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Scheibenförmige Strombegrenzungsanoruncl
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Die Erfindung betrifft eine scheibenförmiqe Strombe3renzungsanordnung
geringer Dicke, die mit einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern, insbesondere
mit elektrischen Glühlampen, eingesetzt werden kann und die einmal den Stromverbrauch
des Verbrauchers herabsetzt und zum anderen gerade bei Glühlampen die für die Lebensdauer
derselben äußerst gefährlichen SpannunqsstR beim Finschalten bzw. Ausschalten vermeidet.
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Die besondere räumliche Ausgestaltung der Strombegrenzungsanordnung
gestattet dabei den Einsatz derselben in Verbindung mit Glühlampen ohne jede technische
Änderung in der Glühlampenfassung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine
flache vielseitig einsetzbare Strombegrenzungsanordnunq für elektrische Verbraucher,
insbesondere für elektrische Glühlampen, zu schaffen, die ohne besondere technische
Maßnahmen zum Einsatz kommen kann und so einmal den Energieverbrauch herabsetzt
und zum anderen bei Glühlampen die Lebenserwartung durch Vermeidung der gefährlichen
Stromstöße beim Ein- und Ausschalten verlängert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer scheibenf(irmien Strombegrenzungsanordnung
geringer Dicke gelöst, die gekennzeichnet ist durch ein flaches, scheibenförmiges
Widerstandselement, das in der Öffnung einer gelochten Isolierkörperscheibe angeordnet
ist und mit zwei beidseitig auf den Isolierkörper aufgeklebten Metallplatten in
elektrischer Verbindung steht.
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Die beiden Metallplatten dienen somit als Zuleitungen für das dazwischen
angeordnete Widerstandselement und sie gestatten daher das Einsetzen dieser Strombegrenzungsanordnun
in die Fassung einer elektrischen Glühlampe zwischen den mittleren Kontaktpunkt
der Fassung einerseits und den mittleren Kontaktpunkt der Glühlampe.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführunqsform der vorliegenden
Erfindung ist das in der Strombegrenzungsanordnung verwendete Widerstandselement
eine Elalbleiterdiodenscheibe.
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Durch diese Halbleiterdiodenscheibe, die somit in den Stromkreis beispielsweise
einer elektrischen Glühlampe eincleschaltet
wird, erreicht man
eine Gleichrichtunq-des üblicherweise verwendeten Wecelst.romes, der somit in einen
pulsierenden Gleichstrom umgewandelt wird.
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Durch diese Umwandlung in Gleichstrom wird einmal die Bildung von
Stromstößen beim Ein- und Ausschalten vermieden, zum anderen wird die der Lampe
zugeführte elektrische Energie herabgesetzt, weil bei einer solchen einphasigen
Gleichrichtung die untere Halbwelle des sinusförmigen Wechselstromes die Halbleiterdiode
nicht passieIU und somit wegfällt. Das hat zur Folge, daß die Glühlampe mit geringerer
Spannung und demzufolge geringerer Energie betrieben wird, wodurch die Lebensdauer
ganz beträchtlich, in gewissen Fällen um den Faktor 100, verlängert wird.
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Die mit der erfindungsgemäßen Strombegrenzungsanordnunq betriebene
Glühlampe weist zwar eine geringere Lichtleistunq auf, dies ist jedoch für sehr
viele Anwendungen unbeachtlich und kann andererseits durch Verwendung einer größer
dimensionierten Glühlampe ausgeglichen werden. In jedem Falle wird jedoch die Lebensdauer
der verwendeten Glühlampe durch die erfindungsgemäße Strombegrenzungsanordnung um
ein Vielfaches verlängert.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist in der Strombegrenzungsnornunq als Widerstandselement ein NTC-Widerstand
vorgesehen.
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Ein solcher NTC-Widerstand, der einen negativen Temperaturkoeffizienten
aufweist, besitzt im kalten Zustand einen recht hohen Widerstand, d.h. er läßt beim
Einschalten zunächst nur einen geringen Strom passieren, die Gefahr eines Durchbrennens
der Glühlampe beim Einschalten ist somit nahezu ausgeschlossen, und erst bei allmählicher
Erwärmung des NTC-Widerstandes steigt der Stromverbrauch
auf den
vorgesehenen Endwert an, der gegebenenfalls immer noch etwas unter dem bei normalem
Betrieb der Glühlampe üblichen Wert liegen kann, so daß zusätzlich auch durch den
Betrieb mit etwas geringerer Energie die Lebensdauer der Glühlampe noch weiter erhöht
wird.
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Es hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn bei
der erfindungsgemäßen Strombegrenzungsanordnung die gelochte Isolierkörperscheibe
aus einer dünnen Kunststoffplatte oder -folie besteht, die für die Aufnahme des
scheibenförmigen Widerstandselementes, sei es in Form eines NTC-Widerstandes oder
auch in Form einer Halbleiterdiodenscheibe, beispielsweise eines sogenannten Silicium-Dioden-Chips,
mit einer Lochung versehen ist und auf die beidseitig die Metallplatten aufgeklebt
sind, Die beiden Metallplatten werden dabei durch die Kunststoffplatte oder -folie
voneinander isoliert und sind nur über das Widerstandselement miteinander verbunden.
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Die Strombegrenzungsanordnung bildet somit eine kompakte Einheit von
außerordentlich geringer Dicke, so daß sie beim Einsetzen in die Fassung einer Glühlampe
praktisch keinen zusätzlichen Platz benötigt und die Glühlampe ohne Einbuße an Gewindegängen
in die Fassung eingeschraubt werden kann.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung besteht die gelochte Isolierkörperscheibe aus einer Schaumstoffplatte
oder -folie. Eine solche Schaumstoffplatte oder -folie, auf der beidseitig die Metallplatten
aufgeklebt sind, besitzt eine gewisse Flexibilität und Federeigenschaft, so daß
beim Einsetzen der Strombegrenzungsanordnung in die Glühlampenfassung durch das
Einschrauben der Glühlampe die Metallplatten entgegen der federnden Wirkung des
Schaumstoffes fest gegen das Widerstandselement bzw. gegen die Halbleiterdiode gepreßt
werden und so ein optimaler elektrischer Kontakt erzielt wird.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausfuhrungsform besteht die gelochte
Isolierkörperscheibe aus einem feuerfesten oder hitzebeständigen Material, welches
einerseits die beiden Metallplatten voneinander isoliert, andererseits in seiner
Lochung das Widerstandselement aufnimmt, welches die beiden Metallplatten elektrisch
verbindet. Das feuer-bzw. hitzebeständige Material gestattet dabei ohne Schwierigkeiten
eine Erwärmung des Widerstandselementes, was insbesondere bei einem NTC-Widerstandselement
von ausschlaggebender Bedeutung ist.
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Die in der erfindungsgemäßen Strombegrenzungsanordnung verwendeten
Metallplatten können an sich beliebige Metallplatten sein, Der guten elektrischen
Leitfähigkeit wegen ist es indessen zweckmäßig, Kupferplatten zu verwenden, die
vorzugsweise tellerförmig nach außen gewölbt sind und somit auch bei Widerstandselementen
bzw. Halbleiterdioden Verwendung finden können, die eine etwas größere Dicke als
die Isolierkörperscheibe besitzen.
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Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, die beiden Metallplatten,
insbesondere dann, wenn es sich um Kupferplatten handelt, zumindest auf ihrer Außenseite
mit einem oxidationsbeständigen Metallüberzug zu versehen, damit die Kontakteigenschaften
nicht durch Oxidation beeinträchtigt werden. Ein solcher oxidationsbestandiger Metallüberzug
wird bevorzugt auch auf der Innenseite der Metallplatten angebracht, um einen bleibend
guten Kontakt zu dem Widerstandselement bzw. der Halbleiterdiode sicherzustellen.
Insbesondere bei Verwendung eines NTC-Widerstandselementeserweist sich eine solche
AusfAhrungsform wegen der erhöhten Betriebstemperatur desselben als sehr vorteilhaft.
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Als Uberzugmetall können bevorzugt beispielsweise Chrom, Nickel oder
Edelmetalle, vorzugsweise Gold, Anwendung finden.
Es hat sich insbesondere
für die Anwendung in Verbindung mit Glühlampen als besonders vorteilhaft erwiesen,
wenn auf der Außenseite einer der beiden Metallplatten eine gelochte Schaumstoffschicht
aufgetragen ist. Durch die Lochung derselben kann der Mittelkontakt der Glühlampe
mit der unter der Schaumstoffschicht liegenden Metallplatte in Berührung kommen.
Andererseits sorgt die Schaumstoffschicht für eine Arretierung der Strombegrenzungsanordnung.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die auf der Metallplatte aufgetragene
Schaumstoffschicht auf ihrer Außenseite mit einem Haftkleber versehen ist. Mittels
dieses Haftklebers kann die erfindungsgemäße Strombegrenzungsanordnung dann direkt
auf das mit Schraubgewinde versehene Ende der Glühlampe aufgeklebt werden. Der Mittelkontakt
der Glühlampe gelangt durch die Lochung in der Schaumstoffschicht hindurch mit der
einen Metallplatte in Kontakt, so daß beim Einschrauben einer solchen mit aufgeklebter
Strombegrenzungsanordnung versehenen Glühlampe in die Fassung die zweite Metallplatte
mit dem Mittelkontakt der Fassung in Verbindung kommt und so die Strombegrenzungsanordnung
in den Glühlampenkreis geschaltet ist.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
die erfindungsgemäße scheibenförmige Strombegrenzungsanordnung in der Fassung der
Glühlampe eingeklebt, wobei zweckmäßig ebenfalls eine mit einer äußeren Klebstoffschicht
versehene gelochte Schaumstoffschicht auf der scheibenförmigen Strombegrenzungsanordnung
angebracht ist, wodurch dieselbe in der Glühlampenfassung in der Weise festgeklebt
werden kann, daß der Mittelkontakt der Glühlampenfassung durch die Lochung in der
Schaumstoffschicht hindurchtritt und den Kontakt mit der aufliegenden Metallplatte
herstellt.
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In eine solchermaßen ausgebildete Glühlampenfassung kann jede beliebige
Glühlampe eingeschraubt werden, so daß auf
diese Weise die Strombegrenzungsanordnung
in dem Glühlampenkreis eingeschaltet ist.
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Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, wenn gemäß einer weiteren
vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Strombegrenzungsanordnung
aus dem in einem gelochten Isolierkörper angeordneten scheibenförmigen Widerstandselement
mit den beiden beidseitig auf den Isolierkörper aufgebrachten Metallplatten in einem
Kunststoff- oder Gummirand eingefaßt ist, der den Rand der Metallplatten überlappt
und so die ganze Anordnung zusammenhält.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die aus dem
in dem gelochten Isolierkörper angeordneten flachen, scheibenförmigen Widerstandselement
und den beiden Metallplatten bestehende Anordnung in einem Kunstoffgehäuse eingegossen,
bei dem nur die beiden Metallplatten teilweise freiliegen.
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Uber diese freiliegenden Metallplatten wird die Anordnung in dem Stromkreis
der Glühlampe geschaltet. Auf der so in Kunststoff eingegossenen Anordnung kann,
wie vorstehend bereits erwähnt, eine gelochte Schaumstoffschicht mit außen liegender
Klebstoffschicht aufgebracht werden, mit der die Anordnung entweder auf dem Sockel
der Glühlampe oder in der Fassung für die Glühlampe befestigt wird.
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Anhand der in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Teilansicht einer Glühlampe
mit aufgeklebter Strombegrenzungsanordnung;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße
Strombegrenzungsanordnung in auseinandergezogener Darstellung, im Schnitt und als
Draufsichten; Fig. 3 eine andere erfindungsgemäße Strombegrenzungsanordnung in auseinandergezogener
Darstellung, im Schnitt und als Draufsichten; Fig. 4 eine erfindungsgemäße Strombegrenzungsanordnung
im Schnitt in auseinandergezogener Darstellung, bei der die Isolierkörperscheibe
aus einer Schaumstoffplatte besteht; Fig. 5 eine erfindungsgemäße Strombegrenzungsanordnung,
die in einen Kunststoff- oder Gummirand eingefaßt ist, im Schnitt.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Glühlampe 1 ist die Strombegrenzungsanordnung
2 auf den Sockel der Glühlampe 1 aufgeklebt und wird zusammen mit der Glühlampe
in die Fassung 3 eingeschraubt.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform weist eine Siliciumdiode
10 als Widerstandselement auf. Im Schnitt A-A ist diese Strombegrenzungsanordnung
im auseinandergezogenen Zustand im Querschnitt dargestellt, woraus die Anordnung
der einzelnen Bauteile vor dem Zusammenbau ersichtlich ist.
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Die Schutzfolie 4 mit der Öffnung 5 ist auf die beidseitig mit Klebstoff
versehene Schaumstoffplatte 6 zum Schutz der außenliegenden Klebstoffschicht aufgebracht.
Die Schaumstoffplatte selbst weist eine zentrische öffnung 7 auf, und sie wird ihrerseits
auf die tellerförmig ausgebildete Metallplatte 8 aufgeklebt, wobei die tellerförmige
Krümmung 9 in die Öffnung 7 der Schaumstoffplatte 6 ragt.
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Eine Pertinaxplatte 13 oder eine Klarsichtfolie mit einer entsprechenden
Lochung 14, die der Halbleiterdiodenscheibe 10 entspricht, wird zusammen mit der
dazwischen liegenden tellerförmig ausgebildeten Metallplatte 8a mit der einseitig
klebenden Deckfolie 11, die eine Lochung 12 aufweist, zusammengeklebt, wobei die
tellerförmige Ausbauchung der Metallplatte 8a in diese Lochung ragt. Nach Einlegen
der Halbleiterdiodenscheibe 10 in die Öffnung der Pertinaxplatte 13 wird unter Zwischenlage
der ebenfalls tellerförmig ausgebildeten Metallplatte 8 die Schaumstoffplatte 6
auf die Pertinaxplatte 13 aufgeklebt. Es entsteht somit eine kompakte Strombegrenzungsanordnung,
die durch Abziehen der Schutzfolie 4 von der mit Klebstoff versehenen Schaumstoffplatte
6 auf die Glühlampe 1, wie in Fig. 1 gezeigt, aufgeklebt werden kann.
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Durch festes Eindrehen der Glühlampe 1 in die Fassung 3 wird der Schaumstoff
6 zusammengedrückt und über die tellerförmig ausgebildeten Metallplatten 8 und 8a,
deren tellerförmige Ausbauchung 9 durch die Öffnung 7 und 9a durch die öffnung 12
ragen, der Stromkontakt zu der Glühlampe einerseits und der Fassung andererseits
hergestellt. Die Halbleiterdiodenscheibe 10 verwandelt dabei den angelegten Wechselstrom
in einen pulsierenden Gleichstrom, wodurch sich der Energieverbrauch der Lampe verringert
und die schädlichen Stromstöße beim Ein- und Ausschalten so stark gedämpft werden,
daß die Lebenserwartung der Glühlampe um den Faktor 70 bis 100 verlängert wird.
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Mit Bezugszeichen 15 ist in Fig. 2 die fertige Strombegrenzungsanordnung
mit aufgeklebter Schutzfolie 4 dargestellt.
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Die Draufsicht A in Fig. 2 zeigt die Anordnung mit der Schutzfolie
4, der Öffnung 5 und der tellerförmig-ausgebildeten Kontaktfläche 9 der Metallplatte.
In der Draufsicht B der Fig. 2 ist die gegebenenfalls mit einem Aufdruck versehene
Deckfolie
11 zu sehen, die ebenfalls eine öffnung 12 mit der tellerförmig ausgebildeten Kontaktfläche
9a der Metallplatte zeigt, Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße scheibenförmige Strombegrenzungsanordnung
mit einem NTC-Widerstand 22. In der auseinandergezogenen Schnittdarstellung B-B
ist die Anordnung der einzelnen Bauteile vor dem Zusammenbau zu erkennen.
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Die Schutzfolie 16 mit der Öffnung 17 dient zum Schutz der außenliegenden
Klebstoffschicht auf der Schaumstoffplatte 18, die mit einer Öffnung 19 versehen
ist. Eine Kunststoffolie oder eine Pertinaxplatte 20 mit einer der Größe des NTC-Widerstandes
22 entsprechenden Öffnung wird mit der einseitig klebenden und außenseitig gegebenenfalls
mit einem Aufdruck versehenen Deckfolie 23, die eine Öffnung 24 aufweist, zusammengeklebt.
Dann wird anschließend nach Einlegen des NTC-Widerstandes in die Öffnung 21 der
Pertinaxplatte die Schaumstoffplatte aufgeklebt.
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Die so zusammengebaute Strombegrenzungsanordnung, die unter dem Bezugszeichen
25 in Fig. 3 nochmals dargestellt ist, wird nach Abziehen der Schutzfolie 16 von
der mit Klebstoff versehenen Schaumstoffplatte 18 auf die Glühlampe 1 aufgeklebt,
wie es in Fig. 1 gezeigt ist, Durch Eindrehen der Glühlampe 1 in die Fassung 3 wird
der Schaumstoff 18 zusammengedrückt, wodurch der NTC-Widerstand 22 durch die Offnungen
17 und 24 hindurch Kontakt zur Glühlampe 1 einerseits und zum Mittelkontakt der
Fassung andererseits bekommt.
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Durch die Eigenschaften des NTC-Widerstandes 22 werden die Stromstöße
beim Ein- und Ausschalten gedämpft und somit einen längere Lebensdauer der Glühlampe
erzielt. In der Draufsicht A der Fig. 3 ist die Anordnung mit Schutzfolie 16 dargestellt.
Die Draufsicht B zeigt die Anordnung mit der bedruckten Deckfolie, wobei sowohl
bei der Draufsicht A als
auch bei der Draufsicht B der NTC-Widerstand
22 durch die Öffnungen in der Schutzfolie 16 bzw. der Deckfolie 23 zugänglich ist.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wurden Metallplatten,
wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, nicht verwendet, da der NTC-Widerstand
in der Regel ausreichend groß ist, um direkt Kontakt mit dem Mittelkontakt der Lampenfassung
und dem Mittelkontakt der Glühlampe zu erhalten. Selbstverständlich können indessen
auch Metallplatten, die gegebenenfalls entsprechend geformt sind, den NTC-Widerstand
abdecken und für einen entsprechenden Kontakt mit der Lampenfassung einerseits und
der Glühlampe andererseits sorgen.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist als gelochte Isolierkörperscheibe 26 eine Schaumstoffplatte vorgesehen, die
beidseitig von Metallplatten 27 und 27a abgedeckt ist und in ihrer Öffnung eine
Halbleiterdiodenscheibe 28 aufweist. Die eine Metallplatte 27 ist auf ihrer Außenseite
mit einer Deckfolie 23 abgedeckt, die ebenfalls gelocht ist und somit den Kontakt
zur Metallplatte 27 zuläßt. Auf der Metallplatte 27a ist eine beidseitig mit Kleber
versehene Schaumstoffschicht 29 vorgesehen, die ebenfalls mit einer Öffnung 30 versehen
ist, um den Kontakt zur Metallplatte 27a zu ermöglichen. Die außen liegende Klebstoffschicht
ist durch eine Schutzfolie 31 abqedeckt. Letztere wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen
Strombegrenzungsanordnung abgezogen, und mit Hilfe der auf der Schaumstoff schicht
29 vorgesehenen Klebstoffschicht wird die Strombegrenzungsanordnung auf den Sockel
der Glühlampe 1 aufgeklebt. Durch Einschrauben der Glühlampe 1 in die Fassung 3
wird die Schaumstoffplatte 26 etwas zusammengepreßt, so daß die Platten 27 und 27a
in innigen elektrischen Kontakt mit der Halbleiterdiodenscheibe 28 kommen, die dadurch
in den Stromkreis der Glühlampe inqeschaltet wird.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist eine aus gelochter
Kunststoffplatte 13, in die Öffnung eingesetzter Halbleiterdiodenscheibe 10 und
beidseitig aufgebrachten Metallscheiben 9 und 9a bestehende Anordnung in einem Kunststoff-
oder Gummirand 32 eingefaßt, der den Außenrand der Metallscheiben 9 und 9a überlappt
Statt eines solchen Gummirandes 32 kann die Anordnung auch in ein entsprechend geformtes
Kunststoffgehäuse ein<Jegossen sein, bei dem ebenfalls die beiden Metallplatten
9 und 9a in der Mitte frei liegen, so daß der erforderliche elektrische Kontakt
hergestellt werden kann.
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