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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahler mit einem Quarzglaskolben, der mindestens eine stirnseitige Quetschung mit einer Stromdurchführung aufweist, umfassend eine in der Quetschung gasdicht eingebettete Metall-Folie in elektrischem Kontakt zu einer inneren Stromzuführung in dem Quarzglaskolben und zu einer äußeren Stromzuführung aus dem Quarzglaskolben, die mit einer elektrischen Anschlussleitung verbunden ist.
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„Strahler” in diesem Sinne sind beispielsweise Halogenlampen, Leuchtstofflampen, Metafldampflampen, Infrarotstrahler oder auch so genannte Hüllkolbenstrahler, bei denen jeweils die Stromversorgung für ein Leucht- oder Heizmittel durch eine oder mehrere gasdichte Einschmelzungen des Lampenkolbens geführt ist.
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Stand der Technik
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Ein Strahler dieser Art ist aus der
DE 10 2006 033 715 A1 bekannt. Er besteht aus einem Lampengefäß mit zwei entgegengesetzt angeordneten Endabschnitten, in die jeweils eine Molybdän-Folie gasdicht in einer Quetschdichtung eingebettet ist. An den gegenüberliegenden Schmalseiten der Molybdänfolien sind jeweils eine innere und eine äußere Stromzuführung angeordnet, wobei die elektrische Anschlussleitung mit der äußeren Stromzuführung verbunden ist.
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Darüber hinaus ist aus der
US 3 633 149 A ein externes Anschlussstück zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung von elektrischen Glühlampen bekannt. Das Anschlussstück ist über eine Crimpverbindung mit der elektrischen Anschlussleitung verbunden.
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Auch die
US 3 783 437 A beschreibt ein externes Anschlussstück, das in eine Lampenfassung eingesetzt und mit der elektrischen Anschlussleitung mittels einer Crimpverbindung verbunden ist.
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Ein Strahler der eingangs genannten Gattungist auch aus der
DE 196 29 714 C1 bekannt. Hierbei ist eine Entladungslampe mit einem rohrförmig ausgebildeten Entladungskolben vorgesehen, in den hinein sich von beiden stirnseitigen Enden aus Elektroden erstrecken, die von inneren Stromanschluss-Stiften getragen sind. Die Stromversorgung der Elektroden erfolgt über die Stromanschluss-Stifte und über Molybdänfolien, die in Quetschenden des Lampenkolbens gasdicht eingebettet sind. Diese sind jeweils mit einem aus dem Quetschende herausgeführten Anschlussdraht verbunden.
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Das freie Ende des Anschlussdrahtes ragt in einen hülsenförmigen Anschlusskontaktstift und ist mit diesem durch Verschweißen elektrisch und mechanisch fest verbunden. Der Schweißverbund aus Anschlussdraht und hülsenförmigem Anschlusskontaktstift ist von einer elektrischen isolierenden Hülse umgeben. Diese weist zur Herstellung der Schweißverbindung eine Öffnung auf.
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Die Herstellung einer Verbindung mit einer Stromlitze oder eines Stromlitzenbündels für den Stromanschluss erfordert folgende Schritte:
- (a) Aufstecken der isolierenden Hülse,
- (b) Aufstecken des Anschlusskontaktstiftes auf den Anschlussdraht,
- (c) Verbinden von Anschlusskontaktstift und Anschlussdraht durch Punktschweißen,
- (d) Verbinden des Anschlusskontaktstifts mit der Stromlitze oder eines Stromlitzenbündels (der Einfachheithalber wird hier und im Folgenden auch ein Stromlitzenbündel als Stromlitze bezeichnet).
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Die Metallfolie und die Anschlussdrähte bestehen üblicherweise aus Molybdän und die Anschlusskontakte aus Nickel.
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Bei Ausführungsformen des gattungsgemäßen Strahlers mit hohem Strombedarf können statt einem einzelnen Anschlussdraht auch zwei Anschlussdrähte vorgesehen sein. Bei Ausführungsformen mit doppeltem Anschlussdraht erfordert die Herstellung des Stromanschlusses folgende Schritte:
- (a) Kürzen der Anschlussdrähte auf eine vorgegebene Länge mittels Seitenschneider oder einer pneumatischen Schneidmaschine,
- (b) Umwickeln und Anschweißen eines Nickelbandes an die abgelängten Anschlussdrähte,
- (c) Anschweißen einer Stromlitze (oder ein Stromlitzenbündels),
- (d) Umbiegen der freien Nickelband-Enden nach innen so dass sie die Litze oder das Litzenbündels umgreifen, und
- (e) Verschweißen der Nickelband-Enden miteinander.
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In jedem Fall erfordert die Herstellung des elektrischen Anschlusses eine Vielzahl von Arbeltsschritten und ist somit zeit- und kostenaufwändig. Eine Automatisierung ist nur eingeschränkt möglich.
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Technische Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strahler anzugeben, der eine fertigungstechnisch einfachere elektrische Kontaktierung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die äußere Stromzuführung als Formteil ausgeführt ist, welches einen von der Metall-Folie nach außen ragenden Steg und einen quer zum Steg und außerhalb der Quetschung verlaufenden Crimpabschnitt mit mindestens einer abstehenden Lasche umfasst.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Beim erfindungsgemäßen Strahler ist die äußere Stromzuführung als Formteil aus einem verformbaren Metall ausgebildet, welches einen Steg und einen mit dem Steg verbundenen Crimpabschnitt aufweist.
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Der Stegbereich bildet mit der in der Quetschung eingebetteten Metallfolie eine feste Verbindung mit Reib-, Form- oder Stoffschluss, beispielsweise durch Verschweißen oder unter Einsatz eines in Richtung der Metallfolie geschlitzten Stegbereichs, in den die Folie vor Herstellung der Quetschung eingelegt wird.
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Der Crimpabschnitt umfasst mindestens eine umklappbare Lasche, die dazu dient, die Stromlitze oder ein Stromlitzenbündel einzuklemmen, und die sich außerhalb der Quetschung erstreckt.
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Bei der Herstellung der Quetschabdichtung des Lampenkolbens wird ein Teil des Steges in elektrischer Verbindung mit der Metallfolie in die Quetschung eingebettet. Danach ragen nur noch ein etwaiger restlicher Teil des Steges und der Crimpbereich aus der Quetschung heraus. Der Crimpbereich wird unmittelbar für die Herstellung der Anschlusskontaktierung genutzt. Hierfür genügt es, die Stromlitze (Stromlitzenbündel) in den Crimpbereich einzulegen und sie dann durch Umbiegen der mindestens einen Lasche zu fixieren. Ein zusätzliches Verschweißen trägt zur Festigkeit der Verbindung bei, ist aber nicht erforderlich.
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In jedem Fall erfordert die Herstellung der Anschlusskontaktierung nur wenige Arbeitsschritte und sie ist zudem verhältnismäßig einfach zu automatisieren.
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Das Formteil besteht vorzugsweise aus einem Metall mit geringem elektrischem Widerstand sowie hoher mechanischer und thermischer Festigkeit. Geeignet sind Molybdän und dessen Legierungen und andere temperaturfeste Metalle und Legierungen.
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Vorzugsweise ist das Formteil aus einem einstückigen Schnitt- oder Stanzteil hergestellt.
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Stanzen und Schneiden von Band- oder Blechmaterial ermöglichen eine preiswerte Massenfertigung des Formteils mit gleichzeitig hoher Maßhaltigkeit. Dadurch, dass Steg und Crimpabschnitt einstückig ausgeführt sind, entfallen zusätzliche Verbindungsarbeiten und es wird ein bestmöglicher elektrischer Kontakt gewährleistet.
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Das Formteil hat im einfachsten Fall eine einheitliche Stärke, die vorzugsweise maximal 1 mm beträgt, besonders bevorzugt maximal 0,5 mm.
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Ein derartiges metallisches Formteil ist einerseits dünn genug, um auch auf kurzer Länge ein Umbiegen der Lasche zu erlauben, und es ist dick genug, um im gebogenen Zustand eine ausreichende Formstabilität zur stabilen Fixierung der Stromlitze und einen geringen elektrischen Widerstand zu gewährleisten.
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Der Crimpabschnitt ist beispielsweise oval oder rechteckig mit einer quer zum Steg verlaufenden Längsachse ausgebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Strahlers ist das Formteil T-förmig ausgebildet, wobei der Crimpabschnitt eine Längsachse aufweist, die zu dem Steg in einem Winkel um 90°C verläuft.
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Der Winkel von 90 Grad zwischen Steg und Crimpabschnitt ist fertigungstechnisch vorteilhaft, weil er eine gute Zugänglichkeit von beiden Längsseiten des Steges zulässt.
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In dem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass der Crimpabschnitt an seinen beiden gegenüberliegenden Seiten mit umklappbaren Laschen versehen ist.
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Der Crimpabschnitt erstreckt sich hierbei symmetrisch entlang einer Längsachse und weist beiderseits Enden auf, die als umklappbare Laschen ausgeführt sind. Zur Fixierung der Stromlitze werden die Laschen in entgegengesetzter Richtung umgebogen und umschließen dabei die Stromlitze von zwei Seiten – im Idealfall ringförmig – was zu einer besonders festen Fixierung führt. Der Steg erstreckt sich hierbei vorzugsweise mittig zu den beiden Crimpabschnitten.
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Zusätzlich kann der Crimpabschnitt an seinem dem Steg abgewandten Ende zwei weitere Laschen aufweisen, die dazu dienen, den Stromlitzenmantel zu umgreifen. Diese Laschen sind gegebenenfalls länger als die Laschen zum Umgreifen der Stromlitze, können aber eine geringere Breite aufweisen.
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Beim vorgefertigten Formteil kann der Crimpabschnitt vollständig flach ausgebildet sein. Um ein definiertes Umbiegen der Lasche(n) zu erleichtern, hat es sich aber bewährt, wenn die Biegelinie zum Umbiegen der Lasche, beziehungsweise mehrere Biegelinien durch mechanische Markierung vorgegeben sind, wie etwa durch Einstanzungen, oder wenn die Lasche(n) bereits als vorgefertigte Abwinkelungen in Bezug auf einen Mittelabschnitt ausgeführt sind.
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Die vorgefertigte Abwinkelung in Bezug auf einen Mittelabschnitt des Crimp-bereichs erleichtert das Einlegen der Stromlitze und führt zu einem reproduzierbaren Umbiegen der Lasche(n) zwecks Fixierung. Ein längsseitiges Ende oder beide Enden des Crimpabschnitts sind dabei in einem vorgegebenen Winkel hochgebogen. Vorzugsweise sind beide Laschen im gleichen Winkel abgewinkelt, bevorzugt in einem Winkel von 90 Grad oder weniger.
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Die Lasche muss mindestens so lang sein, dass sie sich umbiegen lasst und außerdem nach dem Umbiegen geeignet ist, eine Stromlitze zu fixieren. Die optimale Länge der einen Lasche oder beider Laschen zusammen hängt somit in erster Linie vom Durchmesser der zu fixierenden Stromlitze ab. Bei Crimpabschnitten mit zwei gegenüberliegenden Laschen sind Laschenlängen von mindestens 3,5 mm für die meisten Anwendungen geeignet.
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Die Gesamtlänge der Laschen beträgt im bevorzugten Fall somit mindestens 7 mm, wobei in der Regel noch ein Mittelabschnitt mit einer Länge von einigen Millimetern vorhanden ist. Für den gesamten Crimpabschnitt ergibt sich somit eine bevorzugte Gesamtlänge um 10 mm und mehr.
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Diese Länge genügt für Stromlitzen-Querschnitte 0,08 bis 2,5 mm2. Bei der Fixierung von Stromlitzen mit geringem Durchmesser kann es zur Überlappung der beiderseitigen Laschenenden kommen, was kein Nachteil ist, sondern zusätzlich zur mechanischen Festigkeit der Verbindung beiträgt.
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In dem Zusammenhang hat es sich auch bewährt, wenn der Crimpabschnitt eine Breite im Bereich von 2 bis 4 mm aufweist.
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Die Breite des Crimpabschnitts beeinflusst die Größe der Anpressfläche zwischen Stromlitze und Lasche(n) und den Platzbedarf zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung. Breiten des Crimpabschnitts im genannten Bereich ergeben einen geeigneten Kompromiss zwischen Anpressfläche und Spannkraft zum Einklemmen der Stromlitze einerseits und geringem Platzbedarf andererseits.
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Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Steg eine Breite von mindestens 1 mm, bevorzugt mindestens 2 mm aufweist.
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Die Breite des Steges bestimmt die Auflagefläche auf der Metallfolie und damit den Übergangswiderstand. Eine Breite von mindestens 1 mm ergibt eine ausreichend große Auflagefläche und damit eine geringen Übergangswiderstand und einen guten Stromdurchgang.
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Das Formteil und die Metallfolie bestehen vorzugsweise aus demselben Werkstoff.
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Dadurch ergeben sich gleiche oder ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen Metallfolie und Formteil, so dass Verschlechterungen des Übergangswiderstandes mit der Zeit weitgehend vermieden werden. Als Werkstoff kommen temperaturfeste Metalle, insbesondere Molybdän und dessen Legierungen in Betracht.
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Ausführungsbeispiel
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigt in schematischer Darstellung
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1 eine Ausführungsform eines Formteils für die elektrische Kontaktierung eines Strahlers mit Steg und Crimpabschnitt in gestreckter Form,
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2 das Formteils gemäß 1 mit teilweise nach Innen eingebogenen Laschen und einem zu fixierenden Litzenbündel, und
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3 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Strahlers in Form einer Amalgamlampe in einer Draufsicht auf die Stromdurchführung, und eine Einbausituation des Formteils gemäß 2.
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Das in 1 gezeigte Formteil 1 für die elektrische Kontaktierung eines UV-Strahlers oder eines IR-Strahlers besteht aus einem flachen Stanzteil aus Malybdän mit einer Dicke von 0,4 mm. Es ist T-förmig aus einem Stegbereich 2 und einem integral damit verbundenen rechteckigen Crimpbereich 3 ausgebildet. Der Stegbereich 2 hat eine Breite von 2 mm, eine Länge von 10 mm und er verläuft mittig und im Winkel von 90 Grad zum Crimpbereich 3.
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Der Crimpbereich 3 hat eine Länge von 10 mm und eine Breite von 4 mm. Er weist einen Mittelabschnitt 4 und beiderseits davon zwei umklappbare Laschen 5 auf, die zur Fixierung einer Stromlitze oder eines Stromlitzenbündels 7 dienen, wie die in 2 schematisch gezeigt ist.
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Das Formteil 1 dient als Bauteil zur äußeren Stromzuführung über eine in einer Quetschung eines Lampenkolbens eingelegten Metallfolie. Der Stegbereich 2 kontaktiert dabei die Metallfolie und ragt mit dem Crimpbereich 3 aus der Quetschung heraus. Wie 2 zeigt, sind die Laschen 5 vorab entlang einer vorgefertigten Stanzlinie 6 bereits in einem Winkel um 80 Grad hochgebogen, um das Einlegen und Umgreifen des Litzenbündels 7 zu vereinfachen und reproduzierbar zu gestalten. Die Länge jeder hochgebogenen Lasche 5 liegt bei 3,5 mm; die Breite des Mittelabschnitts 4 beträgt somit etwa 3 mm.
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3 zeigt schematisch einen Abschnitt einer Amalgamlampe 10 und eine Einbausituation des Formteils 1 in die Amalgamlampe 10. Diese zeichnet sich durch eine Nominal-Leistung von 800 W (bei einem nominalen Lampenstrom von 8 A), eine Strahlerlänge von 150 cm und somit durch eine Leistungsdichte von etwas weniger als 5 W/cm aus.
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Die Amalgamlampe 10 besteht aus einem Quarzglasrohr 11, das an seinen Enden mit Quetschungen 12 verschlossen ist, in die jeweils zwei Molybdänfolien 13 sowie die Enden von metallischen Anschlüssen zu einer wendelförmigen Elektrode 15 eingebettet sind. Die Elektrode 15 weist hierzu Beinchen 16 auf, die mit der Molybdänfolie 13 in Kontakt sind.
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Zwischen der Elektrode 15 und einer ihr gegenüberliegenden zweiten Elektrode (in der 3 nicht dargestellt) wird im Betrieb ein Lichtbogen 18 erzeugt.
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Die Quetschung 12 am dargestellten Ende ist mit einem Hohlraum 19 versehen, der als Aufnahme für einen Amalgamvorrat 20 dient. Der Hohlraum 19 weist eine Öffnung 17 zum Entladungsraum 8 auf, so dass das Amalgam in gasförmiger Form in den Entladungsraum 8 gelangen kann.
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Die äußere Stromzuführung ist als Molybdän-Formteil 1 ausgeführt. Dieses ist mit seinem Stegbereich 2 durch eine Punktschweißung 21 mit der Molybdänfolie 13 verbunden und zusammen mit dieser in der Quetschung 12 eingebettet.
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Das aus der Quetschung 12 herausragende Ende des Stegbereichs 2 ist mit dem Crimpbereich 3 mit den hochgebogenen Laschen 5 verbunden. Die Fertigstellung des elektrischen Anschlusses der Amalgamlampe erfordert lediglich noch das Einlegen des Stromlitzenbündels 7 (wie in 2 angedeutet) und das vollständige Umbiegen der Laschen 5.
