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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung geht aus von einer Baueinheit für eine elektrische
Lampe mit Außenkolben gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen oder
Halogenglühlampen.
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Stand der Technik
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WO-A 2006/0131202 beschreibt
eine Hochdruckentladungslampe mit Außenkolben, bei der
ein Außenkolben mit einer Basisplatte verbunden ist, die zur
Durchführung der Stromzuführungen dient. Der Glaskolben
ist dabei in Hartglastechnologie unter Verwendung von Aluminosilikatglas
ausgeführt. Dadurch wird eine Quetschung im Außenkolben
eingespart und die Länge des Außenkolbens reduziert.
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Aus
der
EP-A 1 659 617 ist
bekannt, eine Hochdruckentladungslampe mit einem Außenkolben auszustatten,
der über eine verkürzte Quetschung verfügt.
Dabei wird ein Hohlraum zwischen den beiden Folien in der Quetschfläche
belassen, der die Stromzuführung und einen Teil des Entladungsgefäßes
beinhaltet.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Baueinheit für
eine elektrische Lampe bereitzustellen, deren Baulänge
gegenüber konventionellen Lampen deutlich redu ziert ist,
so dass der Bau besonders kompakter Lichtquellen ermöglicht
wird.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1.
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Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen
Ansprüchen.
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Die
Baueinheit kann entweder mit direkt mit einer geeigneten Sockelung
bestückt werden. Sie kann alternativ und bevorzugt als
Leuchtmittel in einer Reflektorlampe oder Leuchte eingesetzt werden.
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Eine
Reduzierung der axialen Länge eines Außenkolbens
ist generell zur Miniaturisierung von elektrischen Lampen wünschenswert,
dies gilt in besonderem Maße für Hochdruckentladungslampen wie
Metallhalogenidlampen. Besonders wichtig ist dieses Ziel bei Reflektorlampen
oder Modullampen. Zur Integration von Hochdruckentladungslampen
mit keramischen Entladungsgefäßen als Lichtquelle
in Reflektor- und Modullampen muss die Gesamtlänge der
Hochdruckentladungslampe reduziert werden. Dies ist beispielsweise
erforderlich, um die Normlängen der Reflektorlampen oder
Modullampen wie im Prinzip in
US-A 2006/226754 beschrieben einzuhalten,
oder um kleinere Reflektoren zu verwenden, oder um den Lichtschwerpunkt
zu variieren sowie um mehr Platz für Montage- und Fixierelemente
zur Verfügung zu haben.
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Die
Erfindung verwirklicht eine Reduzierung der Außenkolbenlänge
derart, dass der Außenkolben aus zwei Teilen zusammengesetzt
wird, wobei die Stromzuführungen im Bereich der Fügestelle
zwischen den zwei Teilen aus dem Außenkolben herausgeführt
werden.
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Die
beiden Teile des Außenkolbens sind im wesentlichen kreiszylindrisch
geformt und bestehen aus Quarzglas oder Vycor oder hochschmelzendem Hartglas.
Dabei hat jeder Zylinder ein abgeschlossenes abgerundetes Ende und
ein offenes Ende zur Verbindung miteinander. Die offenen Enden besitzen einen
Durchmesser, der geringfügig voneinander abweicht, so dass
sich beide Enden über eine gewisse Dichtstrecke überlappen.
Der fertige Außenkolben wird über einen Schmelzprozess
zusammensetzt indem beide Teile im Bereich der Dichtstrecke miteinander
verbunden werden. Dies kann beispielsweise über eine radiale,
ringförmige Formgebung erfolgen, wobei ggf. der Außenkolben
mit einem hohen Innendruck beaufschlagt wird.
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Zwischen
den beiden offenen Enden, also in der Mitte der ringförmigen
Fügestelle, werden die beiden Stromzuführungen
nach außen geführt. Sie können im Fall
eines Hartglas-Außenkolbens direkt einstückig
nach außen geführt werden. Im falle von Quarzglas
empfiehlt sich eher, dass zwischen beiden Teilen Mo-Folien eingelegt
werden, die beispielsweise auf der Außenmantelfläche
des innen liegenden Außenkolbenteils vorfixiert werden,
oder dass die ringförmige Außenmantelfläche
des innen liegenden, also etwas kleineren Außenkolbenteils
partiell elektrisch leitfähig beschichtet wird, um so die
Stromdurchführung zu realisieren. Die Enden der Gestell- und
Stromzuführungsdrähte können ebenfalls
direkt, beispielsweise über metallische Fähnchen,
in den Schmelzring eingeschmolzen werden.
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Die
Füllung im Außenkolben kann optional Vakuum, Stickstoff
(50 mbar–800 mbar), Argon (50 mbar–800 mbar) oder
Luft (Normaldruck, offenes System) sein. Das Befüllen des
Außenkolbens kann nach Erzeugung der Fügestelle über
eine später zu verschließende Kanüle
in der Dichtstrecke erfolgen oder unabhängig von der Gestaltung
der Dichtstrecke über einen Pumpstengel erfolgen, der konventionell
an einem der beiden Teile des Außenkolbens angesetzt ist.
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Durch
das Zusammenfügen zweier Außenkolbenteile verlagert
sich die Fügezone vom herkömmlichen Quetschbereich
unterhalb des Entladungsgefäßes auf die Höhe
des Entladungsgefäßes, vorzugsweise der unteren
Kapillare. Dadurch wird die Gesamtlänge der Lampe um diesen
Quetschbereich reduziert.
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Die
außerhalb des Außenkolbens angeordneten Stromzuführungen
können jetzt bevorzugt über eine volle Breite
des Außenkolbens voneinander entfernt werden. Diese Wahlmöglichkeit
besteht bei konventionellen Lampen nicht, da die Stromzuführung
immer innerhalb der einen Quetschung austreten. Hinzu kommt, daß die
Gestelldrähte im Außenkolben, die das Entladungsgefäß haltern,
sehr weit voneinander angeordnet werden können. Insgesamt
ist somit eine Konstellation möglich, die einen Lampenbetrieb
mit hohen Zündspannungen von deutlich mehr als 2 kV problemlos
erlaubt. Damit sind die Optionen der Heißwiederzündfähigkeit
und der schnellen Lichtverfügbarkeit prinzipiell umsetzbar.
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Darüber
hinaus kann der Innenaufbau der Lampe sehr flexibel und je nach
benötigter Anwendung maßgeschneidert werden.
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Hinzu
kommt als weiterer Freiheitsgrad die Verlagerung der Fügestelle
und der Stromdurchführung in Richtung zur Lampenmitte hin
bzw. zur Mitte des Entladungsgefäßes. Damit wird
das Risiko der thermischen Belastung der Einschmelzungen am Entladungsgefäß deutlich
reduziert.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass die Schnittfläche des oberen
oder des unteren Teils des Außenkolbens als Bezugskante
sowohl für die Außenkolbenmontage als auch den
Einbau in Reflektoren genutzt werden können. Die Gestelldrähte
können durch geeignete Biegung an dieser Bezugskante ausgerichtet und
vorfixiert werden.
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Das
hier vorgestellte Konzept ist selbstverständlich auch bei
Halogenglühlampen nutzbar, sofern diese einen Außenkolben
besitzen. Statt eines Entladungsgefäßes wird dabei
ein Innenkolben benutzt.
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Insgesamt
ermöglicht es das neue Konzept, die Baulänge einer
Lampe um eine Größenordnung von 10 mm zu verkleinern,
was bei einer typischen Baulänge von vormals 60 bis 70
mm einer Größenordnung von etwa 15% entspricht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Baueinheit;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer Baueinheit;
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3 ein
Ausführungsbeispiel einer Reflektorlampe mit Baueinheit;
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4 ein
Ausführungsbeispiel eines separaten inneren Teils;
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5 ein
Ausführungsbeispiel eines separaten inneren Teils;
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6 ein
Ausführungsbeispiel einer Reflektorlampe mit Baueinheit.
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Bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung
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1 zeigt
eine Baueinheit 1. Sie besteht aus einem keramischen Entladungsgefäß 2,
das entlang einer Lampenachse A durch ein Gestell 3 mit zwei
Drähten 3a, 3b in einem Außenkolben 4 aus Quarzglas
gehaltert ist. Der Außenkolben 4 besteht aus zwei
im wesentlichen kreiszylindrischen Teilen 14 und 15.
Beide besitzen ein abgerundetes Ende 16 in der Nähe
der Enden 17 des Entladungsgefäßes. Jedoch
ist die konkrete Form dieser Enden für die Erfindung unerheblich.
Beide Teile besitzen außerdem ein ursprünglich
offenes kreiszylindrisches Ende 18, das beim fertigen Außenkolben über
eine gewisse Dichtstrecke S abgedichtet ist. Das eine Teil des Außenkolbens
ist das äußere Teil 14 und hat entweder einen
etwas größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser
des andern, inneren Teils 15, oder diese Relation der aufeinander
abgestimmten Durchmesser gilt zumindest über die axiale
Länge S der Dichtstrecke für zwei spezielle Fügeabshcnitte
der beiden Teile, so dass das innere Teil 15 in das äußere Teil 16 über
die Dichtstrecke S eingepasst werden kann und dann ggf. verscholzen
werden kann. Die elektrische Verbindung nach außen erfolgt
hier entweder dadurch, dass eine Stromzuführung 3b zwischen
den beiden Teilen des Außenkolbens, insbesondere mittels
geeigneter Aussparung, hindurchgeführt ist, links in 1 gezeigt,
oder mittels dünner Verbindungsstrecke, wie bei Stromzuführung 3a rechts
gezeigt. Beide Möglichkeiten können bei beiden
Durchführungen 3a, 3b angewendet werden.
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Die
Verbindungsstrecke kann jweils als Folie 5 (4)
realisiert sein, die jeweils im Bereich der Dichtstrecke S zwischen
den beiden Fügeabshnitten eingebracht sind.
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Statt
der Folie kann die Verbindungsstrecke auch eine elektrisch leitende
Beschichtung 6 als Ringsegment vorteilhaft auf dem inneren
Teil 15, aufgebracht sein, siehe 5.
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Das
Gestell 3, siehe 1, umfasst
eine erste, meist kürzere Zuleitung 3b, die etwa
U-förmig gebogen ist, und eine zweite längere
Zuleitung 3a. Beide sind an die Innenwand des Außenkolbens
herangeführt. Die kurze Zuleitung 3b verbindet
eine erste Stromzuführung 7, die aus dem ersten
Ende des Entladungsgefäßes herausragt, mit einem
Außendraht 8, der auch integral sein kann mit
zuleitung 3b, außerhalb des Außenkolbens,
ggf über eine Verbidnugnstrecke wie Folie 5. Die
lange Zuleitung 3a verbindet eine zweite Stromzuführung 10,
die aus dem zweiten Ende des Entladungsgefäßes
herausragt, mit einem Außendraht 12 außerhalb
des Außenkolbens über eine ähnliche Folie 5.
Die beiden Außendrähte 8 und 12 sind
parallel entlang des Außenkolbens geführt.
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Insbesondere
können auch Aussparungen für die Zuleitungen und/oder
Außendrähte im Bereich der Fügeabshcnitte
vorgesehen werden.
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Die
beiden Teile 14, 15, des Außenkolbens können
lediglich ineinandergesteckt sein, wobei als Atmosphäre
im Außenkolben Luft verwendet wird. Sie können
aber auch im Bereich der Fügeabschnitte hermetisch abgedichtet
sein durch Erwärmen und Verschmelzen des Glases oder unter
Verwendung eines Lotes.
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Das
Entladungsgefäß hat beispielsweise eine Füllung
aus Metallhalogeniden wie an sich bekannt. Des weiteren sind im
Entladungsgefäß zwei Elektroden angeordnet, zwischen
denen der Entladungsbogen brennt. Als Leuchtmittel eignet sich aber auch
ein Filament.
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Die
beiden Teile 14, 15 sind etwa in Höhe
der ersten Kapillare 17 des Entladungsgefäßes
miteinander verbunden. Die axiale Länge der beiden Teile
ist dann in grober Näherung etwa gleich lang.
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Vorteilhaft
sind die beiden Außendrähte 8, 12 an
einander gegenüberliegenden Abschnitten des Außenkolbens
herausgeführt, weil dann die Wahrscheinlichkeit von Überschlägen
am geringsten ist. Dies ist jedoch nicht immer unbedingt notwendig.
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Eines
der beiden Teile, hier Teil 14, kann einen Pumpstengel 19,
vorzugsweise in der Nähe des verschlossenen Endes, besitzen,
so dass im Fall einer hermetischen Abdichtung im Bereich der Fügeabschnitte
durch den noch offenen Pumpstengel die gewünschte Atmosphäre
in den Außenkolben nachträglich eingebracht werden
kann. Ähnliches leistet auch eine Kanüle im Bereich
der Fügeabschnitte, die nachträglich verschlossen
wird.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Außenkolben 20 zwar
ebenfalls aus zwei Teilen besteht. Dabei ist wieder ein erstes zylindrisches
Teil 14 so langgezogen, dass es nahezu das Innengefäß vollständig
ummantelt. Das zweite Teil 22 ist lediglich ein Deckelteil,
das im wesentlichen nur aus dem ringförmigen Fügeabschnitt 23 besteht,
wobei an einer Kante, vorzugsweise an der Innenkante 24,
ein gewölbtes Abschlussteil 25 den Durchmesser des
Rings überspannt. Das Abschlussteil 25 setzt dabei
an der Innenkante des Rings an. Die maximale Wölbung kann
dabei noch innerhalb der Außenkante des ersten Teils 14 liegen,
aber auch genau in Höhe der Außenkante oder etwas
außerhalb davon enden.
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Das
Abschlussteil des Deckels kann auch ein ebenes Teil 25 sein. 3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Außenkolben 20 aus
zwei stark unterschiedlichen Teilen besteht. Hier ist ein erstes zylindrisches
Teil 21 so langgezogen, dass es nahezu das Innengefäß 2 vollständig
ummantelt. Das zweite Teil 28 ist lediglich ein Deckelteil,
das im wesentlichen nur aus dem ringförmigen Fügeabschnitt 23 besteht,
wobei an einer Kante, vorzugsweise an der Außenkante 26,
ein plattenförmiges Abschlussteil 29 den Durchmesser
des Rings überspannt.
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Die
Baueinheit kann auch auf einer Glühlampe beruhen. Die Füllung
im Innenvolumen ist im Falle eines Filaments als Leuchtmittel eine
konventionelle Füllung, wie beispielsweise in
EP-A 295 592 beschrieben.
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6 zeigt
eine vollständige Reflektorlampe 30. Sie besteht
aus einer Baueinheit 31 mit Entladungsgefäß und
Außenkolben wie beispielsweise in 1 beschrieben.
Dies Baueinheit ist in einem Reflektor als Hüllteil untergebracht,
wobei der Reflektor ein konkaves Vorderteil 32 und einen
Halsbereich 33 besitzt, der in einer Abschlussplatte 34 als
Boden endet. In dieser Platte 34 sind zwei Kontaktstücke 35 befestigt.
Die Außendrähte 8, 12 der Baueinheit
sind zu diesen Kontaktstücken geführt. Das untere
Ende der Baueinheit, das im Halsbereich angeordnet ist, ist mittels
Kitt 36 im Hals befestigt. Selbstverständlich sind
auch andere Befestigungsmöglichkeiten anwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/0131202
A [0002]
- - EP 1659617 A [0003]
- - US 2006/226754 A [0008]
- - EP 295592 A [0039]