DE102006060774A1

DE102006060774A1 - Halogenglühlampe

Info

Publication number: DE102006060774A1
Application number: DE200610060774
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Seitz; Inge Staudacher
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008077756A3; WO2008077756A2

Abstract

Halogenglühlampe mit einem länglich geformten Kolben (2) aus lichtdurchlässigem Material, einer Kolben-Füllung aus Inertgas und halogenhaltigem Zusatz, einem Leuchtkörper (6), der in dem Kolben (2) verläuft, mindestens einer Halterung an der der Leuchtkörper (6) im Kolben (2) gehalten ist, und einem Stromzuführungssystem, das mit dem Leuchtkörper (6) verbunden ist. Die Halterung für den Leuchtkörper (6) weist mindestens einem Fixierungsbügel (15) auf, der in mindestens einem aus dem Material des Kolbens (2) gebildeten und durch den Kolben (2) verlaufenden Steg (9) befestigt ist und über den der Leuchtkörper (6) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halogenglühlampe mit einem länglich geformten Kolben aus lichtdurchlässigem Material, der an mindestens einem Ende gequetscht ist, einer Kolben-Füllung aus Inertgas und halogenhaltigem Zusatz, einem Leuchtkörper, der im Kolben verläuft, einem Halteelement, an dem der Leuchtkörper im Kolben fixiert ist, und einem Stromzuführungssystem, das mit dem Leuchtkörper verbunden ist.
Eine derartige Halogenglühlampe ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 446 460 A2 bekannt. Der Leuchtkörper ist dort im Bereich eines Verbindungsteiles zwischen den beiden Schenkeln durch einen Steg, auch Noppe genannt, gehaltert, der aus dem Material des Kolbens gebildet ist und sich zwischen zwei Punkten der Kolbenwand erstreckt. Zur Halterung ist der Leuchtkörper im Bereich des Verbindungsteiles zwischen den beiden Steghälften, aus denen sich der Steg zusammensetzt, eingeschmolzen.
Insbesondere bei Halogenlampen in höheren Leistungsbereichen (ab 300 W aufwärts) wird der Leuchtkörper sehr heiß. Im Betrieb einer solchen Halogenlampe kann das Material des Kolbens, in der Regel Glas, infolgedessen erweichen. In der weiteren Folge besteht die Gefahr, dass sich der Verbindungsteil des Leuchtkörpers während des Betriebes im Laufe der Zeit durch das Kolbenglas arbeitet, was schließlich den Ausfall der Lampe verursacht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halogenglühlampe der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der der Leuchtkörper dauerhafter in der gewünschten Position im Kolben gehalten ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Halogenglühlampe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einer Halogenglühlampe gemäß der Erfindung weist zwar der Kolben ebenfalls als Halteelement einen Steg wie oben beschrieben auf. In diesem ist aber nicht der Leuchtkörper selbst unmittelbar gehaltert, sondern ein separater Fixierungsbügel, über den der Leuchtkörper geführt ist.
Der Fixierungsbügel weist vorzugsweise mindestens eine Schlaufe oder mindestens einen Haken auf, die bzw. der zum Leuchtkörper hin aus dem Steg herausragt. In den Fixierungsbügel ist der Leuchtkörper eingehängt.
Bei einer Halogenglühlampe gemäß der Erfindung ist die Berührungsfläche zwischen dem Leuchtkörper und dem Fixierungsbügel klein gehalten, so dass der Wärmeübergang vom Leuchtkörper zum Fixierungsbügel sehr gering gehalten ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Leuchtkörper zwei gerade Schenkel und im Bereich des Fixierungsbügels ein Verbindungsteil zwischen den Schenkeln auf. Im Bereich des Verbindungsteils zwischen den beiden Schenkeln verläuft der Leuchtkörper durch den im Steg fixierten Fixierungsbügel.
Der Leuchtkörper kann jedoch auch mehr als zwei Schenkel aufweisen, die untereinander über mehrere Verbindungsteile ver bunden sind. Falls zweckmäßig, ist der Leuchtkörper an mehreren oder an sämtlichen dieser Verbindungsteile mittels jeweils einem Fixierungsbügel und zugehörigem Steg gehalten.
Der Steg ist vorzugsweise aus dem Material des Kolbens gebildet, wodurch er eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist. Verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten für den Glassteg sind beispielsweise in der oben genannten europäischen Patentanmeldung EP 0446460 A2 beschrieben, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug in diese Anmeldung aufgenommen wird. Auf die verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten eines solchen Steges wird daher vorliegend nicht näher eingegangen, sondern auf die dortigen Ausführungen verwiesen.
Der Leuchtkörper kann insgesamt leuchtend ausgebildet sein oder er ist in mehrere leuchtende Abschnitte, beispielsweise einfach und/oder doppelt gewendelte Abschnitte, gegliedert, wobei zwischen jeweils zwei leuchtenden Abschnitten nicht leuchtende (das heißt eigentlich schwächer leuchtende) Verbindungsabschnitte liegen. Ein nicht leuchtender Verbindungsabschnitt in diesem Sinne ist insbesondere das durch den Fixierungsbügel verlaufende Verbindungsteil.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbindungsteil im Bereich des Fixierungsbügels ungewendelt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Steg massiv ausgebildet. Hinsichtlich einer verbesserten Kühlung kann der Steg rohrartig mit kreisförmigem oder auch ovalem Querschnitt ausgebildet sein.
Ein verbessertes Betriebsverhalten, auch bei waagerechter Betriebslage, lässt sich erzielen, wenn mehrere Stege verwendet werden, die geeignet entlang des Leuchtkörpers am Kolben verteilt sind.
Der Fixierungsbügel ist vorzugsweise aus Wolfram oder einer auf Wolfram basierenden Legierung gefertigt. Weiterhin geeignet sind andere metallische Materialien mit hinreichend hoher Schmelztemperatur wie beispielsweise Molybdän oder eine Molybdänlegierung. Alternativ können für den Fixierungsbügel auch Keramikwerkstoffe, wie beispielsweise Aluminiumoxid, verwendet werden.
Bevorzugt ist der Fixierungsbügel dadurch im Steg fixiert, dass letzterer von zwei Steghälften gebildet ist und der Fixierungsbügel zwischen den beiden Steghälften eingequetscht, vorzugsweise in diesen eingeschmolzen ist.
Bei einer Ausgestaltung der Halogenglühlampe übersteigt im Bereich der Einquetschung die Dicke des Steges die Dicke des eingequetschten Bereiches des Fixierungsbügels um mindestens 100%.
Bei einer Ausgestaltung einer Halogenglühlampe gemäß der Erfindung ist der länglich geformte Kolben an einem ersten Ende gequetscht und an einem zweiten Ende mit einer Kuppe versehen, weist der Leuchtkörper mindestens zwei Schenkel auf, die von dem ersten Ende aus in den Kolben ragen, ist ein Halteelement mit Fixierungsbügel, an dem der Leuchtkörper im Kolben befestigt ist, benachbart zur Kuppe angeordnet und ist im gequetschten ersten Ende ein Stromzuführungssystem vorgesehen, das mit den beiden Schenkeln des Leuchtkörpers verbunden ist.
Bei einer weitergehenden Ausgestaltung einer solchen Halogenglühlampe weist der Leuchtkörper zwei gerade Schenkel und im Bereich des Fixierungsbügels benachbart der Kuppe ein Verbindungsteil zwischen den Schenkeln auf, und ist der Leuchtkörper im Kolben V-artig oder parallel geführt. Im Bereich des Verbindungsteils zwischen den beiden Schenkeln verläuft der Leuchtkörper durch den im Steg fixierten Fixierungsbügel.
Bei einer Halterung des Leuchtkörpers im Kolben mittels eines durch den Kolben verlaufenden Steges und eines darin befestigten Fixierungsbügels, wird die Gefahr deutlich reduziert, dass die Temperatur des Steges einen gewissen Grenzwert überschreitet, oberhalb dem Spannungen auftreten, die die Funktionsfähigkeit der Lampe beeinträchtigen, oder sogar der Steg erweicht. Diese Grenztemperatur liegt im Fall von Quarzglas bei etwa 800 bis 900°C, während bei Hartglas bereits eine Temperatur in der Größenordnung von etwa 600°C kritisch ist.
Eine Fixierung des Leuchtkörpers im Kolben gemäß der Erfindung eignet sich besonders bevorzugt für Halogenglühlampen mit einer Leistung ab 300 W. Bei solchen Halogenglühlampen ist es weiterhin vorteilhaft, einen doppelt gewendelten Leuchtkörper mit ungewendelten Abschnitten zu versehen, die eine erheblich geringere Temperatur besitzen. Eine zusätzliche Kühlung ist durch einen oder mehrere Kernstifte möglich, die im Bereich des bzw. der Fixierungsbügel den Leuchtkörper kurzschließen, sodass seine Temperatur im Bereich des Fixierungsbügels stark abgesenkt wird. Für einfach gewendelte Leuchtkörper gelten diese Überlegungen entsprechend. Grundsätzlich sind sämtliche dem Fachmann für Halogenglühlampen ab 300 W als geeignet bekannte Ausführungsformen von Leuchtkörpern bei Halogenglühlampen gemäß der Erfindung einsetzbar.
Die Herstellung eines Steges gemäß der Erfindung erfolgt vor dem Quetschen des Kolbenendes bei einseitig gequetschten Kolben bzw. der Kolbenenden bei zweiseitig gequetschten Kolben. Der Leuchtkörper einschließlich Fixierungsbügel wird mittels einer Wechselaufnahme gespannt und in den offenen Kolben eingeführt. Nachfolgend wird der Kolben im für den Steg vorgesehenen Bereich beispielsweise mit Brennern auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Kolbenmaterial verformbar ist. Zwei Stempel, die einander gegenüberliegen, werden so weit in den erwärmten Bereich der Kolbenwände gedrückt, bis sie sich berühren und den Fixierungsbügel zumindest teilweise umschließen.
Ein Steg lässt sich besonders einfach herstellen, in dem die beiden Stempel, die beispielsweise als konisch zulaufende Rundstäbe (alternativ können sie ein ovales oder rechteckiges Profil haben) ausgebildet sind, zwei hohle, insbesondere trichterförmige "Glasfinger" in die Kolbenwand eindrücken, die sich schließlich in der Lampenachse oder in deren Nähe berühren. Der Durchmesser des Trichters an der Kolbenwand und der Grad der Verengung zur Lampenachse hin hängen von der Größe der Aufheizzone an der Kolbenwand ab. Der absolute Wert des Glasrohrdurchmessers in Achsnähe hängt von den Abmessungen der Stempel ab. Im Bereich der Nahtstelle zwischen den beiden "Glasfingern" wird vorteilhaft ein Stopfen, an dem die Naht zwischen den beiden Steghälften noch erkennbar sein kann, stehengelassen, was die Herstellung erheblich vereinfacht. Im Falle der Einquetschtechnik liegt der Fixierungsbügel genau zwischen den beiden "Glasfingern" und wird unter Bildung des Stopfens eingeschmolzen.
Halogenglühlampen gemäß der Erfindung eignen sich für deren Betrieb an Netzspannung, worunter ein Bereich von zirka 80 V bis zirka 250 V verstanden werden soll.
Die Leuchtkörperhalterung an einem kuppenseitigen Ende eines einseitig gequetschten Kolbens eignet sich für Leuchtkörper mit zwei Schenkeln. Dies schließt jedoch nicht die Verwendung auch für anders gestaltete Leuchtkörper aus, zum Beispiel mit vier Schenkeln und eine entsprechende Mehrzahl von Stegen und Fixierungsbügeln.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit den Figuren näher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen schematisch
1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispieles,
2 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles und
3 eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispieles.
Gleiche und gleichwirkende Bestandteile der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerechte Darstellungen des Ausführungsbeispieles zu betrachten. Vielmehr können beispielsweise zur besseren Darstellbarkeit oder zum besseren Verständnis einzelne Bestandteile übertrieben groß dargestellt sein und Größenverhältnis se verschiedener Bestandteile untereinander von den tatsächlichen Gegebenheiten abweichen.
Die in 1 dargestellte Halogenglühlampe 1 für Allgemeinbeleuchtungszwecke mit einer Leistung von 300 W oder höher, eignet sich bevorzugt für den direkten Anschluss an ein 220 V-Netz. Sie besitzt einen zylindrischen, hermetisch abgedichteten Kolben 2 aus Quarzglas. Das erste Ende 21 des Kolbens 2 ist mit einer Quetschdichtung 5 verschlossen, das heißt, es ist dort vollständig zusammengequetscht. Das zweite Ende 22 des Kolbens 2 ist zu einer Kuppe 3 geformt, die mittig eine Pumpspitze 4 aufweist.
Der Kolben ist mit einer Inertgasmischung aus 50% Kr und 50% N₂ gefüllt, der ein Halogenzusatz, beispielsweise Ch₂Br₂ oder andere/s Halogen/e, beigefügt ist. Denkbar ist aber auch jede andere geeignete Gaszusammensetzung.
Ein V-förmig geführter Leuchtkörper 6 mit zwei Schenkeln 8, die beispielsweise doppelt gewendelt sind, erstreckt sich über nahezu die gesamte Innenlänge des Kolbenvolumens. Benachbart der Kuppe 3 verbindet ein entfernt von der Quetschdichtung 5 liegendes, ungewendeltes Verbindungsteil 7 die beiden Schenkel 8 des V. Letztere erstrecken sich vom Verbindungsteil 7 zur Quetschdichtung 5 hin. Benachbart zur Kuppe 3 befindet sich ein Steg 9, auch Noppe genannt, in dem ein Fixierungsbügel 15 gehaltert ist.
Der Fixierungsbügel 15 ist beispielsweise aus einem Wolframdraht gefertigt und W-artig geformt. Er ist derart in den Glassteg 9 eingeschmolzen, dass zwei Schlaufen 151 des Fixierungsbügels 15 aus dem Glassteg 9 heraus zum Leuchtkörper 6 hin ragen. Das Verbindungsteil 7 des Leuchtkörpers verläuft durch die beiden Schlaufen 151 des Fixierungsbügels 15.
Der Steg 9 ist aus dem Material des Kolbens 2 gebildet und erstreckt sich quer zur Kolben-Längsachse 23 und zur Ebene, in der die beiden Schenkel 8 des Leuchtkörpers 6 liegen, über den Innendurchmesser des Kolbens 2. Der Steg 9 weitet sich zur Kolbenwand hin auf beiden Seiten nach Art eines Trichters 10 etwa auf den doppelten oder auch vierfachen Durchmesser auf. Im Bereich der Kolben-Längsachse 23 ist ein Stopfen 11 im Rohr belassen.
Der Steg 9 ist beispielsweise wie im allgemeinen Teil bereits im Detail erläutert, durch Quetschen des bereichsweise erhitzten Kolbens 2 benachbart zum zweiten Kolbenende 22 mittels einander gegenüberliegender Stempel hergestellt.
Die beiden Schenkel 8 des Leuchtkörpers 6 gehen an ihren vom Verbindungsteil 7 entfernt liegenden Enden in kurze, einfach gewendelte Abschnitte über, die als Stromzuführungen 12 fungieren. Der Leuchtkörper 6 ist im Kolben 2 dadurch gespannt, dass die Stromzuführungen 12 in die Quetschdichtungen 5 eingeschmolzen sind und dort an elektrisch leitenden, beispielsweise metallischen Dichtungsfolien 13 verschweißt sind. Die Stromzuführungen 12 ragen aus der Quetschdichtung 5 in das Kolbenvolumen hinein.
Alternativ können von den Dichtungsfolien 13 aus so genannte Kernstifte in das Kobenvolumen ragen, mit denen die Stromzuführungen 12 elektrisch leitend verbunden sind.
An den äußeren Enden der Dichtungsfolien 13 ist jeweils ein Kontaktstift 14 angeschweißt, der über das Ende der Quetsch dichtung 5 hinaus nach außen ragt. Diese dienen als externe elektrische Anschlüsse der Halogenglühlampe.
Das Verbindungsteil 7 kann alternativ einfach gewendelt oder anderweitig geeignet gestaltet sein.
Als Kolbenmaterial eignet sich beispielsweise auch Hartglas an Stelle von Quarzglas.
Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass der Fixierungsbügel 15 als Dreieckbügel geformt ist, von dem ein Eck als Schlaufe 151 zum Leuchtkörper 6 hin aus dem Steg 9 heraus ragt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel (in den Figuren nicht gezeigt), dessen Aufbau im Wesentlichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, weist einen U-förmig gebogenen Leuchtkörper auf. Die beiden parallel zur Lampenachse geführten Schenkel des U sind selbst wiederum in zwei leuchtende, doppelt gewendelte Abschnitte untergliedert, die jeweils durch einen einfach gewendelten Abschnitt miteinander verbunden sind. Auch die Querverbindung zwischen den beiden Schenkeln des U ist doppelt oder einfach gewendelt. Sie ist quer zur Lampenachse in der Nähe der Pumpspitze angeordnet und beispielsweise in einem W-artig geformten Fixierungsbügel zwischen den beiden aus dem Steg heraus ragenden Schlaufen, die einen hinreichend großen Abstand voneinander haben, angeordnet.
Das vierte Ausführungsbeispiel ist eine zweitseitig gequetschte Halogenglühlampe 1, was heißt, dass beide Enden des Kolbens 2 mit einer Quetschdichtung 5 versehen sind. Der Leuchtkörper 6 verläuft durch den Kolben 2 vom ersten gequetschten Ende 21 zum zweiten gequetschten Ende 22. In jeder der Quetschdichtungen 5 ist ein Teil des Stromzuführungssystems für den Leuchtkörper 6 angeordnet, das im Prinzip gleichartig wie das der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele aus Stromzuführungen 12, Dichtungsfolien 13 und Kontaktstiften 14 konstruiert ist. In der Mitte zwischen den beiden Quetschdichtungen 5 des Kolbens 2 befindet sich ein Steg 9 mit Fixierungsbügel 15, der als Dreieckbügel geformt ist, von dem ein Eck als Schlaufe 151 zum Leuchtkörper 6 hin aus dem Steg 9 heraus ragt. Der Steg 9 ist beispielsweise gleichartig dem des ersten Ausführungsbeispieles ausgebildet. Der Leuchtkörper 6 weist zwei beispielsweise zumindest teilweise doppelt gewendelte Schenkel 8 auf, die im Bereich des Steges 9 über ein Verbindungsteil 7 verbunden sind. Das Verbindungsteil 7 ist im Bereich des Fixierungsbügels 15, sprich dort, wo es durch den Dreiecksbügel läuft, ungewendelt. An den den Quetschdichtungen 5 zugewandten Enden des Leuchtkörpers 6 weist dieser Stromzuführungen 12 auf, die beispielsweise einfach gewendelt sind.
Verschiedene Varianten der Einquetschtechnik für den Fixierungsbügel sind in der oben bereits erwähnten europäischen Patentanmeldung EP 0 446 460 A2 in Verbindung mit den dortigen 2b bis 4b und den zugehörigen Beschreibungsteilen in Spalte 6, Zeile 49, bis Spalte 7, Zeile 55 erläutert. Die dort beschriebenen Einquetschtechniken für ein Verbindungsteil eines Leuchtkörpers lassen sich auch für einen Fixierungsbügel gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzen.
Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die einzelnen Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden.
Die Entscheidung, welche Art von Stegen in welcher Zahl verwendet wird, hängt zum einen von den Temperaturverhältnissen und zum anderen von den freien Längen der Leuchtkörperabschnitte sowie der Gestalt des Leuchtkörpers ab.
Die Zahl der Stege variiert insbesondere je nach der Leistungsstufe der Halogenglühlampe und der Länge des Leuchtkörpers sowie dessen Stabilität hinsichtlich Durchhängen. Für steife Leuchtkörper mit hoher Leistung genügt unter Umständen bereits ein Steg mit einem Fixierungsbügel. Für weniger steife Leuchtkörper mit geringer Leistung können unter Umständen auch mehr als drei Stege Verwendung finden.

Claims

Halogenglühlampe mit einem länglich geformten Kolben (2) aus lichtdurchlässigem Material, einer Kolben-Füllung aus Inertgas und halogenhaltigem Zusatz, einem Leuchtkörper (6), der in dem Kolben (2) verläuft, mindestens einer Halterung an der der Leuchtkörper (6) im Kolben (2) gehalten ist, und einem Stromzuführungssystem, das mit dem Leuchtkörper (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung für den Leuchtkörper (6) mindestens einen Fixierungsbügel (15) aufweist, der in mindestens einem aus dem Material des Kolbens (2) gebildeten und durch den Kolben (2) verlaufenden Steg (9) befestigt ist und über den der Leuchtkörper (6) geführt ist.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierungsbügel (15) aus einem hochschmelzenden metallischen Material, insbesondere aus einem Wolframdraht, gefertigt ist.
Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierungsbügel (15) aus einem keramischen Material gefertigt ist.
Halogenglühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (9) durch Heißverformung der Kolbenwand gefertigt ist.
Halogenglühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Leistung von 300 Watt oder höher aufweist.
Halogenglühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungssteil (7) zwischen den beiden Schenkeln (8) des Leuchtkörpers (6), das durch den Fixierungsbügel (15) verläuft, ungewendelt ist.
Halogenglühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierungsbügel (15) mindestens eine Schlaufe (151) aufweist, die aus dem Steg (9) zum Leuchtkörper (6) hin herausragt und durch die das Verbindungsteil (7) des Leuchtkörpers (6) geführt ist.
Halogenglühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kolben (2) an einem ersten Ende (21) gequetscht ist und an einem zweiten Ende (22) eine Kuppe (3) aufweist, – der Leuchtkörper (6) mindestens zwei Schenkel (8) aufweist, die von dem ersten Ende (21) aus in den Kolben (2) ragen, – die Halterung mit dem Steg (9) und dem Fixierungsbügel (15) benachbart zur Kuppe (3) angeordnet ist, und – das Stromzuführungssystem im gequetschten ersten Ende (21) angeordnet und mit den beiden Schenkeln (8) des Leuchtkörpers (6) verbunden ist.