DE1589177A1 - Gluehlampenleuchtkoerper aus verseilten Wolframdraehten - Google Patents

Description

General Electric Company, Schenectady, N.Y. (V.St.A.)

"Glühlampenleuchtkörper aus verseilten Wolfrandrahten" *)

Die Erfindung bezieht sich auf Leuchtkörper für Glühlampen und insbesondere auf Leuchtkörper aus verseilten Wolframdrähten mit verbesserter Erschütterungsfestigkeit und auf Glühlampen, die diese verbesserten Leuchtkörper enthalten.

Es ist wohl bekannt, daß die Entwicklung der Glühlampe von ihren Anfängen nit vergleichsweise unbefriedigender Ausbeute bis zu den gegenwärtig verwendeten leistungsstarken Ausführungen eng mit der des Leuchtkorpers verbunden ist. Viele Substanzen, metallische und auch nichtmetallische, wurden auf ihre Eignung für den Leuchtkörper untersucht im Zug der fortdauernden Anstrengungen, die ,Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Glühlampe zu verbessern. Allmählich hat »an die Mehrsah1 der Glühlampen mit Leuchtkörpern aus Wolfram versehen, ä& mit ihnen eine hohe Lichtausbeute im Verhältnis sum Energieeinsatz erreicht wird. Auch die mechanischen Eigenschaften von Leuchtkörpern aus Wolfram sind besser als die aus den sonst noch verfügbaren Substanzen. Jedoch selbst Wolfram ist nicht ohne einige Unzulänglichkeiten, hauptsächlich, weil die Anforderungen an· die Lampen durch die sich ständig erweiternde und fortschreitende Technik steigen. Man fordert von den Lampen* daß sie mehr leisten sollen als lediglich Lieht unter stationären Bedingungen abzugehen, sie sollen auch unter schwierigeren Betriebsbedingungen auverlässig Lieht liefern. So sollen s»B. Lampen, die in Automobilen oder anderen Straßen· transportfahrseugen verwendet werden, für eine angemessene Zeit Licht liefern und müssen dabei Erschütterungen aushalten können. Noch stengere Anforderungen

21 f 35 . - / -

009811/0816

müssen von Lampen erfüllt werden, die in Flugzeugen verwendet werden, wo Erschütterungen besonders in einigen Teilen des Flugzeuges wie im Heck und in den Flügel spitzen die Lebensdauer der Lampe sehr drastisch verkürzen können. Es nuß wohl nicht besonders erwähnt werden, daß in allen solchen Situationen die Zuverlässigkeit der Lampe eine erste Forderung ist.

Da jedes Jahr in der ganzen Veit einige Milliarden elektrischer Glühlampen hergestellt werden und die Leistung der Lampen hauptsächlich von der Leuchtkörper-Qualität abhängt, können wenig Zweifel daran bestehen, warum in bezug auf den Wolframleuchtkörper ständig weitere Verbesserungen angestrebt werden. Die Sprödigkeit von Wolfram führt während des Wendeins des Drahtes zum Leuchtkörper zu Produktionsverlusten. Die Neigung des Leuchtkörpers, während des Lampenbetriebes duranzuhängen, verursacht vorzeitiges Durchbrennen. Das Durchhängen des Leuchtkörpers verändert die Abstände zwischen den Windungen der Wendel, wodurch heiße Stellen entstehen, was letztendlich zum Durchbrennen der Wenel führt* Auch ändert das Durchhängen den Charakter der Lichtverteilung einer Lampe. Ferner wird ein Wolframleuchtkörper, nachdem er auf hohe Temperatur erhitzt wurde, wie es natürlich bei» Lampenbetrieb geschieht, noch spröder und brucheepfindlicher. Während die Probleme des Durchhängens und der Brüchigkeit durch die Verwendung von gedoptem Wolfram teilweise gelöst wurde, bleiben sie doch bedeutende, die Verwendungsmöglichkeit der Lampe beeinflussende Probleme.

Es ist das Hauptziel der Erfindung, einen neuen Leuchtkörper für Glühlampen mit verbesserter Biegsamkeit und Erschütterungsfestigkeit

ι
su schaffen. Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, einen mehrdrähtigen Wolframleuehtkörper mit verbesserten, nicht durchhängenden Eigenschaften und erhöhter Festigkeit sowie Duktilität unter Betriebsbedingungen, wo Erschütterungen einwirken können, zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Glühlampe unter Verwendung des neuen Leuchtkörpers su schaffen.

009811/0816

Nach der Erfindung ist der Leuchtkörper aus miteinander verseilten dünnen Wolframdrähten zur Verwendung in Glühlampen dadurch gekennzeichnet, daß der Mitteldraht von polygonalem Querschnitt spiralig umgeben wird von Außendrähten, wobei die Außendrähte sich mit Flächen anlegen an die Seitenflächen des polygonalen Mitteldrahtes und sich untereinander in Flächen berühren, während die außenliegenden Flächen der Außendrähte im Querschnitt einen Kreis bilden. Vorzugsweise besteht der Leuchtkörper aus sieben-dünnen Wolframdrähten, wobei der Mitteldraht einen hexagonalen Querschnitt besitzt· Der Mitteldraht wird in der geschilderten Weise von sechs Außendrähten umgeben·

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen und die folgende Beschreibung weiter erläutert.

Figur 1 ist die zeichnerische Wiedergabe einer stark vergrößerten Mikrofotografie des Querschnittes eines Leuchtkörpers aus sieben Wolframdrähten nach der Erfindung, und Figur 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Leuchtkörpers der in Figur 1 dargestellten Art·

Allgemein gesprochen ist der Leuchtkörper der Erfindung ein mehrdrähtiger WbIframleuchtkörper , in welchem ein einzelner Mittel draht spiral ig ua-'geben wird von Außendrähten. Der Querschnitt des Mitteldrahtes ist polygonal, wobei die Anzahl der Seiten abhängt von der Anzahl der ihn abgebenden Außendrähte. Alle äußeren Drähte haben eine kreisbogenförmige Außenfläche und ebene Seitenflächen sowie ebene Innenflächen.

Dies bewirkt einen flächenhaften Kontakt zwischen den benachbarten Außendrähten und zwischen jedem der Außendrähte und dem einzigen Mitteldraht.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß Wolframleuchtkörper für Glühlampen nach dem Erhitzen auf hohe Temperatur besonders bruchig werden und auch dazu neigen durchzuhängen, was die Lebensdauer verkürzt. Die Probiene, die das Durchhängen mitsichbringt, wurden in der Vergangenheit -durch Verwendung von Wolfram gelöst, das ait Verbindungen von Aluminium, Silicium und Kalium gedopt wurde. Diese dopenden Zusätze

0 0981 1/0816

verursachen in den Drähten nach dem Erhitzen auf hohe Temperatur die

«
Bildung einer besonders groben, fadenförmigen Kornstruktur.

Aus der Figur 1 der Zeichnungen wird ersichtlich, daß der Leuchtkörper 10 aus sieben Einzeldrähten gebildet wird. Um den einzelnen Mitteldraht 11 sind die Außendrähte 12 herumgewunden (wie in Figur 2 dargestellt). Es ist festzustellen, daß zwischen je zweien der Außen· drahte 12 eine ebene Berührung, wie bei 15 gezeigt, besteht. Ähnlich besteht zwischen jedem der Drähte 12 und de» Mitteldraht 11 eine ebene Berührung, wie bei l6 angegeben. Im vorliegenden Fall hat der Mitteldraht 11 einen hexagonalen Querschnitt. Er wird von sechs Drähten 12 umgeben, die mit ihm in engem ebenen Kontakt stehen.

Falls eine größere Anzahl Außendrähte 12 verwendet werden, würde die Querschnittsform des Mitteldrahtes polygonal bleiben. Sie würde dann jedoch eine Seitenzahl haben, die der Gesamtzahl der umgebenden Drähte entspricht. Die besondere in der Zeichnung gezeigte Geometrie ist vor* zuziehen, da sie die dichteste Packung erlaubt, wenn die Drähte 12 um den Mitteldraht 11 gewickelt werden.

Die Anordnung schafft möglicherweise durch die Wirkung der eben aneinander liegenden Drähte einen stabilen Mehrfachleuchtdraht, wobei die Biegeeigenschaften des einzelnen Drahtes erhalten bleiben, während gleichzeitig Verte für Dehnbarkeit und Bruchfestigkeit beobachtet werden, die vordem nicht erreicht wurden. Vergleichsweise würde ein nur aus einzelnen Drähten mit kreisförmigem Querschnitt hergestellter Leuchtkörper, bei dem zwischen den Einzeldrähten nur linienförmige^ Kontakt besteht, die Biegeeigenschaften eines geschichteten Bündels besitzen anstelle der jetzt beobachteten, wobei das Bündel als aus einem Stück bestehend aufzufassen ist.

Außerdem wurde festgestellt, daß die Lichtausbeute einer Glühlampe mit einem Leuchtkörper nach der Erfindung,bedingt durch dessen Geometrie, während ihrer Lebensdauer wesentlich konstanter ist, während bei üblichen Leuchtdrähten oft ein Lichtabfall erfolgt. Eine Veränderung der Lichtausbeute tritt auch besonders bei einer Litze unter Verwendung von im Querschnitt kreisförmiger Drähte ein, da sich die Geometrie eines

009811/0816

- - - 5 solchen Leuchtkörpers während des Betriebes bedeutend ändert.

Wie bereits angegeben, werden die Leuchtkörper der vorliegenden Erfindung durch das Verseilen einer Anzahl von Wolframdrähten zu einem Mehrfachdraht hergestellt, wobei ein einzelner Hitteldraht von den übrigen Drähten umgeben wird. Die Außendrähte uageben den einzelnen Mitteldraht spiralig. Ia Anschluß an das Verseilen oder Verlitzen wird der so erhaltene Hehrfachdraht durch Werkzeuge gezogen, um ihn auf dan endgültigen Durchaesser zu verringern und die Einzeldrähte gleichseitig in engen ebenen Kontakt miteinander zu zwingen.

Durch das Ziehverfahren erhalt der Hitteldraht seine polygonale Querschnittsfora· Die Außendrähte erhalten eine kreisbogenföraige Außenfläche und ferner entwickeln die Außendrähte die ebenen Flächen, die in ebener Berührung «it den entsprechenden Flächen des angrenzenden Drahtes stehen» Sobald der Hehrfachdraht auf endgültigen Durchmesser gezogen worden ist, kann er, ta einen Leuchtkörper mu bilden, sur Wendel gewickelt werden und wie üblich in Innern eines Glühlaapenkolfrens an Haltedrähten ,die zur Zuführung des elektrischen Stroaes dienen, befestigt werden.

Während der Menrfachdraht nach der Erfindung nach erfolgtes Erhitzen bis über die Rekristallisationstemperatisr von Wolf ras dehnbar bleibt (eine Temperatur, die während dea normalen Betriebes einer Glühlaape überschritten wird), ist dies alt den üblichen Leuchtkörpern nicht der Fall, welche„ nachdem sie einer rekrietallisierenden Entspannungsglübung unterworfen oder für kurse Zeit betrieben worden sind, brüchiger werden· Bo kann z.B. der veraeilte und gesogen· Mehrfacbdraht bei eine» Durchmesser von etwa 300 Am ait einen so kleinen Radius wie"1,6 mm ohne Bruch gebogen werden» -

Um die ¥irks««keit der Erfindung nachsuweison, wurden Lanpen unter Verwendung eines verseilten, gedopten VoIfraa-Mehrfachdrafetee hergestellt und einer Lebensdauerprüfung unter Erschütterungen unterzogen· Die Leuchtkörper wurden in wesentlichen durch Verseilen von sieben Wolfraadrähten von etwa 25&^ga Durchaeseer und Ziehen des erhaltenen Hehrfachdrahte» auf einen Enddurehnesser von etwa 3OO/ob, 175 faa und 100^Sa hergestellt·

GG9811/0816

Aue dem veraeilten und gezogenen Mehrfachdraht wurdendann mit Hilfe bekannter Verfahren Leuchtkörper hergestellt und in Glühlampen einer Lebensdauerprüfung unter Erschütterungen unterzogen. Während der Prüfung wurden die Leuchtkörper Erschütterungen von etwa 400 g bei einer Frequenz von 800 Stoßen pro Minute und gleichzeitig einen Aus-Ein-Schait-Rhythaus unterworfen. Standardlaapen wurden den gleichen Prüfbedingungen unterworfen, so daß ein qualitativer Vergleich angestellt werden konnte. Die folgende Tabelle zeigt die Lebensdauer von Standardiaapen und von Laapen alt eine« Leuchtkörper aus den Mehrfachdraht nach der Erfindung unter Erachütterungsbedingungen*

Tabelle N.och betriebsfähige Erreichte Lebensdauer in Stunden

*** Standard-Laapen Laapen Bit Leuchtkörper

nach der Erfindung

90 30 51

80 34 90

60 43 96

40 51 101

20 72 · 106

10 78 Versuch beendet

Die Auewertung der in der vorstehenden Tabelle aitgeteilten Lebensdauer« aeßverte seigt, daß verseilte Leuchtkörper gegenüber noraalen Leuchtkörpern eine Verlängerung der Lebensdauer usi etwa 100 % ergeben· Ferner ist erwähnenswert« daß die Prüfung der Ursachen der Ausfälle bei Laapec »it verseilten Leuchtkörpern seigta, daß in keinea Fall der verseilte Leuchtkörper für die Betriebsbeendigung verantwortlich war. Während al«© dj· noraalen Leuchtkörper in ziealieh kurser Zeit unter den Erschütterung»« bedingungen ausfielen, waren alle verseilten Leuchtkörper noch betriebsfähig.

Patentansprüche

009811/0816

Claims (2)

Patentansprüche

1.) Leuchtkörper aus miteinander verseilten dünnen Volfraadrähten zur Verwendung in Glühlampen dadurch gekennzeichnet, daß ein Mitteldraht von polygonalem Querschnitt spiralig umgeben wird von Außendrähten, wobei die Außendrähte sich mit Flächen anlegen an die Seitenflächen des polygonalen Mitteldrahtes und sich untereinander in Flächen berühren, während die außenliegenden Flächen der Außendrähte - im Querschnitt einen Kreis bilden.

2.) Leuchtkörper nach Patentanspruch 1 zur Verwendung in Glühlampen dadurch gekennzeichnet, daß sieben dünne Wolf raisdrahte verseilt sind, wobei der Mitteldraht 11 einen hexagonalen Querschnitt*besitzt, während die ihn umgebenden Außendrähte sich nit Flächen anlegen an die Seitenflächen 16 des Mitteldrahtes, sich untereinander in Flächen berühren, während die außenliegenden Flächen der Außendrähte im Querschnitt einen Kreis bilden.

3«) Glühlampen mit einem Leuchtkörper nach Patentanspruch 1 oder 2.

00 9811/08 16

L e e r s e i t e