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Glühlampe Die Erfindung betrifft Glühlampen, insbesondere die Verbindungen
der Glühfäden mit ihren den Strom zuleitenden Trägern.
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Der Hauptzweck der Erfindung ist es, Zerstörung und Ausfall des Glühdrahtes
zu vermeiden, insbesondere bei periodischem Betrieb der Lampen.
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Beim Widerstandschweißen, das man bei der Herstellung der leitenden
Träger der Glühdrähte elektrischer Lampen normalerweise verwendet, schmelzen die
inneren Teile dieser Träger, deren Schmelztemperatur unter jener des feuerfesten
Glühdrahtschenkels liegt, an der Schweißstelle bis zu einer Tiefe etwa von der halben
Stärke des Schenkels. Der Glühdrahtschenkel wird in das geschmolzene Metall eingepreßt;
dieses umfließt den Schenkel, bildet dadurch einen Mantel und bindet den Schenkel
an den Träger. Es entsteht eine dünne Zwischenschicht einer Legierung aus den Metallen
des Schenkels und des Trägerinnern zwischen dem Schenkel und diesem Träger; diese
verbindet beide Teile miteinander.
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Bei einigen Lampen, etwa bei Kraftfahrzeugscheinwerferlampen, bei
denen wiederholtes Aus-und Einschalten zum normalen Betrieb gehört, hat es sich
herausgestellt, daß die Lampen ihren Brennpunkt verändern und eventuell vorzeitig
ausfallen, was auf eine Lösung des Glühdrahtschenkels von dem den Strom zuleitenden
Träger zurückzuführen ist. Diese Loslösung tritt nicht in der Legierungsschicht
zwischen dem Glühdrahtschenkel und dem Leiter auf, sondern in dem an diese Legierungsschicht
anliegenden Trägerteil.
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Man gibt die Schuld für diese Loslösung oder die inneren Risse des
Trägers dort, wo er an die Binde-
Schicht anliegt, dem beträchtlichen
Unterschied des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Wolframglühdrahtes und
des Nickels im Innern des Trägers in der Ausdehnungszone, die durch den periodischen
Betrieb geschaffen wird. Wenn der Strom durch den leitenden Träger in den Glühdraht
zu fließen beginnt, entsteht eine hohe Temperatur, annähernd 1300° C, in der Bindeschicht,
und diese ist begleitet von einer Ausdehnung des eingeschlossenen Metalls.
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Die schnellere Ausdehnung des Nickels im Innern des Trägers wird behindert
durch die langsamere des Wolframs des Glühdrahtes; dadurch entstehen Spannungen
im Nickel. Andererseits versucht während der Abkühlung das schneller sich zusammenziehende
Nickel sich von dem langsamer sich zusammenziehenden Wolfram abzusetzen; so entstehen
zusätzliche Spannungen im Nickel. Eine Reihe solcher Expansionen und Kontraktionen
innerhalb kurzer Zeit führt zu einem Reißen des an der Bindeschicht anliegenden
Nickels. Schuld ist die Härtung des Nickels, das seine Elastizitätsgrenzen im Bereich
der Expansion und Kontraktion überschritten hat.
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Die unmittelbare Folge jedes leichten Risses im Träger, dort, wo er
an die Bindeschicht anliegt, ist eine Verschiebung in der genau ausgerichteten Stellung
des Glühdrahtes, was im Fall des Scheinwerfers den Verlust der Brennpunktlage bedeutet
und damit einen fehlerhaften Betrieb der Lampe. Wenn sich der Riß ausweitet, und
die Loslösung vollständig wird, tritt vorzeitiger Ausfall der Lampe ein.
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Erfindungsgemäß werden die mit den leitenden Trägern verbundenen Enden
des Glühdrahtes von einer Schleife oder einem Rohr aus Metall eingeschlossen oder
bedeckt. Dadurch wird sowohl die Bindung verstärkt, als auch entsprechend das Wärmestrahlvermögen
erhöht und so eine Temperatur in der Schweißverbindung aufrechterhalten, die niedrig
genug ist, um die Zerstörungen, die sonst an solchen Verbindungen auftraten, zu
vermeiden.
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Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Erfindung. Es stellt
dar Fig. i eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Automobilglühlampe,
Fig.2 den Vertikalschnitt einer Verbindung Glühdrahtträger nach Linie II-II zu Fig.
3, Fig. 3 den Schnitt nach Linie III-III zu Fig. 2, Fig. 4 den der Fig. 2 entsprechenden
Schnitt vor dem Flachpressen und Aufschweißen des Verbindungsmantels, Fig. 5 den
Horizontalschnitt nach Linie V-V zu Fig. 4, Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer
Ausführungsform des Verbindungsmantels, Fig. 7 eine andere Ausführungsform im Schnitt
entsprechend 3.
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Die Fig. i bis 6 zeigen eine kleine Lampe io vom Typ der Lämpchen
im Autoscheinwerfer, umfassend einen Glaskolben ii, einen Sockel i2 und eine Fassung
13, deren Außenkante (unsichtbar) an dem Kolben angeschmolzen ist und aus deren
Kopf 14 die Träger 15, 16 und 17 herausstehen. Der größere Glühdraht 18 wird von
den Trägern 15 und 17 getragen, der kleinere Glühdraht ig von dem Träger 16 und
einem Nebenarm 21 des Trägers 15.
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Beide Glühdrähte 18 und ig sind vorzugsweise aus schraubenförmig gewundenem
Wolframdraht hergestellt; jedes ihrer Enden ist, wie bei 22 angedeutet, an den Träger
angeschweißt. Soweit die bisher übliche Ausführung. Erfindungsgemäß ist die Schweißstelle
22 in der vorliegenden Ausführung von einem Mantelstück 23 bedeckt oder eingefaßt,
und zwar beispielsweise von einem in sich geschlossenen, durch Flachpressen einer
zylindrischen Metallhülse erhaltenen Mantelstück, wie in Fig. 6 gezeigt. Bei der
Herstellung dieser Verbindung kann zuerst die Schweißstelle 22 gebildet werden,
wie Fig. 4 zeigt, während die Hülse 23 zwar noch nicht über die Schweißstelle, aber
bereits auf den Träger oder den Nebenträger aufgesteckt ist; dann -wird die Hülse
über die Schweißstelle, in die in Fig.2 gezeigte Stellung, geschoben, flach gepreßt,
wie in Fig. 3 gezeigt, und auf die Schweißstelle zwischen Leiter und Glühdraht geschweißt.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann der Schweißvorgang in einem
Arbeitsgang ausgeführt werden. Das heißt, die Hülse 23 wird über dem Glühdrahtende
flach gepreßt, wie Fig. 3 zeigt, wobei Glühdraht und Träger zwischen dessen flach
gepreßte Seiten geklemmt werden, und die Verschweißung von Hülse, Glühdraht und
Träger geschieht in einem Arbeitsgang.
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Fig.7 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der eine U-förmig gebogene
Metallplatte 23a verwendet ist; eine solche Platte ist einer in sich geschlossenen
Hülse vorzuziehen; sie wird über den Träger 17" und den Glühdraht 18a geschoben.
Man kann zuerst Glühdraht und Träger verschweißen und dann das U-Stück 23a darüberschweißen,
oder man kann eine 3-Stück-Verschweißung in einem Arbeitsgang vornehmen, wie oben
beschrieben.
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Das Verbindungsstück 23 oder 23a kann aus Nickel hergestellt werden,
wenn, die Träger aus Nickel sind. Es kann aber auch aus einem anderen Eisenmetall
oder feuerfestem Metall mit entsprechenden Eigenschaften bestehen. Obwohl das Festschweißen
vorzuziehen ist, können auch andere Befestigungsarten, einschließlich Hartlöten
und Pressen, verwendet werden. Die einzige Forderung ist, daß sich das Metall zum
Einbauen in den Lampenkolben eignet und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
hat, der von dem des Glühdrahtes und des leitenden Trägers nicht allzu verschieden
ist. Der Ausdehnungskoeffizient liegt vorzugsweise zwischen dem des Glühdrahtes
und dem des Leiters.
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Das Metall des Verbindungsstückes 23 oder 23a darf also auch ein solches
sein, das, wie etwa Zirkonium oder Thorium, erwünschte, das Vakuum verbessernde
Eigenschaften hat. Um solche Wirkung zu erreichen, ist es nicht notwendig, daß alle
Verbindungselemente 23 oder 23a aus Metall von solchen Eigenschaften bestehen; es
genügt, wenn in einer
Lampe ein Verbindungselement aus diesem Werkstoff
vorhanden ist; die übrigen Verbindungselemente können aus Nickel, Eisen od. dgl.
Metallen gefertigt sein.