere Stromzuführung 18 zur
Energieversorgung eines Leuchtmittels 20 der Lampe 4 angeordnet
ist. Die ebenfalls aus Molybdän
bestehenden äußeren Stromzuführungen 18 haben
lampenseitige Endabschnitte 22, 24 und sind über diese
mit den Molybdänfolien 8, 10 verschweißt. Erfindungsgemäß sind die
Endabschnitte 22, 24 der äußeren Stromzuführungen 18 rechtwinklig
zu einer Längsachse 26 der
Molybdänfolien 8, 10 aufeinander
zu gebogen. Dadurch vergrößert sich
der Abstand a zwischen dem beispielhaft aus vier Wendelabschnitten 28, 30, 32, 34 gebildeten
Leuchtmittel 20 und der thermisch kritischen Verbindungsstelle
von äußerer Stromzuführung 16 und
Molybdänfolie 8, 10 im
Vergleich zu der gestrichelt angedeuteten herkömmlichen Verbindung mit einem
wesentlich kleineren Biegewinkel a, um einen Betrag b. Aufgrund
des um den Betrag b vergrößerten Abstands
verringert sich die thermische Belastung der Verbindung, da die
Temperatur mit steigendem Abstand vom Leuchtmittel 20 abnimmt. Dadurch
kann auf die im Stand der Technik zur Verbesserung der Temperaturbelastbarkeit
notwendige arbeitsaufwendige Chrombeschichtung verzichtet werden
und die gesamte Länge
der Molybdänfolien 8, 10 bleibt
als wirksame Dichtlänge
erhalten. Weiterhin verbessert sich die Halterung der äußeren Stromzuführungen 18 in
der Quetschdichtung 1 aufgrund der mechanischen Verankerung
der Endabschnitte 22, 24 im Glas, da diese während dem
Quetschvorgang von dem erwärmten
Glas hinterflossen und formschlüssig
fixiert werden.
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Die
verwendeten Molybdänfolien 8, 10 besitzen
jeweils eine etwa rechteckige Grundform, deren Rand von den einander
gegenüberliegenden Schmalseiten 12, 14 und
von zwei in Richtung der Längsachse 26,
senkrecht zu den Schmalseiten verlaufenden Seitenkanten 36, 38 gebildet
wird. Die Oberfläche
der Molybdänfolien 8, 10 ist
konvex gewölbt,
wobei ihre Dicke ausgehend von ihrer Längsachse zu den beiden Seitenkanten 36, 38 hin
stetig ab nimmt, so dass die Molybdänfolien 8, 10 einen etwa
lanzettförmigen
Querschnitt ausbilden und dadurch einen homogenen Spannungsverlauf
in der Quetschdichtung 1 ermöglichen.
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Zur
Herstellung des Stromzuführungssystems 6 werden
die beiden rechteckigen Molybdänfolienstücke 8, 10 von
einem auf einer Vorratsrolle angeordneten Molybdänband abgeschnitten. Im folgenden
Arbeitschritt wird jeweils an den beiden gegenüberliegenden Schmalseiten 12, 14 der
Molybdänfolienstücke 8, 10 eine
innere Stromzuführung 16 und eine äußere Stromzuführung 18 zur
Energieversorgung des Leuchtmittels 20 der Lampe 4 angeschweißt. Das
derart vorgefertigte Stromzuführungssystem 6 wird
anschließend
in das gasdicht zu verschließende
Lampengefäßende 40 eingeführt und das
Quarzglas in diesem Bereich durch Erhitzen erweicht und mittels
Quetschbacken angedrückt
und gasdicht verschlossen. Nach dem Erkalten des Quarzglases bildet
das aus Stromzuführungen 16, 18 und
Molybdänfolien 8, 10 bestehende
Stromzuführungssystem 6 eine
elektrische Stromdurchführung für das Leuchtmittel 20 der
Lampe 4 aus, die gasdicht und hochfest in der Quetschdichtung 1 eingeschmolzen
ist.
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Gemäß 2,
die eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stromzuführungssystems 6 zeigt,
weisen die äußeren Stromzuführungen 18 abschnittsweise
einen abgeflachten Bereich 42, 44 auf, der bereits
vor der Verbindungsstelle mit der Molybdänfolie 8, 10 beginnt.
Dieser liegt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb der
Quetschdichtung 1 der Lampe 4 und ermöglicht eine
vergrößerte Kontaktfläche zwischen
den äußeren Stromzuführungen 18 und
den Molybdänfolien 8, 10 und
dadurch eine verbesserte Verschweißung. Da die abgeflachten Endabschnitte 42, 44 aufgrund
ihrer flachen Formgebung besonders gut in der Quetschdichtung 1 eingebettet
werden, verbessert sich die Oxidationsbeständigkeit, und damit auch die
Temperaturbeständigkeit
des Stromzuführungssystems 6 zusätzlich zu
den unter 1 genannten Vorteilen der rechtwinklig
gebogenen Endabschnitte 22, 24.
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Um
die Herstellung zu vereinfachen, werden die äußeren Stromzuführungen 18 in
einem Arbeitsgang mit dem Widerstandsschweißen durch die von den Schweißelektroden
aufgebrachte Kraft abgeflacht. Durch geeignete Wahl der Schweißparameter, wie
beispielsweise zugeführte
Energie und aufgebrachte Kraft, bilden die abgeflachten Bereiche 42, 44 der äußeren Stromzuführungen 18 und
die Molybdänfolie 8, 10 nach
dem Verschweißen
eine gemeinsame Ebene 46 aus. Dadurch werden Spannungen am Übergang
zwischen den Enden der Molybdänfolie 8, 10 und
Stromzuführungen 18 während und nach
dem Einbetten in der Quetschdichtung 1 vermieden. Das derart
vorgefertigte Stromzuführungssystem 6 wird
anschließend
in das Lampengefäßende 40 eingeführt, das
Quarzglas in diesem Bereich durch Erhitzen erweicht und mittels
Quetschbacken angedrückt
und gasdicht verschlossen. Nach dem Erkalten des Quarzglases bildet
das Stromzuführungssystem 6 eine
elektrische Stromdurchführung aus,
die gasdicht und hochfest in der Quetschdichtung 1 eingebettet
ist.
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Offenbart
ist ein Stromzuführungssystem 6 für eine Lampe 4,
mit gasdicht in einer Quetschdichtung 1 der Lampe 4 eingebetteten
Folien 8, 10, an denen jeweils an zwei gegenüberliegenden
Schmalseiten 12, 14 eine innere Stromzuführung 16 bzw.
eine äußere Stromzuführung 18 zur
Energieversorgung eines Leuchtmittels 20 der Lampe 4 angeordnet
ist, wobei die äußeren Stromzuführungen 18 lampenseitige
Endabschnitte 22, 24 haben, die mit den Folien 8, 10 verbunden
sind. Erfindungsgemäß erstecken sich
die Endabschnitte 22, 24 der äußeren Stromzuführungen 18 zumindest
abschnittsweise etwa rechtwinklig zu einer Längsachse 26 der Folien 8, 10.