DE3704467C2 - Lichtquelle mit den Außenabmessungen einer Kleinglühlampe - Google Patents

Description

Als Kleinglühlampen werden regelmäßig solche Glühlampen bezeichnet, deren Durchmesser etwa im Bereich zwischen 7 und 20 mm liegt. Lampen mit geringe­ ren Abmessungen werden als Miniatur- oder Subminiatur-Lampen bezeichnet. Die Sockel von Kleinglühlampen sind in den Bauformen BA 7 s, BA 9 s, B 15 d, E 10 sowie E 14 oder in vergleichbarer Bauweise ausgeführt und bestehen üblicherwei­ se aus Metall. Solche Kleinglühlampen wurden bisher in der Praxis in mit re­ produzierbarer und für den Benutzer brauchbarer Qualität nur im Niederspan­ nungsbereich bis 130 V zur Verfügung gestellt. Diese vorbekannten Kleinglühlam­ pen werden im allgemeinen für Befehl- und Meldegeräte eingesetzt und sind für Leistungen bis etwa 2,5 Watt ausgelegt. Diese Leistungsbegrenzung entspricht einem Strom von maximal 12 mA bei 220 V, wobei in der Praxis eine erschütte­ rungsfeste Auslegung von großer Bedeutung ist. Miniaturlampen weisen hingege­ hen keinen separaten Sockel auf, sondern enthalten in das Glas des Kolbens eingeformte Führungen und Halteteile, welche die Befestigung in einer kor­ respondierenden Halterung eines Elektronikgeräts oder dergleichen ermöglichen. Der Durchmesser von Miniaturlampen kann in der Größenordnung bis etwa 6 mm liegen. Für Miniaturlampen hat sich ein Einsatzbereich bis etwa 60 V als zweck­ mäßig erwiesen.

In der DE-OS 34 41 065 ist eine Signal-Kleinglühlampe für den Betrieb an 220 V Wechselspannung beschrieben, deren Glühfaden mit einer in den Sockel integrier­ ten Diode in Reihe geschaltet ist. Die Länge des Glühfadens ist im Vergleich mit einer herkömmlichen 220 V Kleinglühlampe für 20 mA entsprechend der geringe­ ren Betriebsspannung zwecks Erhöhung der Betriebssicherheit verkürzt. Mittels der Diode wird die eine Halbwelle der Wechselspannung abgeschnitten, wobei entsprechend der um die Quadratwurzel aus zwei reduzierten Spannung auch die Leistung sich erniedrigt. Bei unveränderter Leistungsaufnahme soll eine erhöhte Betriebssicherheit erreicht werden können. Trotz Reduzierung der Spannung ist die erzielbare Glühfadenlänge immer noch relativ groß, wodurch nicht nur ein entsprechender Fertigungsaufwand im Hinblick auf die erforderlichen Aufhänge­ punkte bedingt ist, sondern darüberhinaus die Lebensdauer aufgrund von ein­ wirkenden Erschütterungen nachteilig beeinflußt wird. Ferner ist die Wärmeent­ wicklung nicht unerheblich groß.

Ferner ist aus der US 3 454 826 eine Lichtquelle oder Lampe mit zwei in einem Adapterteil integrierten Miniaturlampen bekannt. Diese beiden Miniaturlampen weisen unterschiedliche Farben auf und sind parallel an eine Spannungsquelle angeschlossen. Den Miniaturlampen ist jeweils eine Diode in umgekehrter Durch­ laßrichtung vorgeschaltet, so daß in Abhängigkeit des Schaltzustandes eines Vorschaltkreises wahlweise eine der beiden Miniaturlampen leuchten kann, damit beispielsweise weißes oder rotes Licht ausgesendet wird.

Die in der Praxis maßgebenden Kriterien und Forderungen nach niedriger Lei­ stung, hoher Spannung und erschütterungsfesten Ausführung lassen sich unter Berücksichtigung der physikalischen Gegebenheiten und der fertigungstechnischen Möglichkeiten bisher nicht in zufriedenstellender Weise lösen. Zu berücksichtigen ist nämlich, daß der Glühfaden mit zunehmender Spannung auch eine entspre­ chende Länge aufweisen muß und ferner der Durchmesser bei einer Verkleine­ rung des Stromes ebenfalls kleiner werden muß. Im Hinblick auf eine ausreichen­ de Lebensdauer lassen sich Glühfäden von sechs Mikrometern noch realisieren, was einer Stromaufnahme von etwa 18 mA entspricht. Aufgrund dieser Gegeben­ heiten wird ersichtlich, daß für eine erschütterungsfeste Lampe mit einer sehr dünnen Wendel von ca. vier Mikrometern relativ viele Stützpunkte erforderlich wären. Hinzu kommt die Länge der Wendel, die in dem kleinen zur Verfügung stehenden Raum untergebracht werden muß. Aufgrund dieser Tatsachen lassen sich Kleinglühlampen in der herkömmlichen Bauart, also mit einem Glaskolben, Lampenfuß und Stützen, mit einer Leistung kleiner als drei Watt mit der für die Praxis wichtigen Stabilität hinsichtlich Erschütterungen nicht realisieren.

Abgesehen von der eingangs erwähnten Kleinglühlampe wurde bisher das zugrundeliegende Problem in der Weise gelöst, daß eine Kleinglühlampe von 130 V bei 20 Milliampere in Verbindung mit externen Zusatzschaltungen zum Einsatz gelangten. Diese Zusatzschaltungen enthielten einen entsprechend großen Vor­ schaltwiderstand, oder eine Diode zum Abschneiden der Halbwel­ le in Verbindung mit einem Widerstand oder auch einen Konden­ sator mit Widerstand. Nachteilig erweisen sich hierbei die relativ teuren zusätzlichen Bauteile, für welche extern ein entsprechender Einbauplatz vorgesehen werden mußte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kleinglühlampe der eingangs genannten Art im Hinblick auf die aufgezeigten Probleme dahingehend weiter zu bilden, daß ein direkter Be­ trieb an 220 V bei hoher Erschütterungsfestigkeit und langer Lebensdauer erreicht werden. Die Kleinglühlampe soll mit einem vertretbaren Fertigungsaufwand hergestellt werden können und eine ebenso gute Helligkeit aufweisen wie die bisher zum Einsatz gelangenden 130 V Lampen bei externer Beschaltung im 220 V Betrieb.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Kleinglühlampe zeichnet sich durch eine zuverlässige Konstruktion und eine hohe Funktionssicherheit aus. Aufgrund der Serien-Schaltung der herkömmlichen Miniatur- oder Kleinglühlampen wird der theoretisch erforderliche lange Glühfaden in relativ kurze Einzelstücke unterteilt, welche über ihre Anschlußelektroden und Wendelstützen vielmals abge­ fangen werden. So können insbesondere Miniaturlampen zum Ein­ satz gelangen, welche mit den Anschlußelektroden und Wendel­ stützen eine Aufhängung des Glühfadens bzw. der Wendel an vier Punkten aufweisen. Werden im Rahmen der Erfindung drei derar­ tige Miniaturlampen vorgesehen, so wird eine Zwölfpunktaufhän­ gung realisiert, die in den bisher bekannten Lampen nicht realisiert werden konnte. Die bisher zum Einsatz gelangenden 130 V Lampen besaßen nur vier bis sieben Stützpunkte.

Die erfindungsgemäße Kleinglühlampe gewährleistet eine extrem hohe Vibrationsfestigkeit. Mittels der Zenerdioden wird in überraschend einfacher Weise die anliegende Spannung redu­ ziert. Der bisher extern angeordnete Vorschaltwiderstand erüb­ rigt sich. Es darf angemerkt werden, daß ein derartiger Wider­ stand nicht nur im Hinblick auf die Baugröße sondern auch aufgrund der relativ hohen Temperatur bei einem Spannungsab­ fall von etwa 100 V nicht im Lampensockel angeordnet werden konnte. Durch Verwendung der Mehrfach-Lampenanordnung, die jeweils extrem kleine Außenabmessungen aufweisen, entsteht im Sockel ein freier Raum, in welchen sowohl die Diode als auch die eine oder auch mehrere Zenerdioden angeordnet werden kön­ nen. Mit dem Adapter können die Miniaturlampen zuverlässig befestigt und in dem Sockel angeordnet werden. Anstelle eines einzigen Glaskolbens sind erfindungsgemäß die in den Adapter eingesetzten Miniaturlampen mit dem Sockel verbunden. In der erfindungsgemäßen Weise können insbesondere drei Klein- oder Miniaturlampen von 48 V für 20 mA Serienschaltung in die Kleinglühlampe integriert werden, die einer Lampe von 144 V bei 20 mA entspricht. Durch Einsatz geeigneter Zenerdioden und in Zusammenwirken mit der Diode zur Einweggleichrichtung kann mit einer Spannung von ca. 108 V effektiv an der erfindungsge­ mäßen Glühlampe gerechnet werden. Diese Beschaltung bewirkt eine gleichgute Helligkeit wie die bisher zum Einsatz gelangenden 130 V Lampen mit externer Beschaltung bei 220 V Betrieb. Die Helligkeit kann variiert werden durch Verwendung von Lampen gleicher Bauart, jedoch anderen Nennspannungen, zum Beispiel 36 V 20 mA. Die Wärmeentwicklung der Lampen kann durch die erfindungsgemäße Anordnung in tolerierbaren grenzen gehalten werden. Im Rahmen der Erfindung liegt bei stabiler Ausbildung der Glühwendeln die Wärmeentwicklung an diesen zusammen in der Größenordnung von 2 Watt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 schematisch eine Ansicht einer Kleinglühlampe mit drei Miniaturlampen,

Fig. 2 vergrößert eine perspektivische Darstellung der Aus­ führungsform gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch das Adapterteil.

Fig. 1 zeigt schematisch die Kleinglühlampe mit einem Sockel 2, der in gewohnter Weise aus Metall besteht und am unteren Ende einen Kontakt 4 aufweist. Anstelle des bisher üblichen einzigen Glaskolbens mit einem langen Glühfaden ist in den Sockel 2 von oben ein Adapterteil 6 eingesetzt, welches drei Miniaturlampen 8, 10, 12 enthält, welche übereinstimmend ausgebildet und in Serie geschaltet sind. Der eine Anschluß­ draht 14 der Miniaturlampe 12 ist elektrisch mit dem Sockel 2 verbunden. Ferner ist in dem Sockel 2 eine Diode 16 angeordnet, welche zwischen die beiden Miniaturlampen 10 und 12 geschaltet ist. Der Anschlußdraht 18 der ersten Miniaturlampe 8 ist über eine Diode 20 mit dem Kontakt 4 des Sockels 2 verbunden. Die Diode 20 dient in bekannter Weise zur Abschneidung der einen Halbwelle der anzulegenden Wechselspannung von 220 V. Die drei Miniaturlampen 8, 10, 12, die Zenerdiode 16 sowie die Diode 20 sind in Reihe geschaltet, wobei die Kathoden der Zenerdiode 16 und der Diode 20 gegeneinander geschaltet und über die Glühfä­ den der Miniaturlampen 8, 10 verbunden sind.

Die perspektivische Darstellung gemäß Fig. 2 läßt die Ausbil­ dung des Adapterteiles 6 gut erkennen, das in seiner oberen Stirnfläche 22 drei zylindrische Ausnehmungen 24 aufweist, in welche die Miniaturlampen eingesetzt sind. Das Adapterteil 6 weist an seinem unteren Ende einen Absatz 26 auf, der im ein­ gebauten Zustand am oberen Rand 27 des Sockels 2 anliegt. Es sind bei dieser Ausführungsform zwei Zenerdioden 16 in Reihe mit den Miniaturlampen 8, 10, 12 geschaltet. Von dem Absatz 26 bis zu den oberen Enden der Miniaturlampen ist eine Länge 28 vorhanden. Diese Länge 28 ergibt im eingebauten Zustand mit dem Lampensockel die Abmessung einer herkömmlichen Kleinglühlampe von 28 mm Länge. Auch der Durchmesser des Adapters entspricht im wesentlichen dem einer herkömmlichen Kleinglühlampe. Mit anderen Worten, die Außenabmessungen der erfindungsgemäßen Kleinglühlampe, die erfindungsgemäß als "Multilampe" ausgebildet ist, entspricht in ihren Außenab­ messungen einer herkömmlichen Kleinglühlampe und kann folglich problemlos gegen eine solche ausgetauscht werden.

Fig. 3 zeigt das Adapterteil 6 in einem axialen Längsschnitt, wobei hier der Einfachheit halber nur die eine Miniaturlampe 12 in der Ansicht dargestellt ist. Das Adapterteil 6 besteht aus Kunststoff und enthält am unteren Ende eine Öffnung 30, durch welche die Anschlußdrähte der Miniaturlampen nach unten hindurchgeführt sind. Die Ausnehmungen 24 sind erfindungsgemäß in der Weise angeordnet, daß ein radial außenliegender Randbe­ reich 32 zur Längsachse 34 einen größeren Abstand aufweist als die Innenwand 36 der Öffnung 30. Somit ist am unteren Ende der Ausnehmung 24 eine etwa sichelartige Lagerfläche 38 für die Miniaturlampe 12 geschaffen. Die axiale Festlegung und Aus­ richtung der Miniaturlampen in den genannten Ausnehmungen 24 ist in einfacher Weise realisiert.

Bezugszeichenliste

2 Sockel
4 Kontakt
6 Adapterteil
8, 10, 12 Miniaturlampe
14 Anschlußdraht
16 Zenerdiode
18 Anschlußdraht
20 Diode
22 obere Stirnfläche von 6
24 Ausnehmung
26 Absatz
27 oberer Rand von 2
28 Länge
30 Öffnung
32 Wandbereich
34 Längsachse
36 Innenwand von 30
38 Lagerfläche

Claims (7)

1. Lichtquelle mit den Außenabmessungen einer Kleinglühlampe für den Betrieb an 220 V Wechselspannung, enthaltend wenigstens zwei herkömmliche Miniatur- oder Kleinglühlampen (8, 10, 12), deren Glühfäden in Reihe geschaltet sind und welche mittels eines Adapterteils (6) mit einem Sockel (2) verbunden sind, und ferner enthaltend wenigstens eine Zenerdiode (16) sowie eine Diode (20), welche in den Sockel (2) integriert und mit den Glühfäden in Reihe geschaltet sind.

2. Lichtquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterteil (6) nur teilweise in den Sockel (2) hineinragt und daß in dem freien Innenraum des Sockels (2) die Diode (20) sowie die Zenerdiode(n) (16) angeordnet sind.

3. Lichtquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Diode (20) und andererseits die Zenerdiode(n) (16) entweder mit ihren Kathoden oder Anoden gegeneinander geschaltet sind.

4. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (28), mit welcher das Adapterteil (6) sowie die Miniaturlampen (8, 10, 12) über den oberen Rand (27) des Sockels (2) hervorstehen, im Verband mit dem Sockel, insbesondere der Baugröße 10×28 oder 11×31 einer vorbekannten Kleinglühlampe entspricht.

5. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterteil (6) am unteren Ende eine zentrale Öffnung (30) aufweist, durch welche die Anschlußdrähte (14, 18) der Miniaturlampen (8, 10, 12) hindurch­ geführt sind und/oder in welcher zumindest teilweise die Zenerdioden (16) und die Diode (20) angeordnet sind, wobei das Adapterteil (6) mit der genannten Öffnung (30) in den Sockel (2) hineinragt.

6. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das das Adapterteil (6) in seiner oberen Stirnfläche (22) wenigstens zwei Ausnehmun­ gen (24) aufweist, in welcher die Miniaturlampen (8, 10, 12) von oben her einge­ setzt sind, wobei am unteren Ende der Ausnehmungen (24) jeweils eine insbeson­ dere sichelartig ausgebildete Lagerfläche (38) vorgesehen ist.

7. Lichtquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Adapterteil (6) an seiner im wesentlichen zylindrischen Außenfläche am unteren Ende einen Absatz (26) aufweist, mit welchem das Adapterteil (6) auf dem oberen Rand des Sockeis (2) aufliegt und abgestützt ist und/oder mit seinem unteren Ende in den Innenraum des Sockels (2) hineinragt.