DE6805286U - Gluehlampe mit einer halogenhaltigen fuellung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

D-8 MÖNCHEN 60

BXCKERSTRASSE S S6 G27 D

SYLVANIA ELECTRIC PRODUCTS INC. Wilmington, Delaware
V. St. ν. Amerika

Glühlampe mit einer halogenhaltigen Füllung

Priorität: 6, November "!Se"] Vereinigte Staaten von Amerika US Serial Number 680 893

Zusammenfas sung:

Es wird eine Halogen-Quarz-Lampe mit einer Anschlusswendel am Ende eines Glühdrahtschenkels beschrieben, mit der der Glühdraht körperlich abgestützt wird und eine elektrische Verbindung mit einem Zuleitungsdraht hergestellt wird. Die Wendel umfasst den Zuleitungsdraht und weist zwei Arme auf, die einander überlappen und gegeneinander drücken, so daß dia Wendel in Richtung der Windung gespannt wird und damit auf den Draht festgeklemmt wird. Eine ähnliche Wendel, deren Arme gegen den Lampenkolben pressen, trägt das innere Ende der Glü idrahthalterung.

Stand der Technik;

Die Erfindung betrifft Glühlampen, und insbesondere rohrförmige Halogen-Quarz-Lampen, in denen eine Menge eines Falogens einen Wolframdraht regeneriert. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung die Abstützung der Glühdrähte und Zuleitungsdrähte in solchen Lampen.

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Halogen-Quarz-Lampen werden in wachsendem Umfang für Beleuchtungszweoke verwendet, weil sie einen höheren Wirkungsgrad, geringeren Lichtstromabfall und kleinere Abmessungen haben, verglichen mit bekannten Glühlampen. Auf Grund dieses wirtschaftlichen Erfolges werden Halogen-Quarz-Lampen mit höheren Leistungen entwickelt. Diese Lampen sind notwendigerweise grosser und bringen einige Probleme mit sich, die bei Lampen kleinerer Leistung gewöhnlich nicht auftreten. Eines dieser Probleme betrifft eine dichte Metall-Quarz-Bindung, die in befriedigender Weise stärkere elektrische Ströme durchlassen kann. In der älteren Patentanmeldung P 15 89 343.5 der Anmelderin ist eine Lampe mit einer verbesserten Durchführung offenbart, die stärkeren Strömen gewachsen ist.

Sin weiteres Problem betrifft die ausreichende Abstützung der Halterung am dem Lampensockel gegenüberliegenden Ende der Lampe, da manchmal die Durchführung die einzige Abstützung für die Halterung ist. Die Grosse und Länge einer halterung für Lampen höherer Leistung verschärft das Stützproblem erheblich.

Wenn beispielsweise eine Glühdrahthalterung länger ist als etwa 25 - 50 mm (1 - 2 Zoll) und nur am Lampensockel abgestützt ist, kann die Schwingungsamplitude des ungestützten Endes der Halterung, die sich durch Vibration im Betrieb ergibt, gross genug sein, um die Nutzlebensdauer der Lampe erheblich zu verringern. Die Verringerung der Lebensdauer kann durch Lockerwerden der elektrischen Verbindung zwischen dem Glühdraht und dem Zuleitungsdraht erfolgen, wodurch Bogenüberschläge erfolgen können, oder duroh Verschiebung des Glühdrahtes aus der wirksamen Mittellage. Weiter kann eine zu starke Bewegung am ungestützten Ende der Halterung die Spannungen in der metallenen Quarzdurchführung im Sockel ergeben und damit für vorzeitigen Ausfall der Durchführung sorgen. Mechanische Stösse auf die Lampe, wie sie während des Transportes oder während rauher Behandlungsweise auftreten, können ähnlich ungünstige Ergebnisse mit sich bringen.

Darüber hinaus schränken die Korrosionswirkungen der halogenhaltigen Atmosphäre, insbesondere bei den hohen Temperaturen, bei denen Lampen dieser Art arbeiten, die Auswahl der Werkstoffe erheblich ein, die innerhalb des Lampenkolbens verwendet werden können. Im allgemeinen können nur Wolfram und Quarz verwendet werden. Die Verbindung vom Wolfram-Glühdraht zum Wolfram-Zuleitungsdraht ist bei Lampen niedriger Leistung gewöhnlich eine Schweissung oder ein Heissfalz. Hauptsächlich wegen der grösseren Drahtstärken befriedigen solche Verbindungen bei Lampen höherer Leistung jedoch nicht.

Zusammenfassung der Erfindung»

Durch die Erfindung wird eine Halterung verfügbar gemacht, die die zentrale Lage des Glühdrahtes und der Zuleitungsdrähte durch die ganze Lebensdauer der Lampe erheblich stabilisiert und die elektrische Verbindung zwischen beiden verbessert. Grundlage der Erfindung ist ein Glühdraht-Anschluesteil, das eine Wendel am Ende aufweist. Diese Wendel umgreift den Zuleitungsdraht und weist zwei Arme auf, von denen einer den Glühdrahtschenkel bildet. Ein Arm überlappt den anderen und ergreift diesen unter Druck, so daß ue Wendel in ihrer Windungsrichtung gespannt wird und auf dem Zuleitungsdraht verklemmt wird. Ein Haken am Ende des überlappenden Armes verhindert dessen Lösung.

Eine ähnliche Wendel stabilisiert das innere Ende des Zuleitungsdrahtes und schützt es gegen zu grosse Bewegungen durch Vibrationen und StÖsse. Bei dieser Wendel liegen zwei Arme tangential zum Wendelkörper, stehen in entgegengesetzten Richtungen vor und pressen gegsn die Kclbsnwand. Durch den Druok wird die Wendel in Windungsriohtung gespannt und auf den Zuleitungedraht geklemmt, so daß der Zuleitungsdraht durch die Stützwendel gegen die Kolbenwand abgestützt wird.

( Lie Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden;

( es zeigen:

' Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemassen

'; Lampe;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Wendel am Ende des

Glühdrahtschenkels als Anschluss zum Zuleitungsdraht; und

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Stützwendel für den Zuleitungsdraht, dx gegen die Kolbenwand presst.

Gemäss Fig. 1 besteht die Lampe aus einem Kolben 1 aus einem hitzebeständigen, lichtdurchlässigen Material, gewöhnlich i^uarz, und hat im allgemeinen fiohrform. Zwei Zuleitungsdrähte 2 und 5 aus hochschmelzendem Metall, gewöhnlich Wolfram, sind in zylindrischen Durchführungen 4 mit gasdichter Metall-Quarz-Verbindung am Sockel 10 der Lampe angeordnet und reichen in das Innere des Kolbens 1. Wie in einseitig gesockelten Lampen dieser Art üblich, Bind längliche Wolframglühdrähte 5 auf die Zuleitungsdrähte 2 und 3 in Längsrichtung bezüglich des Kolbens montiert, uni demzufolge ist der in der Zeichnung mit 2 bezeichnete Zuleitung sdraht länge;·¹ als der andere. Die nach innen reichenden Enden der Zuleitungsdrähte 2 und 3 weisen geeignete Abbiegungen auf, so daß x'ür eine im wesentliche zentrierte Lage der darauf montierten Glühdrähi-e gesorgt wird, wenn auch, wie dargestellt, ein ausreichender Zwischenraum zwischen den Glühdrähten 5 einer Lampe mit zwei Glühdrähte ι gesorgt wird, um einen elektrischen Kurzschluss zwischen diesen beiden zu verhindern.

Der Glühdraht 5 ist an jedem Ende mit einerc Gluhdrahtanschlussteil 6 verbunden, der gemäss Fig. 2 aus einer Wendel 7 und vorstehenden

Armen θ und 9 besteht, die alle aus einem einzigen Stück Draht aus hochschmelzendem Metall bestehen, gewöhnlich Wolfram. Der Arm 8 bildet auch den Schenkel des Glühdrahtes nnd ist in geeigneter Weise am Ende des Glühdrahtes 5 befestigt. Wenn beispielsweise der Glühdraht 5 eine Doppelwendel iat, ist das Ende des Armes θ zu einer geeigneten Kurve gebogen und in eine ausreichend trosse Anzahl Primärwindungen am Ende des Glühdrahtes eingeschoben, um für eine befriedigende körperliche und elektrische ; Verbindung zu sorgen. Der Arm 9 steht vom Wendelkörper 7 etwa in ' der gleichen Richtung hervor wie der Arm 8, und ist, wenigstens | wenn der Anschlussteil 6 ursprünglich hergestellt worden ist, eine I kurze Distanz vom Arm 8 entfernt. Der kurze Abstand zwischen den s Armen 8 und 9 liegt in Windungsrichtung des Wendelkörpers 7> so daß, wenn die Arme 8 und 9 zusammengebracht werden, der Wendelkörper 7 gespannt und dabei geringfügig im Durchmesser verkleinert

wird. Der Innendurchmesser des Wendelkörpers 7 ist nach dem Wickeln I etwa gleich dem Durchmesser der Zuleitungsdrähte 2 und 3> so daß j der Spulenkörper 7 auf die Zuleitungsdrähte aufgeschoben werden kann. Nach der Montage der Spulenkörper 7 auf die Zuleitungsdrähte 2 und 3 bei richtiger Ausfluchtung der Glühdrähte 5 dazwischen werden jedoch die Arme 8 und 9 so zusammengebracht, daß der Arm 9 den Arm 8 überlappt und ergreift. Der Arm 9 ist kurzer als der Arm 8 und der tjberlappungspunkt liegt deshalb vor dem Glühdraht 5* Zusätzlich ist das Ende des Armes 9 hakenförmig, so daß eine Lösung des Armes 9 vom Arm 8 verhindert wird. Der Eingriff aes Armes 9 mit dem Arm 8 übt eine Spannkraft auf den Spulenkörper 7 aus, die den Innendurchmesser desselben verringert und ihn damit auf den Zuleitungsdraht presst. Es ergibt sich dadurch eine Klemmwirkung, die in einem erheblichen Grade eine seitliche oder eine Drehbewegung des Wendelkörpers 7 auf dem Zuleitungsdraht verhindert.

Bei der Herstellung eines Anschlussteiles 6 muss ein Draht oder Band verwendet werden, das eine gewisse Federwirkung hat, um die erwähnte

Spannkraft auszuüben. Bs wurde festgestellt, daß ein Wolframdraht mit Faserstruktur geeignet ist* Es ist wahrscheinlich, daß andere federnde hochschmelzende Metalle, wie Wolfram-Rhenium-Legierung, in gleicher Weise geeignet sind.

Dei Wendelkörper 7 muss lang genug sein, um für eine ausreichende körperliche und elektrische Verbindung mit den Zuleitungsdrähten 2 und 3 zu sorgen, wenn die Arme 8 und 9 im Eingriff sind. Da die Zuleitungsdrähte 2 und 3 jedoch vor der Montage der Glühdrähte mit dem Sockel 10 an den Durchführungen 4 verbunden werden können, sind manchmal nur die inneren Enden der Zuleitungsdrähte 2 und 3 zum Einschieben in die Wendelkörper 7 verfügbar. Gegebenenfalls muss also der Wendelkörper 7 kurz genug sein, um über irgendwelche Biegungen in den Zuleitungsdräkten 2 und 3 geschoben werden zu können. Beispielsweise bei der in Fig. 1 dargestellten Lampe brauohen die Wendelkörper 7« die auf den unteren Zuleitungsdraht 3 montiert sind, keine Biegungen zu passieren. Der obere Zuleitungsdraht 2 weist jedoch nahe an seinem Ende eine Abbiegung auf, deren Zweek noch erläutert werden wird, und diese muss durch die darauf montierten Wendelkörper 7 passiert werden. Die Biegung des Zuleitungsdrahtes 3, die allerdings so allmählich wie möglich gemacht wird, begrenzt also die Länge der anwendbaren Wendelkörper 1 etwa auf den Krümmungsradius der Abbiegung,

Abstützwendeln 12, deren Wirkung ähnlich der des Anschlussgliedes 6 ist, werden dazu verwendet, den langen Zuleitungsdraht 2 gegen Vibration und Stösse abzustützen. Das ist besondera bei solchen Lampen wichtig, bei denen der längere Zuleitungsdraht erheblich länger als 50 mm (mehrere Zoll lang) ist und nur am Sockel abgestützt wird_t Die Stützwendel 12 gemäss Fig. 3 besteht aus einem Wendelkörper 13 und zwei vorstehenden Armen 14 und 15 und ist, ebenso wie der Ansohlussteil 6, aus einem einzigen Stüok Draht aus

hochschmelzendem Metall hergestellt. Die Arme Η und I5 stehen jedoch in entgegengesetzten Richtungen hervor, weil ihr Zweck darin besteht, gegen die Wand des Kolbens 1 zu pressen, und dieser Druck übt die Spannkraft auf den Wendelkörper 13 aus. Die Forderungen bezüglich der Federkraft des Drahtes, der Länge des Spulenkörpers 13» des Verhältnisses von Durchmesser des Spulenkörpers 13 zum Durchmesser des Zuleitungsdrahtes 2, und Richtung des angelegten Druckes sind die gleichen wie für das oben erwähnte AnSchlussglied 6. Es besteht jedoch keine Forderung nach elektrischer Leitfähigkeit zwischen der Stützwendel 12 und dem Zuleitungsdraht 3» die einzige gesuchte Wirkung ist die körperliche Abstützung des Zuleitungsdrahtes 2 durch die Stützwendel 12, die gegen die Innenwand des Kolbens 1 drückt.

Um für diese Abstützung zu sorgen, kann der Zuleitungsdraht 2 zwei rechtwinkelige Abbiegungen in der Nähe des Oberteils des Kolbens aufweisen, so daß zwei Teile 16 und 17 des Zuleitungsdrahtes 2 direkt einander gegenüberliegen und sich in Längsrichtung des Kolbens 1 erstrecken; sie liegen in der Nähe von diametral einander gegenüberliegenden Teilen des Kolbens 1, berühren diesen jedoch nicht. Der Raum zwischen den Teilen 16 und 17 und den jeweiligen benachbarten Teilen des Kolbens 1 ist so klein, daß die Arme 14 und 15 gegen den Kolben 1 pressen, wenn die Spulenkörper 13 so auf die Teile 16 und 17 geschoben werden, daß die Arme 14 und 15 im wesentlichen orthogonal zu diesen stehen. Die Lage der Stützwendeln 12 auf den Teilen 16 und I7 des Zuleitungsdrahtes 2 und das anschiieβsende Einschieben der Montageeinheit auf den Glühdrähten 5» den Ansohlussteilen 6, den Zuleitungsdrähten 2 und 3 und den Stützwendeln 12 in den Kolben 1 ergibt im Effekt zwei Kräfte, die auf die Teile 16 und 17 wirken. Zunächst wird der Spulenkörper gespannt und auf den von ihm umfassten Teil des Zuleitungsdrahtes 2 gepresst, weil der Kolben 1 die Arme 14 und 15 in Wicklungsrichtung des Wendelkörpers 13 spannt. Zusätzlich ergibt sich jedoch eine Radialkraft, die die Teile 16 und 17 aufeinander zu drängt.

Es ergibt sich dadurch eine gute Abstützung des Zuleitungsdrahtes 2 gegen "Vibrationen unü Stösse.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Lampe mit einer Nennleistung vcn 5000 Wa.t hatte der Kolben 1 eine Länge von etwa 14O mm ( 5 i/2 Zoll ) und einen Durchmesser von 64 mm ( 2 I/2 Zoll ) und bestand aus Quarz. Die !Durchführungen waren ähnlich den in der oben erwähnten älteren Patentanmeldung F 15 89 343-3 beschriebenen. Die Zuleitungsdrähte 2 und 3 bestanden aus Wolframdraht von 3>2 mm ( 125 mil ) Durchmesser und waren etwa 50 mm bzw. 125 mm ( 2 Zoll bzw. 5 Zeil ) lang, gemessen vom Sockel der Lampe zum am weitesten innen liegenden Punkt. Die Zuleitungsdrähte 2 und 3 wiesen mehrere Abbiegungen auf, um die jeweiligen Glühdraht-Halterungsteile parallel zueinander zu bringen, etwa 75 mm ( 3 Zoll )voneinander entfernt und im wesentlichen diametral mit dem Kolben 1 * Zusätzlich wies der längere Zuleitungsdraht 2 zwei rechtwinkelige Abbiegungen auf, wie bereits erwähnt, die die Teile 16 und 17 etwa 6 mm ( I/4 Zoll ) von den jeweiligen unmittelbar benachbarten Teilen des Kolbens 1 entfernt brachten.

Der Glühdraht 5 war eine Doppelwendel von etwa 32 mm ( 1 I/4 Zoll ) Länge und bestand aus Wolframdraht von 0,48 mm ( 19 mil ) Durchmesser. Der Glühdrahtanschlussteil 6 bestand aus Wolframdraht von 0,71 mm ( 28 mil ) Durchmesser und die Arme 8 und 9 hatten Längen von 22, 2 mm ozw. 11, 1 mm ( 7/8 Zoll bzw. 7/16 Zoll). Das Ende des Armes 8 war, wie bereits erwähnt, in eine Kurve gebogen, deren Ebene etwa orthogonal zum geraden Teil stand. Der Arm 8 war mit dem Glühdraht 5 dadurch verbunden, daß das gebogene Ende in die letzLen Primärwindungen eingeschoben war, deren Durchmesser etwa 0,76 ram ( 30 mil ) war, und zwar etwa auf die Länge einer halben Sekundärwindung. Der Haken am Ende des Armes 9 wurde durch zwei aufeinanderfolgende rechtwinkelige Abbiegungen des Drahtes gebildet, die jede eine Länge von etwa 3 mm ( I/8 Zoll ) hatte. Der Wendelkörper 7

680528ft

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bestand aus vier einander berührenden Windungen, die auf einen Kern von 2,9 mm ( 115 mil ) Durchmesser gewickelt waren. Das normale Nachfedern des elastischen Wolframdrahtes erhöhte den Innendurchmesser des Wendelkörpers 7 auf etwa 3,0 mm bis 3»2 mm ( 118 bis 126 mil ). Wenn der Innendurchmesser des Wendelkörpers 7 zu klein war, um leicht auf den Zuleitungsdraht von 3»2 mm ( 125 mil ) aufgeschoben zu werden, erhöhte eine leichte Trennung der Arme 8 und 9 den Wendeldurchmesser und erlaubte das Aufschieben.

Die Stützwendel 12 bestand ebenfalls aus Wolframdraht von 0,71 mm ( 28 mil ), und der Wendelkörper 13 wurde in gleicher Weise wie der oben beschriebene Wendelkörper 7 gewickelt. Die Arme 14 und 15 waren etwa 16 mm ( 5/⁸ Zoll ) lang, was ausreichte, so daß ihrs Enden gegen den kreisförmigen Kolben 1 pressuen, wenn die ganze Montageanordnung in diesen eingeschoben war, wie bereits beschrieben.

Vor dem Verschliessen wurde die Lampe mit Stickstoff und Brom auf einen Druck von etwa 1 Atmosphäre gefüllt, der im Normalbetrieb den Gesamtdruck auf etwa 4 Atmosphären brachte, wobei die Lampe eine Wandtemperatur von etwa 800 C aufweist.

05286

Claims (1)

1. S6 G27

   Sonutzansprüche

   /j 1 . Glühlampe mit einer halogenhaltigen Füllung, bestehend aus einem

   $ rohrförmigen Quarzkolben, einem in den Kolben reichenden Zulei-

   ₃ tungsdraht und einem im Kolben angeordneten Glühdraht, dadurch

   gekennzeichnet, daß eine Drahtwendel den Zuleitungsdraht umfasst, die an seitlichen und Drehbwegungen um den Zuleitungsdraht durch eine Spannkraft wesentlich behindert ist, die an jedem Ende der Wendel angeordnet ist. /'

   2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühdraht durch die Spanneinrichtung mit dem Zuleitungsdraht elektrisch verbunden ist.,

   •I
   ■I
   \ 5· Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

   ΐ Spanneinrichtung aus zwei Armen besteht, die eng benachbart von

   ¹J der Wendel vorstehen, wobei ein Arm den anderen überlappt und

   unter Druck ergreift.,·

   4· Lampe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Arme ungleiche Länge haben und der kürzere Arm einen Haken am Ende auf-

   % weist, mit dem er den längeren Arm ergreift./

   ΐ /

   ;' 5· ^ampe nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß der längere

   J; der beiden Arme am Ende ein gebogenes Segment aufweist, das in

   1 die letzten Primärwindungen des Giühdrahtes eingesetzt ist./

   6. Lampe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung der Drahtspule gegen die Innenfläche des Kolbens anliegt, so daß der Zuleitungsdraht federnd

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   durch di^ zusammenwirkenden Effekte der Wendeln und Spanneinrichtungen im Kolben gehalten wird und dadurch stabilisiert ist,

   7. Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung aus zv/ei in entgegengesetzter Richtung vorstehenden Armen besteht, die jeder gegen d^e Innenseite des Kolbens pressen.

   8. Lampe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Drahtwendeln diametral einander gegenüberliegende Teile des Zuleitungsdrahtes umfassen.

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