Die Erfindung betrifft einen Strahler mit rohrförmigem Quarzglas-Kolben, dessen Entladungsraum
Zwei sich gegenüberliegende innere Stromanschluß-Stifte für die Energieversorgung einer
Strahlenquelle aufweist, die in axialer Richtung gesehen jeweils über Strom-zuführungsstifte in
gequetschten Dichtungsbereichen des Kolbens mit äußeren Anschlußkontakten verbunden
sind, die im Sockelbereich wenigstens teilweise von einer Sockel-Hülse aus elektrisch isolierendem
Werkstoff umgeben sind, sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung der
Anschlußkontakte.
Aus der DE-PS 25 39 459 ist eine Kontaktstift-Isolation von Anschlußkontakten für Infrarot-Hellstrahler
bekannt, die in Form einer dem Kontaktstift umgebenen Hülse ausgebildet ist, wobei die
Innenfläche der aus plastischem Material bestehenden Isolationshülse Ausnehmungen bzw.
Ausbuchtungen zum Festrasten des Anschlußkontakts in der Isolationshülse aufweist. Als problematisch
kann sich bei solchen plastischen Isolationshülsen die Hochtemperaturbeständigkeit
und Langzeitstabilität erweisen, so daß derartige Isolationshülsen sich auf diesem Gebiet als unpraktikabel
erweisen.
Weiterhin ist es aus der DE-OS 43 40 995 bekannt, die jeweiligen Quetschenden von Bestrahlungslampen
mit Hilfe von aufschiebbaren Sockelhülsen aus Kunststoff zu schützen, wobei auch
hier die Langzeitstabilität, insbesondere Quecksilberhochdrucklampen als problematisch anzusehen
ist.
Weiterhin ist aus der DE 39 34 348 C2 eine elektrische Entladungslampe mit rohrförmigem Lampenkolben
bekannt, die in axialer Richtung gesehen sich gegenüberliegende Elektroden aufweist,
die über jeweils an Quetschenden des aus Quarzglas bestehenden Lampenkolbens zur
äußeren Kontaktierung herausgeführt sind; dabei ist ein jeweils auf die Quetschenden des Lampenkolbens
aufgeschobener Sockel aus elektrisch isolierendem Werkstoff vorgesehen, welcher
als Hohlzylinder ausgebildet ist und zwei sich gegenüberliegende spaltförmige Ausschnitte aufweist,
die zur Aufnahme des Quetschendes dienen, wobei die Fassung einen durchgehenden
Spalt enthält, in dem Kontaktfedern angeordnet sind. Die Außenkanten der Kontaktfedern sind
in nutförmigen Innenkanten einer rechteckigen Erweiterung unter Federspannung arretiert.
Als problematisch erweist sich bei der bekannten Entladungslampe die verhältnismäßig aufwendige
Gestaltung der äußeren Anschlußkontakte im Zusammenwirken mit äußeren
Kontaktfedern.
Aus der GB 20 62 957 ist eine Glühlampe mit rohrförmigem Lampenkolben und sich axial gegenüberliegenden
Anschlußkontakten bekannt, die keramische Sockelhülsen mit formschlüssiger
Halterung aufweisen; auch aus der US 3,001,096 und der GB 976 445 sind rohrförmige
elektrische Lampen mit sich gegenüberliegenden Anschlußkontakten und isolierenden Sockelhülsen
aus keramischem Werkstoff bekannt. Der konstruktive Aufbau der äußeren Anschlußkontakte
erscheint dabei verhältnismäßig aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst einfache Strahlerlampe hoher Langzeitstabilität zu
schaffen, die mit hochtemperaturfester Isolation von Anschlußkontakten versehen ist, insbesondere
soll die Isolation der Anschlußkontakte bei Hochdruck-Entladungslampen einsetzbar sein,
wie z.B. bei Quecksilber-oder Metallhalogenid-Lampen; darüberhinaus soll das Herstellverfahren
vereinfacht und ggf. automatisiert werden.
Die Aufgabe wird anordnungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sockel-Hülsen aus keramischem
Werkstoff bestehen und jeweils durch einen erweiterten Kopfbereich der Anschlußkontakte auf
dem Dichtungsbereich des Kolbens formschlüssig gehalten werden, wobei die Anschlußkontakte
an ihren zum Innenraum gerichteten Enden mit den jeweiligen Strom-Zuführungsstiften elektrisch
und mechanisch fest verbunden sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung sind die inneren Stromanschlüsse an ihren
Enden zwecks Stromdurchführung jeweils mit Molybdänfolien verbunden, an die nach außen
führende Zuführungsstifte angeschlossen sind, wobei diese innerhalb der Hülsen mit den Enden
der Anschlußkontakte elektrisch und mechanisch fest verbunden sind; dabei weist die Hülse wenigstens
eine seitliche Öffnung zur Energiezufuhr zwecks Verbindung zwischen Anschlußkontakt
und Zuführungsstift auf.
Weiterhin weist die Sockel-Hülse vorteilhafterweise an ihrem zum gequetschten Dichtungsbereich
hinweisenden Ende eine spaltförmige Öffnung auf, in die das Ende eines Quetschbereiches
als Dichtbereich hineinragt.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die Anordnung im Hinblick auf verschiedene Formen von
Anschlußkontakten, bei denen jeweils die jeweilige Ausführungsform auf einfache Weise angepaßt
werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind in den Ansprüchen 3 bis 5
angegeben.
Im Hinblick auf Verwendung von Strahlern wird die Aufgabe für Entladungslampen durch die
Merkmale des Anspruchs 6, für Infrarot-Strahler durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
Die Aufgabe wird verfahrensgemäß dadurch gelöst, daß nach Abschluß des Quetsch-Vorganges
eine Hülse aus elektrisch isolierendem keramischen Werkstoff mit wenigstens einer seitlichen
Öffnung auf den Zuführungsstift bis zum Anschlag am Quetschende aufgeschoben wird,
daß anschließend der Anschlußkontakt mit seinem Verbindungsende durch die axiale Öffnung
der Hülse eingeschoben wird, bis sich Zuführungsstift und Anschlußkontakt im Bereich der seitlichen
Öffnung befinden und daß die Verbindungsstelle von Zuführungsstift und Anschlußkontakt
durch Energiezufuhr über wenigstens eine Öffnung der Hülse miteinander verbunden werden,
wobei ein sich nach außen erweiternder Bereich des Anschlußkontakts die Hülse auf dem Quetschende
formschlüssig arretiert
Als vorteilhaft erweist es sich, daß die Aufbringung von isolierender Hülse, Aufstecken des Anschlußkontakt-Stifts
auf den Zuführungsstift sowie die Befestigung des Kontaktstiftes auf dem
Zuführungsdraht durch verhältnismäßig einfache Maßnahmen zu erwirken sind, die sich auch
zur automatisierten Handhabung eignen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden Zuführungsstift und Anschlußkontakt
mittels Laser-Impuls-Bestrahlung durch die Öffnung miteinander verschweißt.
Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß durch Laser-Impuls-Bestrahlung von Zuführungsdraht
und Anschlußkontakt eine optimale Anpassung an die Verschweißungsenergie
möglich ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 10 und 11
angegeben.
Nachfolgend ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1, 2, 3, 4a und 4b näher
erläutert.
Anhand Figur 1 ist schematisch im Längsschnitt der Aufbau des Strahlers als Entladungslampe
sowie die Reihenfolge der Verfahrensschritte erläutert. Figur 2 zeigt bruchstückhaft eine vergrößerte Schnitt-Darstellung einer Stirnseite der Quetschung
bzw. Einschmelzung der Entladungslampe einschließlich Kontaktstift und Isolierhülse,
wobei die Schnittebene senkrecht zu Figur 1 verläuft. in Figur 3 ist eine Alternative zu Figur 2 dargestellt, bei der zur Befestigung des Kontaktstifts eine
Widerstandsschweißung durchgeführt wird. Figur 4a zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein aufgebrochenes Quetschende mit aufgebrachter
elektrisch isolierender Hülse; Figur 4b zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein gegenüber Figur 4a um 180° gedrehtes
aufgebrochenes Quetschende, wobei hier die Außenflächen der äußeren Anschlußkontakte sowie
die isolierende Sockel-Hülse erkennbar sind.
Gemäß Figur 1 weist die Entladungslampe einen rohrförmig ausgebildeten Entladungskolben 1
auf, in den zwei sich gegenüberliegende Elektroden 2 und 3 ragen, welche entlang der Kolbenachse
4 angeordnet und von inneren Stromanschluß-Stiften 22, 23 getragen sind. Die elektrischen
Anschlüsse der Elektroden 2, 3 bzw. der Stromanschluß-Stifte 22, 23 sind in den jeweiligen
Quetschenden als Dichtungsbereiche 5, 6 über Molybdänfolien 7, 8 geführt. Die aus den
Quetschenden herausgeführten elektrischen Zuführungsstifte 9, 10, die jeweils mit den nach außen
weisenden Enden der Molybdänfolie 7, 8 verbunden sind, sind gemäß Figuren 2 und 3 mit
den sich entlang der Kolbenachse 4 gegenüberliegenden äußeren Anschlußkontakten 11, 12
elektrisch und mechanisch fest verbunden.
Die elektrischen zuführungsstifte 9, 10 sind nach den Figuren 2 und 3 jeweils in einen Hohlraum
der Anschlußkontakte 11, 12 eingeführt und mit diesen durch Verschweißen elektrisch und mechanisch
fest verbunden. Die äußeren Anschlußkontakte 11, 12 sind ebenso wie die äußeren
Teile der Quetschenden als Dichtungsbereiche 5, 6 von einer elektrisch isolierenden Hülse 15,
16 umgeben, welche in Richtung Quetschende einen in radialer Richtung verlaufenden Spalt 18
aufweist, in den die äußeren Teile der Quetschenden bzw. Dichtungsbereiche 5, 6 jeweils hineinragen.
Nach der Erfindung wird auf die bei üblichen Entladungslampen erforderliche Aufkittung
der elektrisch isolierenden Hülsen 15, 16 auf die Quetschenden 5, 6 verzichtet, wobei die
isolierenden Hülsen 15, 16 auf dem jeweiligen Quetschende durch eine Schweißverbindung
zwischen Zuführungsstift 9, 10 und Anschlußkontakt 11, 12 arretiert sind; somit weisen die äußeren
Anschlußkontakte 11, 12 jeweils ein sich vom Quetschende her gesehen sich verbreiterndes
Profil auf, wodurch die jeweilige elektrisch isolierende Hülse 15, 16 im Bereich des Quetschendes
5, 6 mechanisch fest gehalten und gegen Verdrehung gesichert wird. Die elektrische
und mechanische Verbindung zwischen Zuführungsstift 9, 10 und äußeren Anschlußkontakt 11,
12 erfolgt durch Laserverschweißung oder Widerstandsverschweißung.
Um einen geeigneten Eingriff für eine Laserschweißung zu erhalten, weist die elektrisch isolierende
Hülse 15, 16 eine in radialer Richtung verlaufende kanalartige Öffnung 19 zur Einbringung
eines Laserimpulses auf; falls jedoch eine Widerstandsverschweißung zwischen Zuführungsdraht
und äußeren Kontaktstift geplant ist, enthält die elektrisch isolierende Hülse 15, 16 zwei
sich gegenüberliegende in radialer Richtung verlaufende Öffnungen 19', durch die stiftförmige
Schweißelektroden eingeführt werden können, um so eine möglichst zuverlässige elektrische
und mechanisch feste Verbindung zwischen Zuführungsdrähten und äußeren Anschlußkontakt-Stiften
zu schaffen. Die Reihenfolge der Arbeitsschritte zur Herstellung ist wie folgt:
a) Aufstecken einer isolierenden Hülse, b) Aufstecken des Anschlußkontakt-Stifts auf den Zuführungsdraht, c) Befestigung des Anschlußkontakt-Stifts auf zuführungsdraht durch einen Schweißimpuls
mit einem Festkörperlaser.
Hierzu weist die elektrisch isolierende Hülse 15, 16 jeweils eine in radialer Richtung geführte
Öffnung 19 auf; falls jedoch beabsichtigt ist, Anschluß-Kontaktstift 11, 12 und Zuführungsstift 9,
10 mittels Widerstandsverschweißung miteinander zu verbinden, ist es erforderlich, daß die in
radialer Richtung geführte Öffnung als durchgängige Öffnung 19' ausgeführt ist, so daß der Anschlußbereich
von Zuführungsstift 9, 10 und äußerem Anschlußkontakt-Stift 11, 12 durch Widerstandsverschweißung
mittels zweier gegenläufig zur Achse der isolierenden Hülse geführten
Elektroden ermöglicht wird. Der Durchmesser dieser Öffnung liegt im Bereich von 1 bis 1,3 mm.
Figur 2 zeigt dabei die radiale Öffnung 19, mit einer einseitig geöffneten isolierenden Hülse 15,
16 für Laser-Impulsschweißung, während Figur 3 eine durchgängige Öffnung 19' bzw. zwei Öffnungen
19' in radialer Richtung enthält, so daß beispielsweise zwei gegenläufig eingeführte
Elektroden einer Widerstandsschweißmaschine durchführbar sind.
Wie sich aus Figur 2 ergibt, wird durch die spezielle Formgebung der elektrisch isolierenden
Hülse mit ihrem sich nach außen verbreitenden Querschnitt diese durch den am Zuführungsdraht
befestigten Kontaktstift in axialer Richtung gehalten und durch Spalt 18 gegen Verdrehung
gesichert. Auf eine Kittung kann somit vorteilhafterweise verzichtet werden.
Als Werkstoff hat sich für die elektrisch isolierende Hülse ein keramischer Werkstoff, insbesondere
Aluminiumoxid bewährt, es ist jedoch auch möglich, andere thermisch beständige elektrisch
isolierende Werkstoffe - wie z.B. Steatit - einzusetzen.
Die elektrisch isolierende Hülse ist dabei mit ihrem Spalt so angeordnet, daß in den Spalt das
gequetschte Ende hineinragt, wobei auf diese Weise eine Drehschutzfunktion erzielt wird.
Figur 2 stellt eine bevorzugte Anordnung zur Laserverschweißung von Zuführungsstift 9, 10 mit
Anschlußkontakt 11, 12 nach der Erfindung dar; Figur 3 ist - wie zuvor dargelegt - auf eine Anordnung
zum Widerstandsverschweißen gerichtet, wobei die in radialer Richtung verlaufenden
Öffnungen 19' sich besonders für Verschweißung mittels Elektroden eignen; dabei werden
durch die Öffnungen 19' zwei hier nicht dargestellte Schweiß-Elektroden gegenläufig zur Achse
vorgetrieben und durch Widerstandsschweißung eine elektrisch leitende und mechanische Verbindung
zwischen Anschlußkontakt und Zuführungsstift erzielt; die in Figur 3 dargestellte Anordnung
kann jedoch auch im Zusammenhang mit anderen Verbindungsmethoden eingesetzt werden;
so ist es möglich, zwei stiftförmige Preßstempel auf die äußere Mantelseite der hülsenförmigen
Ausnehmung des Anschlußkontakts 11, 12 einwirken zu lassen, so daß bei Erreichen eines
vorgegebenen Preßdrucks eine formschlüssige Verbindung zwischen Zufuhrstift 9, 10 und
Anschlußkontakt 11, 12 entsteht.
Figur 4a zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein aufgebrochenes Quetschende 5, 6 mit
darin befindlicher Molybdänfolie 7, 8 sowie eine auf dem Quetschende 5, 6 aufgesteckte isolierende
Hülse 15, 16. Im Endbereich der symbolhaft mit gestrichelten Linien dargestellten Molybdänfolien
7, 8 ist zuführungsstift 9, 10 der hier ebenfalls nur symbolisch entlang der Achse 4
dargestellt ist, elektrisch leitend und mechanisch fest angeordnet, wobei die elektrischen Zuführungsstifte
9, 10 mit dem hier ebenfalls gestrichelt dargestellten, äußeren Anschlußkontakten
11, 12 durch Schmelzverbindung elektrisch und mechanisch fest verbunden sind. Bei Widerstandsschweißung
werden die Elektroden durch die Öffnungen 19' gemäß Figur 3 zu dem Verbindungsbereich
geführt, wobei hier jedoch nur eine Öffnung 19, 19' erkennbar ist. Spalt 18 ist
geringfügig gegenüber dem Endbereich 5, 6 des Quetschendes erweitert, so daß die elektrisch
isolierende Hülse 15, 16 leicht aufschiebbar ist; als vorteilhaft erweist es sich, daß sie aufgrund
der Verschweißung des Anschlußkontakt-Stifts gehalten wird, so daß keine eigene Verkittung
vorzunehmen ist.
Anhand Figur 4b ist der die isolierende Hülse 15, 16 haltende äußere Anschlußkontakt 11, 12
erkennbar, welcher durch Schmelzverbindung mit den elektrischen Zuführungsstiften 9, 10 verbunden
ist, wobei sich aufgrund der nach außen gerichteten Erweiterung der äußeren Anschlußkontakte
11, 12 eine formschlüssige Arretierung der isolierenden Hülse 15, 16 ergibt; hier
ist die Verbindungsstelle zwischen den elektrischen Zuführungsstiften 9, 10 und den äußeren
Anschlußkontakten 11, 12 im Punkt 25 symbolisch dargestellt, da es sich hier um nicht sichtbare
Teile der Anordnung handelt. Weiterhin ist der Verbindungspunkt zwischen zuführungsstift 9, 10
und Molybdänfolie 7, 8 durch strichpunktierte Linien symbolisch dargestellt. Die eigentliche Kontaktfläche
des Anschlußkontaktes 11, 12 verläuft leicht konkav eingewölbt im Stirnbereich der
isolierenden Hülse 15, 16 und nahezu radial zu Achse 4. Aufgrund der konkaven Einwirkung ist
es leichter möglich, die Anschlußkontakte der Entladungslampe in einer Halterung zu arretieren.