DE60015714T2

DE60015714T2 - Verschweissen von lampenleitern mit litzendrähten

Info

Publication number: DE60015714T2
Application number: DE60015714T
Authority: DE
Inventors: Joseph Robert Kellner; Randal Greenwood; Paul Joseph Lagermasini; White Bernard Rachel
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-08-15
Also published as: JP2003507843A; EP1121220B1; EP1121220A1; DE60015714D1; WO2001012377A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Lampen, mehr im Besonderen bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zum Verbinden eines Litzen-Zuleitungsdrahtes mit einem Lampensockelstift, und sie wird unter besonderer Bezugnahme darauf beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass diese Technik auch zur Bildung elektrischer Verbindungen zwischen Litzendrähten und anderen elektrischen Komponenten geeignet ist.
Diskussion des Standes der Technik
Litzenleiter, d.h. Leiter bzw. Drähte, die aus mehreren Strängen dünnen Drahtes gebildet sind, im Allgemeinen abgeschirmt durch einen elektrischen Isolator, werden bei einer Anzahl von Anwendungen zum Verbinden von Lampen und anderen elektrischen Haushaltsgeräten mit einer Elektrizitätsquelle benutzt (siehe, z.B., US 5,463,270 , die als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird). Widerstandsschweißen wird im Allgemeinen zum Bilden einer Verbindung zwischen dem Litzenleiter und dem Lampensockelstift benutzt. Vor dem Schweißen wird ein Streifen der Isolation am Ende des Litzenleiters entfernt und ein Metall-Schweißstreifen oder -kragen wird um die losen, exponierten Stränge gelegt, um ein Bündel zu bilden. Dann wird ein elektrischer Strom über den Litzenleiter und den Lampensockelstift geleitet, um die beiden Komponenten durch Widerstandserhitzen zu erwärmen. Solche Litzenleiter-Verbindungen werden, z.B., in Markierungen für Flugzeuglande- bzw. -startbahnen benutzt, wo es wichtig ist, eine lange wirksame Lebensdauer zu haben.
Diese Technik resultiert jedoch in einer geringen Schweiß-Zuverlässigkeit. Als Erstes wird der Schweißstreifen während des Schweißens zusammengepresst und der Saum, wo sich die Enden des Streifens treffen, öffnet sich, was es einigen der Drahtstränge gestattet, zu entweichen. Als ein Resultat ist die Verbindung nicht so elektrisch wirksam, wie sie es sein könnte, wenn alle Stränge eingeschlossen wären. Zweitens schmilzt die Schweißung nicht das gesamte Strangbündel, was manchmal zu einer dürftigen mechanischen Festigkeit der Schweißstelle und zu einem dürftigen Durchgang des Stromes führt. Dies ist der Fall, weil während des Erhitzens der Strom den Pfad des geringsten Widerstandes nimmt und dies ist an dem Punkt, an dem die Schweißstelle gebildet ist. Das Ausmaß und die Position der Schweißstelle ist daher häufig undefiniert. Diese Probleme resultieren in einer Anzahl von Schweißverbindungen, die zurückgewiesen werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ein neues und verbessertes Verfahren zum Verbinden von Litzenleitern mit Lampendrähten, das die oben angegebenen und andere Probleme überwindet.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verbinden eines Lampensockelstiftes mit einem Litzenleiter gerichtet, das ein Plasmaschweißen des Litzenleiters an den Stift einschließt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Verfahrens zum Befestigen von Litzen-Zuleitungsdrähten an Lampenstiften, das zuverlässig und reproduzierbar ist.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Schweißstelle mit höherer mechanischer Festigkeit und einem verbesserten elektrischen Pfad.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine auseinander gezogene Vorderansicht einer Lampeneinrichtung;
2 ist eine alternative Ausführungsform von Lampensockelstiften, die gemäß der vorliegenden Erfindung an Litzenleitern befestigt sind;
3 ist eine andere alternative Ausführungsform von Lampensockelstiften, die gemäß der vorliegenden Erfindung an Litzenleitern befestigt sind und
4 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Schweißen von Litzenleitern an Lampensockelstifte.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 schließt eine Lampe oder Lichtquelle A einen Kolben 12 ein, der optisch ausgerichtet und in einem Reflektorsockel 14 zementiert ist. Ein Licht emittierender Glühfaden 16 befindet sich innerhalb des Kolbens. Zuleitungen 18, 20, die hermetisch in einer Dichtungsregion 22 des Kolbens abgedichtet sind, verbinden den Glühfaden 16 mit Lampensockelstiften 24, 26, die hier in Form hohler Nickelhülsen gezeigt sind. Die Lampensockelstifte erstrecken sich von dem Sockel 14 und/oder der Abdichtungsregion 24 zum Verbinden des Glühfadens mit einer Quelle elektrischer Energie nach außen.
Bezugnehmend auch auf die 2 und 3, können die Lampensockelstifte in einer Vielfalt unterschiedlicher Geometrien gebildet sein. 2 zeigt ein Paar fester Lampensockelstifte 30, 32, während 3 Lampensockelstifte 34, 36 zeigt, bei denen äußere Enden fester Verbindungsleiter 38, 40 an ihren freien Enden jeweils mit einer hohlen Hülse oder einem solchen Ring 42, 44 versehen sind. Die Lampenstifte können aus einer Vielfalt von Materialien, wie Nickel, Molybdän, Nickel-plattiertem Kupfer oder Silber-plattiertem Kupfer, gebildet sein. So können, z.B., die Lampenstifte 24, 26 der 1 Nickel, die Sockelstifte 30, 32 der 2 Molybdän und die Verbundstifte 34, 36 von 3 Molybdän für die entsprechenden Stifte und Nickel für die Ringe 42, 44 sein.
Mit besonderer Bezugnahme auf die 2 und 3 ist ein Paar von Litzen-Zuleitungsdrähten 50, 52 an den Lampenstiften befestigt. Die Litzen-Zuleitungsdrähte können aus einer Vielfalt von Materialien gebildet sein. Der Draht schließt einen Kern 54 aus mehreren Strängen aus leitendem Material, wie Kupfer, Nickel plattiert mit Kupfer oder einer Nickel-reichen Zusammensetzung, wie einer 90% Nickel enthaltenden Zusammensetzung, ein. Die Stränge sind vorzugsweise miteinander verdrillt, um einen kompakten Draht zu bilden. Der Kern 54 ist von einer Isolationsschicht 56 umgeben.
Bezugnehmend auf 4 wird die Schweißstelle durch Plasmaschweißen unter Benutzung eines Plasmastrahles erzeugt. Der Litzenleiter 50, 52 und der entsprechende Lampenstift 24, 26, 30, 32, 34, 36 werden zur Bildung einer Schweißstelle ein genügendes Stück überlappt. Dieses Stück bzw. dieser Abstand beträgt vorzugsweise etwa 0,5 bis 5 Millimeter, bevorzugter wird ein Überhang von etwa 1 Millimeter benutzt. Ein Plasma-Schweißbrenner 60 wird etwa 1 bis 2 Zentimeter entfernt von dem überlappenden Draht angeordnet und ein Generator 62 erzeugt ein Argonplasma 64. Das Plasma wird dem Brenner mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 0,3 l/min zugeführt. Es ist ionisiert und tritt an der Überlappung als ein Strahl 66 von Plasmaionen aus einer Düse 68 des Brenners aus. Ein inertes Formgas, wie eine Mischung von Argon und Wasserstoff, vorzugsweise eine 80:20-Mischung, umgibt den Plasmastrahl 66. Die Düse 68 unterstützt das Fokussieren des Strahles auf einen Querschnitt erwünschter Breite zur Bildung der Schweißstelle. An den Litzenleiter 50, 52 und den entsprechenden Stift 24, 26, 30, 32, 34, 36 wird ein Potential gelegt, während die Schweißstelle gebildet wird. Der Überlappungsabschnitt schmilzt und bildet eine homogene Schweißstelle 70, wie in den 2 und 3 gezeigt. Das Plasmaschweißen erzeugt einen festen Klumpen 70 an dem Ende des Litzenleiters, während er schmilzt. Dies sichert das Einbeziehen aller Drahtstränge unter Erzeugen eines stark verbesserten elektrischen Pfades und eines mechanischen Überganges hoher Festigkeit.
Die resultierende Schweißstelle hat eine hohe mechanische Festigkeit, wenige nicht einbezogene Drahtstränge und eine resultierende hohe elektrische Leitfähigkeit. Das Verfahren gestattet, dass der Nickelring 42, 44, wie er in 3 gezeigt ist, wahlweise weggelassen werden kann. Traditionell wird der Ring hinzugegeben, um die Bildung der Schweißstelle während des Widerstandsschweißens zu verbessern.
Die beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, wie sie beschrieben ist, ist insbesondere brauchbar in Umgebungen, wo ein konstanter Strom oder ein hoher Strom in der Größenordnung von mehr als 6 A oder spezieller etwa 6,6 A angetroffen wird. Zusätzlich sind Umgebungen, wo extreme Vibrationen oder G-Kräfte angetroffen werden, eine andere wichtige Betrachtung bei dem Einsatz der Plasma-Schweißstelle. Die durch Widerstandsschweißen nach dem Stande der Technik erhaltene Anordnung war einfach unakzeptabel und unzuverlässig, da die Kontakte in einem Porzellan-Sockel zu zusätzlichem Widerstand und Erwärmung der Anordnung führten. Die Plasma-geschweißte Anordnung nach der vorliegenden Erfindung ergibt eine zuverlässigere Verbindung zwischen den äußeren Stiften der Lampe und der Halterung.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Offensichtlich ergeben sich beim Lesen und Verstehen der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Änderungen. Es ist beabsichtigt, dass die Erfindung so verstanden wird, dass sie alle solche Modifikationen und Änderungen einschließt, soweit diese in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Lampeneinrichtung zur Verwendung in Konstantstrom- und Hochstrom-Umgebungen, wobei die Lampeneinrichtung enthält: eine Lichtquelle (A) mit einem lichtdurchlässigen Kolben (12), erste und zweite Stifte (24, 26), die der Lichtquelle zugeordnet sind und erste Enden, die in einer gekapselten Relation zum Kolben angeordnet sind, und zweite Enden haben, die davon ausgehen, und erste und zweite Litzendrähte (50 52) zum elektrischen Verbinden der ersten bzw. zweiten Stifte mit einer Halterung, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Litzendrähte an den Stiften plasmageschweißt (70) sind, um die elektrische Strombahn durch die Lampeneinrichtung zu verbessern.
Lampeneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Litzenleiter (50, 52) solche aus Kupfer, Nickel plattiert mit Kupfer und einer nickelreichen Zusammensetzung sind.
Lampeneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle (A) erste und zweite Leiterdrähte (18,20) aufweist, die von den ersten bzw. zweiten Stiften ausgehen, wobei die Leiterdrähte an gegenüber liegenden Enden von einem Glühfaden (16) befestigt sind.
Lampeneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stifte (24, 26) Molybdän-Lampenleiter sind, die von der gekapselten Relation mit dem Kolben ausgehen.
Lampeneinrichtung nach Anspruch 4, wobei ferner erste und zweite Nickelhülsen (42, 44) vorgesehen sind, die über den Molybdän-Lampenleitern aufgenommen sind, wobei die Lampenleiter, Nickelhülsen und Lampendrähte geschweißt sind, um einen homogenen Klumpen von allen drei Komponenten zu bilden.
Lampeneinrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Stifte (24, 26) Nickel-Lampenleiter (30, 32) sind, die von der gekapselten Relation mit dem Kolben ausgehen und an den Litzendrähten angeschweißt sind.
Verfahren zum Bilden einer Lampeneinrichtung zur Verwendung mit einer Lichtquelle (A), die einen lichtdurchlässigen Kolben (12), erste und zweite Stifte (24, 26), die von einer gekapselten Relation zum Kolben ausgehen, und erste und zweite Litzendrähte (50, 52) zum elektrischen Verbinden der ersten bzw. zweiten Stifte mit einer Halterung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Überlappen der ersten und zweiten Stifte mit den ersten bzw. zweiten Litzendrähten, Anordnen eines Plasmabrenners nahe neben den überlappten Drähten und Stiften und Zusammenschweißen der Drähte und Stifte, um einen homogenen Materialklumpen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Überlappungsschritt einschliesst, daß die Stifte und Drähte mit einer Überlappung von etwa 0,5 bis 5 Millimeter angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Überlappungsschritt einschliesst, daß die Stifte und Drähte mit einer Überlappung von etwa 1,0 Millimeter angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der weitere Schritt vorgesehen ist, daß während des Schweißschrittes ein elektrisches Potential über den Litzendrähten angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schweißschritt einschliesst, daß während des Schweißens die Stifte und Drähte mit einem Inertgas umgeben werden.