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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Elektrische Lampe, die mittels Folienabdichtung
verschlossen ist gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Metallhalogenidlampen, Quecksilber-Hochdruckentladungslampen,
aber auch Halogenglühlampen.
Die Folienabdichtung ist meist eine Quetschung oder Einschmelzung.
Die Lampen können
einseitig oder zweiseitig verschlossen sein.
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Stand der
Technik
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Aus
der EP-A 1 067 581 ist bereits eine Elektrische Lampe, die mittels
Folienabdichtung verschlossen ist bekannt, wobei die Folie quer
zur Längsrichtung
der Lampenachse V-förmig
gebogen ist. Diese Verbiegung dient zur besseren Versteifung der
Folie.
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Auch
andere Formen zur Verbesserung der Versteifung sind bekannt. Aus
der US-A 4 254 356 ist eine Folie bekannt, die quer zur Längsrichtung
S-förmig
gekrümmt
ist. Ähnliches
zeigt
US 3 515 931 .
Aus der EP-A 635 866 ist eine Folie bekannt, die quer zur Längsrichtung
wellenförmig
gebogen ist. Die Befestigung erfolgt entlang des Umfangs der Kontaktelemente.
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Darstellung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mittels Folienabdichtung
verschlossene Lampe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bereitzustellen, die eine sichere und beschädigungsfreie
Verbindung zwischen Folie und Stromzuführung gewährleistet.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Die
mittels Folienabdichtung verschlossene Lampe besitzt einen vakuumdicht
abgeschlossenen Innenkolben, insbesondere ein Entladungsgefäß, der eine
Längsachse
definiert, und der an einander gegenüberliegenden Enden durch Abdichtungsteile verschlossen
ist, wobei insbesondere jeweils ein Sockel an einem Ende des Abdichtungsteils
angebracht ist. Das Abdichtungsteil ist eine Quetschung oder auch
Einschmelzung. Das Leuchtmittel im Innern der Lampe ist ein Entladungsbogen
zwischen zwei Elektroden oder ein Leuchtkörper. Es ist mit den zu ihm führenden
inneren Stromzuführungen
elektrisch leitend verbunden. Des weiteren sind die inneren Stromzuführungen
mit Folien im Abdichtungsteil verbunden. Diese Folien sind wiederum
mit äußeren Stromzuführungen
verbunden, die aus dem Abdichtungsteil nach außen ragen. Im Falle eines einseitig verschlossenen
Kolbens sind zwei Folien in einem Abdichtungsteil eingebettet. Im
Falle eines zweiseitig verschlossenen Kolbens sind jeweils eine
Folie in ein Abdichtungsteil an beiden Enden des Kolbens eingebettet.
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Erfindungsgemäß ist mindestens
eine der Folien in einer Richtung quer zur Längsachse des Kolbens abgewinkelt
und zwar so, dass sie drei Knicke oder Falten aufweist, derart,
dass die Folie im Querschnitt ein W bildet. Dies verbessert die
Steifigkeit der Folie erheblich, so dass auch relativ lange Folien
ohne Verzerrungen und Verbiegungen verwendet werden können, insbesondere
könne die
Folien eine Länge
zwischen 3 und 25 mm, bevorzugt große Längen zwischen 10 und 25 mm
haben. Die einzelnen Flanken des W sollen bevorzugt einen Winkel
von mindestens 20° erzeugen.
Eine erste Ausführungsform
ist ein scharfer Knick zwischen den Flanken. Sie sind einfach herzustellen,
aber verarbeitungstechnisch günstiger
sind allmähliche
Krümmungen.
Die Faltpunkte des W haben dementsprechend entweder scharte Knicke
mit einem Krümmungsradius
0 oder sie zeigen allmähliche
Krümmungen
mit einem Krümmungsradius
bis zu 0,6 mm. In diesem Bereich des Krümmungsradius ist das Abdichtungsverhalten
der Folie am besten.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
des Abwinkelns ist eine stetig differenzierbare Krümmung der
Folie mit einem Krümmungsradius
von 0,25 bis 0,6 mm. Dies hat den Vorteil, dass die Anhaftung des Glases
an der Folie im Bereich der Krümmung
verbessert wird. bei einem zu scharfen Knick kann das Glas nur schwer
in den Bereich des Knickpunktes eindringen, was leicht zu Undichtigkeiten
führt.
Daher ist bevorzugt der Krümmungsradius
mindestens 0,25 mm. Andererseits soll die Krüm mung nicht zu groß sein,
weil die Folie sonst zu stark federt und nicht mehr steif genug
ist. Daher ist bevorzugt der Krümmungsradius
höchstens
0,6 mm. Bevorzugt ist der Krümmungsradius
aller drei Knicke gleich.
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Besonders
bevorzugt ist bei der mit der Folie verbundenen Stromzuführung deren
Kontaktbereich zur Folie an die Form der Folie angepasst, so dass eine
besonders sichere und zuverlässige
Verbindung zwischen Folie und Stromzuführung geschaffen wird, weil
die Kontaktfläche
maximiert ist. Dieses Prinzip kann selbstverständlich auch bei der zweiten
die Folie kontaktierenden Stromzuführung angewendet werden.
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Bekannt
sind beidseitig angeflachte „spatenförmige" Kontaktbereiche
von Stromzuführungen,
um die Anglasung und Folienkontaktierung zu verbessern. Diese sind
aber nur bei planen Folien angewendet worden. Dieses Konzept würde jedoch
bei gefalteten Folien die Steifigkeit der Folie beeinträchtigen, weil
die plane Vorderseite der Folie zu viel Platz brauchen würde. Deshalb
musste ein Kompromiss zwischen der Stabilität der Folie (Parameter der
W-Form wie Abstand der Knickpunkte, Breite der Folie, Winkel zwischen
den Flanken) und der Stabilität
der Stromzuführung,
hauptsächlich
durch deren Durchmesser gegeben, gefunden werden. Bevorzugt sind beide
Komponenten derart aufeinander abgestimmt, dass die Folie relativ
schmal ist. Typisch ist ein Wert von 1,5 bis 2,5 mm Breite, in gefalteter
Form weniger, typisch auf 75 bis 90 % der ursprünglichen Breite. Ein Beispiel
ist eine plane Folie von 2 mm Breite, die gefaltet auf 1,7 mm komprimiert
ist. Demgegenüber
ist die Stromzuführung
relativ breit, typisch ist ein Durchmesser von 0,8 mm. Eine ideale
Anpassung wird nun dadurch erreicht, dass die Stromzuführung im
Kontaktbereich partiell angeflacht ist, und zwar sozusagen auf ihrer
Rückseite.
Das heißt,
sie ist einseitig geplättet.
Dagegen ist sie auf der anderen Seite (sozusagen auf der Vorderseite,
die der Folie zugewandt ist) in etwa der Gestalt des Querschnitts
der Folie angepasst, insbesondere hat sie halbkugelige Form wenn
die Folie einen großen
Krümmungsradius
in den Falten hat, oder sie ist V-förmig, wenn die Folie scharfe
Knicke besitzt. Dabei ist der Begriff Vorder- und Rückseite
nicht so zu verstehen als ob beide Teile gleichwertig sein müssten. Der
Anteil der Vorderseite kann beispielsweise deutlich mehr als die
Hälfte der
ursprünglichen
Dicke betragen.
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Eine
typische Anwendung sind Metallhalogenidlampen und Halogenglühlampen.
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Die
Faltung in W-Form mit relativ scharfen Knicken bis zu einem Krümmungsradius
von höchstens
0,6 mm erhöht
die Steifigkeit der Stromdurchführungs-Folien
ausreichend, ohne dass bei der Herstellung der Verbindung zwischen
Folie und Stromzuführung
die dafür
nötigen
Schweiß-Elektroden
die Folie beschädigen
können.
Dadurch wird eine deutlich verbesserte definierte Lage der Stromzuführung erzielt und
der Ausschuss aufgrund von Fehlstellungen der Stromzuführungen
bzw. Elektroden verringert. Die Zentrierwirkung der stark gefalteten
Folie ist mit zunehmender Abwinkelung, hinsichtlich Winkel und Zahl
der Knicke immer stärker.
So ist die V-Form einer ebenen Folie überlegen, jedoch eine W-Form wiederum
einer V-Form deutlich überlegen.
Daher sind mindestens drei Knicke oder Krümmungen erforderlich. Es ist
jedoch nicht ausgeschlossen, weitere Knicke zu verwenden, zumindest
eine Doppel-W-Form. Aufgrund dieser Formen können auch relativ lange Folien
problemlos im Fertigungsprozess gehandhabt werden, beispielsweise
bis zu einer Länge
von 25 mm.
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Bisher
wurden die Folien in V-Form gebogen. Der V-Winkel beeinflusst die
Biegesteifigkeit. Die Begrenzung der Größe des V-Winkels war durch
das Schweißverfahren
mit oben anliegenden Schweißelektroden
gegeben. Die hochgebogenen Schenkel der Folien berührten die
Schweiß-Elektroden
und diese beschädigten
die Kanten der Folie. Daher waren nicht mehr als 20° Abwinkelung
möglich.
Diese Beschränkung
entfällt
jetzt, weil die Enden zurückgebogen
sind.
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Erfindungsgemäß ist die
Folie parallel zur Längsrichtung
gefaltet, wobei mindestens die äußere Stromzuführung, die
an der Folie befestigt ist, so deformiert ist, dass im Bereich der
Folie ihre von der Folie abgewandte Oberfläche angeflacht ist, während Folie
und Stromzuführung
im Bereich der der Folie zugewandten Oberfläche in ihrer Querschnittsform einander
angepasst sind. Diese Anpassung kann durch eine partielle Anflachung
der Stromzuführung geschehne,
wobei die Folie gerade so gebogen ist, dass sie dem Durchmesser
der Stromzuführung
im Bereich der ihr zugewandten Oberfläche angepasst ist. Es können aber
auch beide Partner, Stromzuführung
und Folie verformt sein, beispielsweise indem die Folie W-förmig gefaltet
ist, und der Querschnitt der Stromzuführung dreieckförmig gepresst
ist, so dass er dem zentralen V des Folienquerschnitts angepasst
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind nun Folie und partiell angeflachte Stromzuführung so aufeinander abgestimmt,
dass der Krümmungsradius der
Folie im Bereich der Knicke, zumindest im zentralen Knick der Folie,
in etwa, bevorzugt bis auf 30 % genau, dem ursprünglichen Durchmesser der Stromzuführung entspricht,
wobei die angepasste Vorderseite der Stromzuführung mit der Falte der Folie
in Kontakt steht, während
die geplättete
Rückseite
der Stromzuführung
mit dem umgebenden Glas in Kontakt steht. Auf diese Weise werden
jeweils für
die Stromzuführung
ideale Kontaktvoraussetzungen zu den beiden unterschiedlichen umgebenen
Medien, nämlich
Folie und Glas, hergestellt.
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Eine
besondere Ausführungsform
ist beispielsweise eine schart geknickte W-Folie, wobei die der
Folie zugewandte Vorderseite des Kontaktbereichs der Stromzuführung V-förmig gestaltet
ist.
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Insgesamt
ist also der der Folie zugewandte Teil (Vorderseite) der Stromzuführung im
Kontaktbereich möglichst
der Knickform der Folie (bzw. umgekehrt) angepasst, während der
von der Folie abgewandte Teil (Rückseite)
der Stromzuführung
im Kontaktbereich eine möglichst
schlechte Anglasung vermitteln soll, was am besten durch eine ebene
oder allenfalls leicht gewölbte
Gestaltung der Rückseite
erzielt wird.
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Das
Einschmelzverhalten von V-Folien mit großem V-Winkel ist durch die
entstehende Unsymmetrie sehr schlecht. Dagegen bleibt eine W-Folie auch
bei großen
Winkeln annähernd
symmetrisch und kann dadurch bedeutend leichter eingeschmolzen werden.
Große
Winkel über
30 °, beispielsweise bis
70°, waren
bisher zwar gewünscht,
aber nicht realisierbar, wie oben erläutert.
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Der
Transport des Elektrodensystems, gebildet aus Folie und mindestens
einer damit verbundenen Stromzuführung,
in einer automatisierten Fertigungslinie wird erleichtert, da jetzt
auch Systeme mit langen Folien nicht mehr hängend befördert werden brauchen. Zudem
wird das Einfädeln
der gefalteten Folie mit reduzierter Breite in die umgebende Hülse, meist
zunächst
ein Glasrohr, das dann eingeschmolzen oder gequetscht wird, erleichtert.
Die Erfindung ist daher besonders vorteilhaft für Folien, die eine besondere
Länge haben
sollen, insbesondere im Falle eines Verhältnisses H von Länge L zu
Breite B von H=L/B ≥ 3.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Im
folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden. Es
zeigen:
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1 eine
Halogenglühlampe
in Seitenansicht;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer Metallhalogenidlampe in Seitenansicht;
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3 eine
W-Folie mit angepasster Stromzuführung
im Querschnitt (3a) und in Draufsicht (3b);
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4–6 weitere
Ausführungsbeispiele einer
W-Folie mit angepasster Stromzuführung.
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Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
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1 zeigt
die seitliche Ansicht einer zweiseitig gequetschten Halogenglühlampe.
Sie besteht aus einem zylindrischen Kolben 1, in dem ein
Leuchtkörper 2 axial
angeordnet ist. Er ist im Kolben 1 durch Noppen 10 gehaltert.
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Der
Leuchtkörper 2 besteht
aus leuchtenden Abschnitten 3 mit kleiner Steigung, die
durch nichtleuchtende Abschnitte 4 mit großer Steigung
voneinander getrennt sind. Auch die Enden 5 des Leuchtkörpers bestehen
aus nichtleuchtenden Abschnitten großer Steigung. Die Enden 5 sind
in ihrer Funktion als innere Stromzuführung direkt in die Quetschung 6 eingebettet
und dort mit einer Quetschfolie 7 verbunden.
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An
die Quetschung 6 ist außen als Sockel eine rohrförmige Glashülse 11 angeformt
mit einem Außendurchmesser
von 7 mm und einem Innendurchmesser von 5 mm. Die Hülse 11 ist
etwa 7 mm lang. Sie ist damit schmaler als die Breitseite der Quetschung 6,
jedoch breiter als die Schmalseite der Quetschung 6. Einzelheiten
sind in 3 gezeigt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Metallhalogenidlampe zeigt 2. Im Unterschied
zu 1 schließt
das als Tonnenkörper 30 ausgebildete Entladungsgefäß aus Quarzglas
zwei Elektroden 31 nebst einer Metallhalogenidfüllung ein.
Die Kolbenenden sind durch Quetschungen 32 abgedichtet,
in die Folien 33 eingebettet sind. Die inneren Stromzuführungen 40 sind
jeweils mit der Folie 33 verbunden. Die äußere Stromzuführung 39 wird
in einer rohrförmigen
Hülse 38 geführt, die
hier eine Verlängerung des
Entladungsgefäßes darstellt,
und endet in einer Buchse 37 eines integralen Sockelteils 36.
Der bauchige Teil des Entladungsgefäßes ist von einem Außenkolben 27 umgeben.
Einzelheiten sind in 3 gezeigt.
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Ein
Detail eines Ausführungsbeispiels
der Verbindung zwischen Folie und Stromzuführung zeigt 3a.
Die Folie 20 hat im Querschnitt die Form eines W mit scharfen
Knicken. Die Stromzuführung 21 ist,
was ihren Kontaktbereich zur Folie betrifft, an der Vorderseite 22,
die der Folie zugewandt ist, V-förmig
gestaltet, während
der Teil, der von der Folie abgewandt ist, der also quasi die Rückseite 23 ist,
abgeplattet ist. Diese Form lässt
sich mechanisch umformen oder fräsen.
In 3b ist eine Draufsicht gezeigt, wobei deutlich
wird, dass der restliche Teil 25 der Stromzuführung 21 außerhalb
des Kontaktbereichs 24 zur Folie unverändert einen kreisförmigen Querschnitt
hat.
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Als
Stromzuführung 21 kann
bevorzugt die äußeren Stromzuführung 40 verstanden
werden, es können
aber auch die inneren Stromzuführung 39 an ihren
der Folie zugewandten Enden gleich oder ähnlich wie die Stromzuführungen 40 deformiert
sein.
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Ein
Detail eines anderen Ausführungsbeispiels
zeigt 4. Die Folie 15 ist hier W-förmig mit abgerundeten Falten.
Der Krümmungsradius
RW der Folie ist 0,35 mm. Die Stromzuführung 16 ist, was ihre
Vorderseite 17 im Kontaktbereich betrifft, ungefähr halbkreisförmig belassen,
während
die Rückseite 18,
die von der Folie abgewandt ist, abgeplattet ist. Diese Form läst sich
mechanisch mittels einer Prägeplatte
herstellen, wobei die Dicke der Vorderseite frei eingestellt werden
kann. Der ursprüngliche
Durchmesser der Stromzuführung 16 ist
0,8 mm, so dass der Krümmungsradius
RD der der Folie zugewandten Vorderseite 0,4 mm ist. Die zugehörige Dicke
des Vorderteils kann jedoch größer oder
kleiner als die Hälfte
des ursprünglichen
Durchmessers sein.
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5 zeigt,
dass beim Abplatten aufgrund des mechanischen Prägevorgangs auch seitliche Auswüchse 13 entstehen
können.
Insbesondere soll generell die gesamte Dicke DS der abgeplatteten Stromzuführung im
Kontaktbereich, in etwa, vorteilhaft auf weniger als 25 % genau,
der Dicke DF der gefalteten Folie entsprechen, weil dann sowohl
die Vorderseite als auch die Rückseite
genügend
kontaktierende Oberfläche
zur Folie und zum Glas hin vorfindet. Die Rückseite muss nicht exakt eben
sein, sie kann auch leicht gewölbt
sein.
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6 zeigt
eine Folie 28 mit Stromzuführung 16 , bei der
eine zusätzliche
Stabilisierung der Folie durch zusätzliche abgewinkelte Flügel 29 erfolgt. Diese
Ausführungsform
ist für
besonders lange und breite Folien gedacht.