DE19629714C1 - Verfahren zur Herstellung von Anschlußkontakten für Strahler mit Quarzglas-Kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Anschlußkontakten für Strahler mit Quarzglaskolben und darin befindlichen sich gegenüberliegenden inneren Stromanschlüssen für die Energieversorgung einer Strahlerquelle, deren Stromdurchführung über Molybdänfolien je­ weils durch mittels Quetschung der Kolbenenden abgedichtete Bereiche geführt ist, wobei die Molybdänfolien an ihren Enden mit nach außen geführten Zuführungsstiften verbunden sind.

Aus der DE 25 39 459 B1 ist eine Kontaktstift-Isolation von Anschlußkontakten für Infrarot-Hell­ strahler bekannt, die in Form einer dem Kontaktstift umgebenen Hülse ausgebildet ist, wobei die Innenfläche der aus plastischem Material bestehenden Isolationshülse Ausnehmungen bzw. Ausbuchtungen zum Festrasten des Anschlußkontakts in der Isolationshülse aufweist. Als pro­ blematisch kann sich bei solchen plastischen Isolationshülsen die Hochtemperaturbeständigkeit und Langzeitstabilität erweisen, so daß derartige Isolationshülsen sich auf diesem Gebiet als un­ praktikabel erweisen.

Weiterhin ist es aus der DE 43 40 995 A1 bekannt, die jeweiligen Quetschenden von Bestrah­ lungslampen mit Hilfe von aufschiebbaren Sockelhülsen aus Kunststoff zu schützen, wobei auch hier die Langzeitstabilität, insbesondere Quecksilberhochdrucklampen als problematisch anzu­ sehen ist.

Weiterhin ist aus der DE 39 34 348 C2 eine elektrische Entladungslampe mit rohrförmigem Lam­ penkolben bekannt, die in axialer Richtung gesehen sich gegenüberliegende Elektroden auf­ weist, die über jeweils an Quetschenden des aus Quarzglas bestehenden Lampenkolbens zur äußeren Kontaktierung herausgeführt sind; dabei ist ein jeweils auf die Quetschenden des Lampenkolbens aufgeschobener Sockel aus elektrisch isolierendem Werkstoff vorgesehen, wel­ cher als Hohlzylinder ausgebildet ist und zwei sich gegenüberliegende spaltförmige Ausschnitte aufweist, die zur Aufnahme des Quetschendes dienen, wobei die Fassung einen durchgehen­ den Spalt enthält, in dem Kontaktfedern angeordnet sind. Die Außenkanten der Kontaktfedern sind in nutförmigen Innenkanten einer rechteckigen Erweiterung unter Federspannung arretiert.

Als problematisch erweist sich bei der bekannten Entladungslampe die verhältnismäßig aufwen­ dige Gestaltung der äußeren Anschlußkontakte im Zusammenwirken mit äußeren Kontaktfedern.

Aus der GB 20 62 957 ist eine Glühlampe mit rohrförmigem Lampenkolben und sich axial ge­ genüberliegenden Anschlußkontakten bekannt, die keramische Sockelhülsen mit formschlüssi­ ger Halterung aufweisen; dabei sind erweiterte Kopfbereiche der Anschlußkontakte mit Federe­ lementen versehen, welche für die formschlüssige Halterung sorgen; es handelt sich dabei um eine verhältnismäßig aufwendige Bauweise. Weiterhin sind auch aus der US 3,001,096 und der GB 976 445 rohrförmige elektrische Lampen mit sich gegenüberliegenden Anschlußkontakten und isolierenden Sockelhülsen aus keramischem Werkstoff bekannt. Der konstruktive Aufbau der äußeren Anschlußkontakte erscheint dabei verhältnismäßig aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer verhältnismäßig einfachen Strahlerlampe hoher Langzeitstabilität anzugeben, wobei die Lampe mit einer hochtemperaturfe­ sten Isolation von Anschlußkontakten versehen ist; insbesondere soll die Isolation der An­ schlußkontakte bei Hochdruck-Entladungslampen einsetzbar sein, wie z. B. bei Quecksilber- oder Metallhalogenid-Lampen; darüberhinaus soll das Herstellverfahren vereinfacht und ggf. au­ tomatisiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Abschluß des Quetsch-Vorgan­ ges eine Hülse aus elektrisch isolierendem, keramischen Werkstoff mit wenigstens einer seitli­ chen Öffnung auf den Zuführungsstift bis zum Anschlag am Quetschende aufgeschoben wird, daß anschließend der Anschlußkontakt mit seinem Verbindungsende durch die axiale Öffnung der Hülse eingeschoben wird, bis sich Zuführungsstift und Anschlußkontakt im Bereich der seitli­ chen Öffnung befinden und daß die Verbindungsstelle von Zuführungsstift und Anschlußkontakt durch Energiezufuhr über wenigstens eine Öffnung der Hülse miteinander verbunden werden, wobei ein sich nach außen erweiternder Bereich des Anschlußkontakts die Hülse auf dem Quet­ schende formschlüssig arretiert.

Als vorteilhaft erweist es sich, daß die Aufbringung von isolierender Hülse, Aufstecken des An­ schlußkontakt-Stifts auf den Zuführungsstift sowie die Befestigung des Kontaktstiftes auf dem Zuführungsdraht durch verhältnismäßig einfache Maßnahmen zu erwirken sind, die sich auch zur automatisierten Handhabung eignen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß Anspruch 2 werden Zuführungsstift und Anschlußkontakt mittels Laser-Impuls-Bestrahlung durch die Öffnung miteinander ver­ schweißt; dabei sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung die inneren Stroman­ schlüsse an ihren Enden zwecks Stromdurchführung jeweils mit Molybdänfolien verbunden, an die nach außen führende Zuführungsstifte angeschlossen sind, wobei diese innerhalb der Hül­ sen mit den Enden der Anschlußkontakte elektrisch und mechanisch fest verbunden sind; dabei weist die Hülse wenigstens eine seitliche Öffnung zur Energiezufuhr zwecks Verbindung zwi­ schen Anschlußkontakt und Zuführungsstift auf.

Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß durch Laser-Impuls-Bestrahlung von Zu­ führungsdraht und Anschlußkontakt eine optimale Anpassung an die Verschweißungsenergie möglich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben.

Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Fig. 1, 2, 3, 4a und 4b näher erläutert.

Anhand Fig. 1 ist schematisch im Längsschnitt der Aufbau des Strahlers als Entladungslampe sowie die Reihenfolge der Verfahrensschritte erläutert.

Fig. 2 zeigt bruchstückhaft eine vergrößerte Schnitt-Darstellung einer Stirnseite der Quet­ schung bzw. Einschmelzung der Entladungslampe einschließlich Kontaktstift und Isolierhülse, wobei die Schnittebene senkrecht zu Fig. 1 verläuft.

In Fig. 3 ist eine Alternative zu Fig. 2 dargestellt, bei der zur Befestigung des Kontaktstifts ei­ ne Widerstandsschweißung durchgeführt wird.

Fig. 4a zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein aufgebrochenes Quetschende mit auf­ gebrachter elektrisch isolierender Hülse.

Fig. 4b zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein gegenüber Fig. 4a um 180° gedrehtes aufgebrochenes Quetschende, wobei hier die Außenflächen der äußeren Anschlußkontakte so­ wie die isolierende Sockel-Hülse erkennbar sind.

Gemäß Fig. 1 weist die Entladungslampe einen rohrförmig ausgebildeten Entladungskolben 1 auf, in den zwei sich gegenüberliegende Elektroden 2 und 3 ragen, welche entlang der Kol­ benachse 4 angeordnet und von inneren Stromanschluß-Stiften 22, 23 getragen sind. Die elek­ trischen Anschlüsse der Elektroden 2, 3 bzw. der Stromanschluß-Stifte 22, 23 sind in den jewei­ ligen Quetschenden als Dichtungsbereiche 5, 6 über Molybdänfolien 7, 8 geführt. Die aus den Quetschenden herausgeführten elektrischen Zuführungsstifte 9, 10, die jeweils mit den nach au­ ßen weisenden Enden der Molybdänfolie 7, 8 verbunden sind, sind gemäß Fig. 2 und 3 mit den sich entlang der Kolbenachse 4 gegenüberliegenden äußeren Anschlußkontakten 11, 12 elektrisch und mechanisch fest verbunden.

Die elektrischen Zuführungsstifte 9, 10 sind nach den Fig. 2 und 3 jeweils in einen Hohlraum der Anschlußkontakte 11, 12 eingeführt und mit diesen durch Verschweißen elektrisch und me­ chanisch fest verbunden. Die äußeren Anschlußkontakte 11, 12 sind ebenso wie die äußeren Teile der Quetschenden als Dichtungsbereiche 5, 6 von einer elektrisch isolierenden Hülse 15, 16 umgeben, welche in Richtung Quetschende einen in radialer Richtung verlaufen­ den Spalt 18 aufweist, in den die äußeren Teile der Quetschenden bzw. Dichtungsbereiche 5, 6 jeweils hineinragen. Nach der Erfindung wird auf die bei üblichen Entladungslampen erforderli­ che Aufkittung der elektrisch isolierenden Hülsen 15, 16 auf die Quetschenden 5, 6 verzichtet, wobei die isolierenden Hülsen 15, 16 auf dem jeweiligen Quetschende durch eine Schweißver­ bindung zwischen Zuführungsstift 9, 10 und Anschlußkontakt 11, 12 arretiert sind; somit weisen die äußeren Anschlußkontakte 11, 12 jeweils ein sich vom Quetschende her gesehen sich ver­ breiterndes Profil auf, wodurch die jeweilige elektrisch isolierende Hülse 15, 16 im Bereich des Quetschendes 5, 6 mechanisch fest gehalten und gegen Verdrehung gesichert wird. Die elektri­ sche und mechanische Verbindung zwischen Zuführungsstift 9, 10 und äußeren Anschlußkon­ takt 11, 12 erfolgt durch Laserverschweißung oder Widerstandsverschweißung.

Um einen geeigneten Eingriff für eine Laserschweißung zu erhalten, weist die elektrisch isolie­ rende Hülse 15, 16 eine in radialer Richtung verlaufende kanalartige Öffnung 19 zur Einbrin­ gung eines Laserimpulses auf; falls jedoch eine Widerstandsverschweißung zwischen Zufüh­ rungsdraht und äußeren Kontaktstift geplant ist, enthält die elektrisch isolierende Hülse 15, 16 zwei sich gegenüberliegende in radialer Richtung verlaufende Öffnungen 19′, durch die stiftför­ mige Schweißelektroden eingeführt werden können, um so eine möglichst zuverlässige elektri­ sche und mechanisch feste Verbindung zwischen Zuführungsdrähten und äußeren Anschluß­ kontakt-Stiften zu schaffen. Die Reihenfolge der Arbeitsschritte zur Herstellung ist wie folgt:

• a) Aufstecken einer isolierenden Hülse,
• b) Aufstecken des Anschlußkontakt-Stifts auf den Zuführungsdraht,
• c) Befestigung des Anschlußkontakt-Stifts auf Zuführungsdraht durch einen Schweißimpuls mit einem Festkörperlaser.

Hierzu weist die elektrisch isolierende Hülse 15, 16 jeweils eine in radialer Richtung geführte Öffnung 19 auf; falls jedoch beabsichtigt ist, Anschluß-Kontaktstift 11, 12 und Zuführungsstift 9, 10 mittels Widerstandsverschweißung miteinander zu verbinden, ist es erforderlich, daß die in radialer Richtung geführte Öffnung als durchgängige Öffnung 19′ ausgeführt ist, so daß der An­ schlußbereich von Zuführungsstift 9, 10 und äußerem Anschlußkontakt-Stift 11, 12 durch Wi­ derstandsverschweißung mittels zweier gegenläufig zur Achse der isolierenden Hülse geführten Elektroden ermöglicht wird. Der Durchmesser dieser Öffnung liegt im Bereich von 1 bis 1,3 mm.

Fig. 2 zeigt dabei die radiale Öffnung 19, mit einer einseitig geöffneten isolierenden Hülse 15, 16 für Laser-Impulsschweißung, während Fig. 3 eine durchgängige Öffnung 19′ bzw. zwei Öff­ nungen 19′ in radialer Richtung enthält, so daß beispielsweise zwei gegenläufig eingeführte Elektroden einer Widerstandsschweißmaschine durchführbar sind.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, wird durch die spezielle Formgebung der elektrisch isolierenden Hülse mit ihrem sich nach außen verbreitenden Querschnitt diese durch den am Zuführungs­ draht befestigten Kontaktstift in axialer Richtung gehalten und durch Spalt 18 gegen Verdre­ hung gesichert. Auf eine Kittung kann somit vorteilhafterweise verzichtet werden.

Als Werkstoff hat sich für die elektrisch isolierende Hülse ein keramischer Werkstoff, insbeson­ dere Aluminiumoxid bewährt, es ist jedoch auch möglich, andere thermisch beständige elek­ trisch isolierende Werkstoffe - wie z. B. Steatit - einzusetzen.

Die elektrisch isolierende Hülse ist dabei mit ihrem Spalt so angeordnet, daß in den Spalt das gequetschte Ende hineinragt, wobei auf diese Weise eine Drehschutzfunktion erzielt wird.

Fig. 2 stellt eine bevorzugte Anordnung zur Laserverschweißung von Zuführungsstift 9, 10 mit Anschlußkontakt 11, 12 nach der Erfindung dar; Fig. 3 ist - wie zuvor dargelegt - auf eine An­ ordnung zum Widerstandsverschweißen gerichtet, wobei die in radialer Richtung verlaufenden Öffnungen 19′ sich besonders für Verschweißung mittels Elektroden eignen; dabei werden durch die Öffnungen 19′ zwei hier nicht dargestellte Schweiß-Elektroden gegenläufig zur Achse vorgetrieben und durch Widerstandsschweißung eine elektrisch leitende und mechanische Ver­ bindung zwischen Anschlußkontakt und Zuführungsstift erzielt; die in Fig. 3 dargestellte An­ ordnung kann jedoch auch im Zusammenhang mit anderen Verbindungsmethoden eingesetzt werden; so ist es möglich, zwei stiftförmige Preßstempel auf die äußere Mantelseite der hülsen­ förmigen Ausnehmung des Anschlußkontakts 11, 12 einwirken zu lassen, so daß bei Erreichen eines vorgegebenen Preßdrucks eine formschlüssige Verbindung zwischen Zufuhrstift 9, 10 und Anschlußkontakt 11, 12 entsteht.

Fig. 4a zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein aufgebrochenes Quetschende 5, 6 mit darin befindlicher Molybdänfolie 7, 8 sowie eine auf dem Quetschende 5, 6 aufgesteckte isolie­ rende Hülse 15, 16. Im Endbereich der symbolhaft mit gestrichelten Linien dargestellten Mo­ lybdänfolien 7, 8 ist Zuführungsstift 9, 10 der hier ebenfalls nur symbolisch entlang der Achse 4 dargestellt ist, elektrisch leitend und mechanisch fest angeordnet, wobei die elektrischen Zuführungsstifte 9, 10 mit dem hier ebenfalls gestrichelt dargestellten, äußeren Anschlußkon­ takten 11, 12 durch Schmelzverbindung elektrisch und mechanisch fest verbunden sind. Bei Widerstandsschweißung werden die Elektroden durch die Öffnungen 19′ gemäß Fig. 3 zu dem Verbindungsbereich geführt, wobei hier jedoch nur eine Öffnung 19, 19′ erkennbar ist. Spalt 18 ist geringfügig gegenüber dem Endbereich 5, 6 des Quetschendes erweitert, so daß die elek­ trisch isolierende Hülse 15, 16 leicht aufschiebbar ist; als vorteilhaft erweist es sich, daß sie aufgrund der Verschweißung des Anschlußkontakt-Stifts gehalten wird, so daß keine eigene Verkittung vorzunehmen ist.

Anhand Fig. 4b ist der die isolierende Hülse 15, 16 haltende äußere Anschlußkontakt 11, 12 erkennbar, welcher durch Schmelzverbindung mit den elektrischen Zuführungsstiften 9, 10 ver­ bunden ist, wobei sich aufgrund der nach außen gerichteten Erweiterung der äußeren An­ schlußkontakte 11, 12 eine formschlüssige Arretierung der isolierenden Hülse 15, 16 ergibt; hier ist die Verbindungsstelle zwischen den elektrischen Zuführungsstiften 9, 10 und den äuße­ ren Anschlußkontakten 11, 12 im Punkt 25 symbolisch dargestellt, da es sich hier um nicht sichtbare Teile der Anordnung handelt. Weiterhin ist der Verbindungspunkt zwischen Zufüh­ rungsstift 9, 10 und Molybdänfolie 7, 8 durch strichpunktierte Linien symbolisch dargestellt. Die eigentliche Kontaktfläche des Anschlußkontaktes 11, 12 verläuft leicht konkav eingewölbt im Stirnbereich der isolierenden Hülse 15, 16 und nahezu radial zu Achse 4. Aufgrund der konka­ ven Einwirkung ist es leichter möglich, die Anschlußkontakte der Entladungslampe in einer Hal­ terung zu arretieren.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Anschlußkontakten für Strahler mit Quarzglaskolben und darin befindlichen sich gegenüberliegenden inneren Stromanschlüssen für die Energiever­ sorgung einer Strahlerquelle, deren Stromdurchführung über Molybdänfolien jeweils durch mittels Quetschung der Kolbenenden abgedichtete Bereiche geführt ist, wobei die Mo­ lybdänfolien an ihren Enden mit nach außen geführten Zuführungsstiften verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß des Quetschvorganges eine Hülse (15, 16) aus elektrisch isolierendem, keramischen Werkstoff mit wenigstens einer seitlichen Öff­ nung (19, 19′) auf den Zuführungsstift (9, 10) bis zum Anschlag am Quetschende (5, 6) aufgeschoben wird, daß anschließend Anschlußkontakt (11, 12) mit seinem Verbindungs­ ende durch die axiale Öffnung der Hülse (15, 16) eingeschoben wird, bis sich Zuführungs­ stift (9, 10) und Anschlußkontakt (11, 12) im Bereich der seitlichen Öffnung (19, 19′) befin­ den und daß die Verbindungsstelle von Zuführungsstift (9, 10) und Anschlußkontakt (11, 12) durch Energiezufuhr über wenigstens eine Öffnung (19, 19′) miteinander verbunden werden, wobei ein sich nach außen erweiternder Bereich des Anschlußkontakts (11, 12) die Hülse (15, 16) auf dem Quetschende (5) formschlüssig arretiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zuführungsstift (9, 10) und An­ schlußkontakt (11, 12) mittels Laser-Impuls-Bestrahlung durch Öffnung (19, 19′) miteinan­ der verschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkontakt mit seiner hohlförmig ausgebildeten Stirnseite auf den Zuführungsstift (9, 10) aufgeschoben wird und daß anschließend zwei sich gegenüberliegende stiftförmige Schweißelektroden gegensei­ tig in radialer Richtung durch Öffnungen (19′) auf den äußeren Mantelbereich des An­ schlußkontakts (11, 12) aufgepreßt werden und anschließend ein Schweißimpuls zur Wi­ derstandsverschweißung von Zuführungsstift (9, 10) und Anschlußkontakt (11, 12) aufge­ bracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkontakt (11, 12) mit seiner hohlförmig ausgebildeten Stirnseite auf den Zuführungsstift (9, 10) aufgescho­ ben wird und daß anschließend zwei sich gegenüberliegende stiftförmige Preßstempel in radialer Richtung durch Öffnungen (19′) auf den äußeren Mantelbereich des Anschlußkon­ taktes eingeführt und so weit zusammengepreßt werden, bis Zuführungsdraht (9, 10) und Anschlußkontakt (11, 12) eine elektrisch leitende und mechanisch feste Verbindung bilden.