DE6912226U

DE6912226U - Gluehlampe

Info

Publication number: DE6912226U
Application number: DE6912226U
Authority: DE
Original assignee: Sylvania Electric Products Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1968-03-29
Filing date: 1969-03-26
Publication date: 1969-07-24
Also published as: US3522470A

Description

PATENTANWÄLTE DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL- ING. KLAUS BERNHARDT

D-8 MÖNCHEN 60

BÄCKERSTRASSE 3 _s6 ^ _D ä

SYLVANIA ELECTRIC PRODUCTS INC. Wilmington, Delaware, TJ. S. A.

Glühlampe

Prioritätt 29· März I968 Vereinigte Staaten Ton Amerika TJS-Serial Number 717 250

Zusammenfassung:

Ein elliptischer Reflektor und eine Lampe sind fest an einem Sockel befestigt, wobei der Glühdraht der Lampe im Brennpunkt des Reflektors angeordnet ist. Eine Vorwiderstands-Vendel im Lampenkolben liegt in Reihe mit dem Glühdraht, um die Spannung über diesem zu "verringern. Der Glühdraht und die Vorwiderstands-Vendel sind kompakt auf eine Quarzbrücke mit drei Drähten montiert und jede hat einen gewen« delten Schenkel, der mit einem gemeinsamen Stützdraht rerbunden ist und diesen umfasst.

Stand der Technik;

Die Erfindung betrifft Glühlampen und insbesondere Projektionslampen mit einer Vorwiderstands-Wendel in Reihe mit einem Wolframdraht.

Projektionslampen, wie sie in Diaprojektoren und Filmprojektoren verwendet wurden, sind gewöhnlieh mit einem Reflektor kombiniert, mit dem das Licht vcn der Lampe in eine gewünsohte Richtung gelenkt wird. Ein solcher Reflektor kann innerhalb oder ausserhalb des Lampenkolbens angeordnet sein. Ein· Projektionslampe mit innen angeordnetem Reflektor ist in der US-Patentschrift 2 979 634 dargestellt. Solche

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Lampen bestanden gewöhnlich aus Weich- oder Hartglas und haben ge~ wöhnlioh in den benutzten Projektoren zufriedenstellend gearbeitet.

In einigen Fällen, beispielsweise, wenn sich eine Vibration durch Lüftergebläse im Projektor ergab, wurde eine Vorwiderstands-Wendel in Reihe mit dem Lampendraht geschaltet, um die Lebensdauer der Lampe zu verbessern und den Strom beim Durchbrennen zu begrenzen, wie in der US-Patentschrift 5 222 567 dargestellt ist.

Seit einiger Zeit ist es erwünscht, die Grosse von Projektionslampen zu verringern und die Leuchtdichte zu erhöhen, um einen kompakteren wirksameren Projektor zu erhalten. Ba der Glühdraht normalerweise bei hohen Temperaturen oberhalb von 2200° C und Leistungen oberhalb von 100 Watt arbeitet, muss der Glaskolben ausreichend weit sein, um eine sichere Temperaturspanne unterhalb des Erweichungspunktes zu bleiben. Daduroh wurde eine deutliehe Verringerung der Kolbengrösee verhindert. Obwohl die Leuchtdichte der Lampe duroh Erhöhen der Betriebstemperatur des Glühdrahtes erhöht werden konnte, wurde die Lampenlebensdauer entsprechend herabgesetzt, weil die Verdampfungsrate des Glühdrahtes stark anstieg und dieser deshalb bald durchbrannte.

Nachdem Glas mit hohem Kieselsäuregehalt, beispielsweise Quarz, kommerziell als Lampenkolbenmaterial verfügbar wurde, war eine erhebliche Verkleinerung des Kolbens möglich, weil der Erweichungspunkt von Quarz einige hundert C höher liegt als der von handelsüblichem Weich- oder Hartglas. Sie Verwendung einer Halogenfüllung erlaubte ferner eine Erhöhung der Betriebstemperatur des Glühdrahteβ ohne wesentliche Verringerung der Lebensdauer durch den regenerativen Effekt des Halogens auf den Wolframdraht.

TJm jedoch die höchstmögliche Betriebstemperatur voll auszunutzen und die Lampe so kompakt wie möglich aufzubauen, wurde es erforderlioh, die Glühdrahtabstützung zu verbessern und sie so auszubilden, daß sie höhere Betriebstemperaturen und eine HalogenatmöSphäre aushalten konnte.

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Sesohweisete Anschlüsse, wie sie üblicherweise in bekannten Lampen rerwendet wurden, waren unter diesen härteren Betriebsbedingungen unbefriedigend, sie konnten sich auflösen oder versprödeten wenigstens den Draht in der Nähe der Sohweissung, so daß dieser brechen konnte. Darüber hinaus korrodieren einige Werkstoffe, die in Stützdrähten verwendet wurden, beispielsweise Nickel, in einer Halogenatmosphäre.

Die Yorwiderstands-Vendel muss auch mit den Stützdrähten verbunden werden, um eine wesentliche Verkleinerung der Lampe zu erlauben, ohne den Lichtstrom zu stören. Die Torwiderstands-Wendel muss auch sicher angeschlossen werden, um während der ganzen Lampenlebensdauer befriedigend zu arbeiten.

Vorwideretands-Wendeln werden allgemein in Lampen verwendet, die mit Netzspannung von beispielsweise 120 Volt arbeiten. Der Zweck von Vorwiderständen besteht darin, die Spannung am Glühdraht herabzusetzen, beispielsweise von 120 Volt auf 80 Volt, um die Verwendung eines kürzeren Glühdrahtes zu ermöglichen. Beispielsweise kann ein 100 Watt-Glühdraht bei 80 Volt Betriebsspannung eine Länge von etwa 2/5 der Länge eines I50 Watt-Glühdrahtes haben, der bei 120 Volt betrieben wird. Kürzere Glühdrähte sind vorzuziehen, weil die ungestützte Spann· weite kürzer ist und deshalb der Glühdraht weniger stark durchsackt und auch widerstandsfähiger gegen Vibrationseinflüsse ist.

Zusammenfassung der Erfindung«

Erfindungsgemäss wird eine Glühdraht-Hontage-Brüoke aus Quarz einsohliesslich drei Stützdrähten in einem Kolben aua Glas mit hohem Kieselsäuregehalt, beispielsweise Quarz, angeordnet. Zwei der Stütz» drähte dienen auch als Zuleitungsdrähte, und der dritte verbindet und stützt einen Schenkel des Wolframdrahtes und einen Sohenkel einer Wolfram-Vorwideretands-Wendel. Die Sohenkel des Glühdrahte· und der Vorwiderstands-Wendel bilden kreisförmige Windungen mit einem Innen« raum, d.h. mit einem Innendurchmesser, der mit enger Fassung auf den

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dritten Stützdraht passt. Eine Verbindung wird auf die Weise hergestellt, daß der Stützdraht in den Innenraum eines Schenkels der Wendel eingesetzt und durch diese durchgesteckt wird, und dann in den Innenraum eines Schenkels des Glühdrahtes· Der andere Schenkel der Vorwiderstands-Wendel ist in ähnlicher Weise mit einem der Zuleitungsdrähte verbunden, und der andere Schenkel des Glühdrahtes mit dem anderen Zuleitungsdraht. Gewünschtenfalls können die Verbindungen weiter dadurch gesichert werden, daß die umfassenden Windungen auf den Zuleitungsdraht heiss gepresst werden, d.h. gleichzeitig Wärme und eine Druckkraft ausgeübt werden. Die zugeführte Wärmemenge ist zweokmässigerweise kleiner als zum Schmelzen oder Schweissen des Wolframs erforderlich ist.

Bei der Herstellung des Glühdrahtes und der Vorwiderstands-Wendel können abgelängte Stücke Wolframdraht primär zu einem vorgegebenen Durchmesser, Steigung und Länge gewickelt werden. Doppelwendeln werden dann dadurch erhalten, daß der Hittelteil der Primärwendeln zu einem vorgegebenen Durchmesser und mit vorgegebener Steigung nochmals gewendelt wird. Die Schenkel, die dann jeweils von den Doppelwendeln hervorstehen, bestehen aus geraden Segmenten Primärwendeln. Um die Vorwiderstands-Wendel richtig auf die Hontagebrücke zu passen, können die Schenkel in geeigneter Weise gebogen werden, ehe sie an der Brücke befestigt werden. Beispielsweise kann ein Schenkel der Vorwiderstands-Wendel unter einem Winkel abgebogen werden, der dem Winkel entspricht, der von einem Stützdraht und der montierten Vorwiflerstände-Wendel gebildet wird.

Der entsprechende Stützdraht wird dann in diesen Schenkel eingesetzt und über die Biegung heraus durchgeführt, um auch den Ansohluss eines Glühdrahtschenkels zu ermöglichen.

Die gewendelten Windungen der Schenkel von Glühdraht und Vorwiderstands Wendel brauchen jedoch nicht ein Teil der Primärwendel zu sein, son» dem sie können getrennt vom eigentlichen Körper gewendelt sein oder

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ron diesem entfernt liegen, d.h. rom Doppelwendelteil, und zwar über ein kurzes Stüok im wesentlichen ungewendelten Drahtes.

Es ist nur erforderlich, daß sich eine enge Passung zwischen dem Innendurchmesser der Wendeln und dem Stützdraht ergibt, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten.

Die Montagebrücke weist ferner einen Stab oder einen Wulst aus Glas mit hohem Kieselsäuregehalt auf, beispielsweise Quarz, der mit den beiden Zuleitungsdrähten verbunden und von diesen abgestützt wird· Die letzteren können in einen Quetschfuss an einem Ende des Kolbens reichen und werden von diesem abgestützt, und in diesem sind sie mit Molybdänbändem verbunden, die ihrerseits mit nach aussen führenden Anschlussdrähten verbunden sind. Der dritte Stützdraht ist wiederum teilweise in den Quarzwulst oder den Quarzstab eingebettet und wird von diesem gestützt.

Im Betrieb flieset elektrischer Strom in Reihe duroh die Vorwiderstands-Wendel, über deren Schenkel in den dritten Stützdraht, von dem in den einen Schenkel des Glühdrahtes und über diesen zurüok. Die Vorwiderstands-Wendel hat gewöhnlich eine steilere Steigung als der Glühdraht und arbeitet auf niedrigerer Temperatur. Die Vorwiderstands·· Wendel hat im allgemeinen auch einen kleineren Widerstand als der Glühdraht, um weniger Leistung zu verbrauchen.

TJm die Lampe so klein wie möglich zu erhalten, ist die Vorwiderstands-Wendel vorzugsweise zwischen dem Glühdraht und dem Quarzwulst angeordnet und liegt mit beiden im wesentlichen in einer Ebene. Der Glühdraht und der Quarzwulst sind auch vorzugsweise parallel zueinander angeordnet, und die Vorwiderstands-Wendel liegt zweckmässig im Winkel zu beiden. Da die Vorwiderstands-Wendel mit niedrigerer Leistung als der Glühdraht arbeitet und deshalb weniger Wärme abstrahlt, kann sie näher am Quarzwulst angeordnet werden als der Draht, wobei natürlich zu beachten ist, daß die vom Quarzwulst oder Quarzstab angenommene Temperatur sicher unterhalb von dessem Erweichungspunkt bleibt.

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Bei Verwendung in einem Projektor wird die Lampe so montiert, daß ihr Glühdraht im oder in der Nähe des Brennpunktes eines gekrümmten Reflektors liegt, vorzugsweise eines elliptischen Reflektors, wobei die Lampenachse koaxial zum Reflektor liegt. Das reflektierte Lioht kann dann genau auf eine Kondensorlinse oder den zu projizierenden Film gerichtet werden·

Die Erfindung wird an Hand der Zeiohnung näher erläutert werden; es zeigen«

Fig. 1 eine perspektivische Ansioht einer erfindungsgemässen Lampe mit einem Reflektor; und

Fig. 2 eine Ansicht der Lampe mit den Details der Abstützung.

Gemäss Fig. 1 ist ein elliptischer Reflektor 1 mittig an einem Sockel 2 befestigt, beispielsweise mit einem temperaturfesten Klebstoff. Der Reflektor 1 besteht zweekmässigerweise aus Glas, und die Reflektionssohicht darauf kann metallisch sein, ist aber vorzugsweise dichroitisch. Eine diehroitisohe Spiegelsohicht reflektiert wirksam die auf ihre Oberfläche auffallende Lichtstrahlung, erlaubt jedoch einem erheblichen Anteil der Wärmestrahlung hindurchzutreten, ao daß die zum zu projizierenden Film geschickte Wärme in günstiger Weise verringert wird. Der Sockel 2 ist vorzugsweise perforiert oder geschlitzt, um die Wärmeabfuhr zu verbessern.

Die Lampe 3 ist im Sockel 2 durch eine öffnung in der Mitte des Reflektors 1 befestigt, so daß die Lampe 3 und der Reflektor 1 im wesentlichen koaxial liegen und der Glühdraht 4 sich etwa im Brennpunkt des Reflektors 1 befindet. Die öffnung im Reflektor 1 ist etwas grosser als der Durchmesser der Lampe 3» jedoch nioht gross genug, um die Menge des reflektierten Lichtes merklich zu verringern. Vom Sockel 2 hervorstehende Stifte 5, die intern mit den Lampenzuleitungs» drähten verbunden sind, sind so ausgelegt, daß sie in eine vorgesehene Fassung passen.

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Die Lampe 5 beeteht gemäSB Fig· 2 aus einem rohrförmigen Quarzkolben 6 mit einem Quetechfuee 7 am unteren Ende. Im Kolben 6 ist eine Montagebrüoke angeordnet, die aus zwei Stütz« und Zuleitungsdrähten θ und 9, einem dritten Stützdraht 10 und einem Quarzstab 11 besteht. Die Zuleitungedrähte 8 und 9 reichen in den Quetsohfuss 7 und werden τοπ diesem gestützt) und in diesem sind sie an Molybdänbänder 12 an» geschlossen, die ihrerseits mit nach aussen führenden Zuleitungsdrähten 15 verbunden sind. Die Zuleitungsdrähte 8 und 9 reichen aueh ins Innere des Kolbens 6, sind am Quarzstab 11 befestigt, so daß sie diesen abstützen, und reiohen weiter in den Kolben 6 hinein. Um die riohtige Position für den Glühdraht 4 und die Vorwiderstands-Wendel 14 zu erhalten, ist ein Draht, in der Zeichnung mit 8 bezeichnet, länger als der andere. Der Quarzstab 11 ist im unteren Teil des Kolbens 6 und orthogonal zu dessen Achse angeordnet und dient als Stützelement für den Stützdraht 10. Der Stützdraht 10, von dem ein Ende am Quarzstab 11 befestigt ist, reicht etwa um dieselbe Distanz in den Kolben 6 wie der Draht 8, so daß, wenn der Glühdraht 4 mit den Enden der Drähte β und 10 verbunden ist, der Glühdraht 4 im wesentlichen parallel zum Quarzstab 11 liegt. Die Drähte 8, 9 und 10 stehen vom Quarzstab 11 im wesentlichen parallel zueinander naoh oben, wobei der Draht 9 kurzer als die beiden anderen und in der Mitte zwischen diesen ist. Die Vorwiderstands-Wendel 14 liegt dann winkelig in der Lampe, wenn sie an die Enden der Drähte 9 und 10 angeschlossen ist.

Die Vorwiderstands-Wendel 14 besteht aus 274 mm Wolframdraht mit einem Gewioht von 19,85 mg/200 mm, was einem Durchmesser von etwa 0,081 mm (5,2 mil) entspricht. Dieser wird zunächst primär auf einen Kern von 0,56 mm (14 mil) mit 68,5 Windungen/cm (174 Windungen/Zoll) gewickelt und dann teilweise auf einen Kern von 0,655 mm (25,8 mil) mit 9>5 Windungen/cm (24 Windungen/Zoll) nochmals gewendelt, so daß sioh eine U-Form mit Schenkeln 15 und 16 von etwa 7 mm Länge und einem Körper 17 von etwa 5 1/2 mm Länge ergab. Die Schenkel I5 und 16 werden dann etwas gestreckt und zum Körper 17 zurückgebogen, no daß sie grob mit dessen Achse ausgericht et sind, jedoch zu dieser unter einem Winkel stehen. Die so erhaltene Form ist die, die erforderlich

ist, um die Vorwideratands-Wendel 14 aui die Drähte 9 und 10 dadurch zu montieren, daß diese durch die abgebogenen Teile der Schenkel 15 bzw. 16 eingeschoben werden. Nachdem die Schenkel 15 und 16 in die richtige Form gebogen worden sind, werden sie auf die richtige Länge geschnitten, so daß nur etwa 2 mm jedes Schenkels an den Drähten 9 bzw. 10 anliegen. Die Drähte 9 und 10 bestehen aus Wolframdraht von 0,33 mm (13 mil) Durchmesser und bilden eine enge Passung mit den Schenkeln 15 und 16 nach dem Einsetzen. Um die Vorwiderstands-Wendel 14 zu montieren, wird der Draht 10 in den Innenraum des Schenkels eingeschoben, durch den Raum zwischen den Primärwicklungen, der durch die Abbiegung hervorgerufen worden ist, heraus und steht etwa 2 mm hervor, um für den anschliessenden Anschluss an den Glühdraht 4 Vorsorge zu treffen. Umgekehrt wird der Draht 9 in die Bohrung des Schenkels 15 in durch das Abbiegen der Primärwindungen frei gewordenen Raum eingeführt und durch das Ende des Schenkels 15 nur für ein kurzes Stück herausgeschoben.

Der Glühdraht 4 besteht aus 519 aas Wolfrasdraht ait einem Gewicht von 19,78 mg/200 mm. Er wird primär auf einen Kern von 0,36 mm (14 mil) mit 83 Windungen/cm (210 Windungen/Zoll) gewendelt und dann teilweise doppelt auf einen Kern von 1,02 mm (40 mil) mit 15 Windungen/cm (39 Windungen/Zoll) gewickelt, so daß eine U-Form entsteht, deren Schenkel etwa 2 mm lang und deren Körper etwa 3 1/2 mm lang ist. Der Glühdraht 4 wird in der Weise montiert, daS zunächst das Ende des Drahtes 8 vollständig in den geraden Teil eines Glühdrahtschenkels eingeschoben wird und dann der vorstehende Teil des Drahtes 10 in den anderen. Der Abstand zwischen den Drähten 8 und 10 ist so voreingestellt, daß er dem Abstand zwischen den Glühdrahtschenkeln entspricht, so daß der Anschluss leicht vor sich geht. Um eine zuverlässigere Verbindung zu erhalten, werden die Schenkel der Vorwiderstands-Wendel 14 und des Glühdrahtes 4 heiss auf die zugehörigen Stützdrähte aufgepresst.

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Die fertige Glühdrahtmontage ist auf diese Weise sehr kompakt und nimmt nur eine Fläche von etwa 9 mm (Länge des Stabes 11) mal 11 mm (gemessen zwisohen den äusseren Enden des Stabes 11 und dem Glühdraht 4) ein. Die Lampe 3 wird fertiggestellt, indem die Glühdrahtmontage im Kolben 6 positioniert wird, und dieser zugequetscht, abgesaugt, mit Stickstoff und Brom zu einem Druck von 3 Atmosphären gefüllt und zugeschmolzen wird. Die fertige Lampe hat einen Durchmesser von 10,5 mm (13/52 Zoll) und eine Länge von 51,5 mm (1 I/4 Zoll).

Bei der Montage der Lampe und des Reflektors wird die Position der Lampe 5 im Reflektor 1 auf maximalen Wirkungsgrad des reflektierten Lichtes vor der Befestigung im Sockel 2 justiert.

Bei Betrieb an 120 Volt verbraucht die Lampe I50 Watt Leistung, wobei am Glühdraht 4 84 Volt und an der Vorwiderstands-Wendel 56 Volt abfallen. Die Betriebstemperatur des Glühdrahtes lag bei 3350° K " und die der Vorwideretands-Wendel bei 3050⁰ K.

Claims

1. Glühlampe, bestehend aus einem rohrförmigen Gefäss aus Glas mit hohem Kieselsäuregehalt, einem Wolframdraht in diesem Kolben und einer Torwiderstands-Wendel in Reihe mit dem Glühdraht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben ein Stab aus Glas mit hohem Kieselsauregehalt angeordnet ist, die Vorwiderstands-Wendel zwisohen diesem Stab und dem Glühdraht angeordnet ist und ein Stützdraht duroh den Stab hindurch in den Innenraum eines gewendelten Sohenkels der Vorwiderstands-Wendel, duroh diese hindurch und in den Innenraum eines Schenkels des Glühdrahtes reicht.

2. Lampe nach Anspruch 1, d_aduroh gekennzeichnet, daß der Glühdraht im wesentlichen parallel zu dem Glasstab liegt· /

3« Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwidere tands-Wendel im Winkel zum Glühdraht und zum Stab angeordnet ist· *

4· Lampe nach Anspruch 1,2 oder 3, bei der der ^Glühdraht und die Vorwiderstands-Wendel jeweils zwei gewendelte Sehenkel haben, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die zweiten gewendelten Schenkel mit getrennten Zuleitungsdrähten yerbunden sind und diese um» fassen, die duroh den Glasstab hindurchführen./

5· Lampe nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die gewendelten Schenkel heiss auf die Stütz- bzw. Zuleitungsdrähte gepresst sind.,.

6. Lampe nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel der Vorwiderstands-Wendel zum Glühdraht hin reicht und der andere Schenkel der Vorwiderstands-Wendel zum Glasstab hin weist./

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7· Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich et, daß der Stützdraht in den Innenraum eines gewendelten Schenkels der Vorwiderstands-Wendel hinein und durch diese hindurch in den Innenraum eines Schenkels des Glühdrahtes ragt./

8· Lampe nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet» daß ein gekrümmter dichroitischer Reflektor koaxial zum rohrförmigen Lampenkolben und diesen umgebend montiert isV.

9· Lampe naeh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor Elliptisch ist und sein Brennpunkt etwa am Glühdraht liegt. /