EP2154706A2 - Folie für Lampen und elektrische Lampe mit einer derartigen Folie sowie zugehöriges Herstellverfahren - Google Patents

Folie für Lampen und elektrische Lampe mit einer derartigen Folie sowie zugehöriges Herstellverfahren Download PDF

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EP2154706A2
EP2154706A2 EP09166012A EP09166012A EP2154706A2 EP 2154706 A2 EP2154706 A2 EP 2154706A2 EP 09166012 A EP09166012 A EP 09166012A EP 09166012 A EP09166012 A EP 09166012A EP 2154706 A2 EP2154706 A2 EP 2154706A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
film
power supply
field
structures
slots
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09166012A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2154706A3 (de
Inventor
Georg Rosenbauer
Thomas Heil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2154706A2 publication Critical patent/EP2154706A2/de
Publication of EP2154706A3 publication Critical patent/EP2154706A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H01J61/366—Seals for leading-in conductors
    • H01J61/368—Pinched seals or analogous seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/32—Seals for leading-in conductors
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/46—Leading-in conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/28—Manufacture of leading-in conductors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Definitions

  • the invention is based on a film for lamps which use a film seal. This can be a melting or crushing.
  • the lamps may be in particular halogen incandescent lamps or high-pressure discharge lamps.
  • the invention also relates to such lamps and also to a method of producing a power supply system comprising such a foil
  • foils are welded together with the associated power supply leads, which lead into the interior or exterior of a bulb of a lamp, using aids such as welding pastes or welding tapes (usually Pt) or coatings of the foil such as Ru, see DE-A 19961551 ,
  • aids such as welding pastes or welding tapes (usually Pt) or coatings of the foil such as Ru, see DE-A 19961551 .
  • purely mechanical mounting methods clampping the film or folding the film
  • EP-A 944 112 the film is trimmed and turned over.
  • An object of the present invention is to provide an improved concept for a film that is machine-friendly and allows a simple and secure connection of the power supply lines. Another object is to provide a power supply system as well as a lamp, both of which are both simple and inexpensive can be produced. Another task is to specify a manufacturing method for each.
  • the film is provided with an array of slots which are produced within the film.
  • the field consists of at least three slots arranged side by side. Typical and particularly effective is a field of about 10 to 25 slots.
  • the slots are preferably parallel to each other.
  • the field is rectangular.
  • the slots are preferably arranged obliquely to the longitudinal axis of the film.
  • the film itself is rectangular.
  • the dimensions of the slots are chosen so that they are adapted to be attached to the film power supply.
  • a power supply is a thin wire, preferably the power supply is a single or double helical wire. The best results are achieved with a single coiled wire.
  • a possible Angle against the longitudinal axis is 10 to 90 °, preferably a range of 30 to 70 °, particularly suitable is an angular range of 30 to 45 °.
  • the slots are most easily generated by a laser treatment.
  • a high-quality pulsed Nd-YAG micromachining laser is used for this purpose.
  • the parameters for the weld can be specifically optimized by the number, width and spacing of the slits each to a specific power supply.
  • the films used for this purpose are conventional films used in the construction of lamps, preferably a molybdenum film, which is possibly suitably doped, as has likewise been known for a long time.
  • Typical dimensions of the foil are: width is 3 mm and length is 7 mm.
  • a typical thickness is 30 ⁇ m.
  • the field of slots has a typical dimension of 2mm width and 0.8mm length.
  • the thus treated film is preferably used in quartz glass flask.
  • Lamps with such pistons may be incandescent or discharge lamps.
  • the new concept is suitable for a connection mediated by means of welding or soldering between an internal or external power supply and a foil. It is sufficient in the simplest case even that the structure of the field on the film not with slits but purely by a pretreatment of the film, which leads to melting in a line-like manner or a grid-like manner, is achieved. Of course, a combination of pure melting and slitting is also suitable.
  • the advantage of such pretreatment is in any case that the molybdenum of the film melts more easily during welding, because the weld cross-section is smaller. In addition, there is less heat dissipation at the welding point of the power supply over the film.
  • the inner is preferred Power supply a coil or a coil with core wire. It is also advantageous that the contact resistance at the cut edges assumes a well-defined value.
  • Such a panel can also be combined with other measures, such as a film tab, by first creating an array of slits or fuses and then slitting a portion of the film like a window around that area of the panel.
  • the concept is particularly suitable for the connection of the film to the internal power supply, since their diameters are usually relatively small, so that the welding of this power supply is particularly critical. Typical diameters of the wire of the power supply are down to 15 microns, in a primary winding, the outer dimensions are down to about 50 microns. Of course, the concept can also be used alone or in addition to the connection of the film to the external power supply.
  • the foil material itself is the usual one used in the construction of lamps, for example molybdenum or doped or coated molybdenum or even tantalum etc.
  • the thickness and shape of the foil can also be selected as usual. Typical are some tens of ⁇ m and a lancet shape of the film.
  • Such films themselves are typically cut substantially rectangular, with a longitudinal side, which is preferably parallel to the later lamp axis, and a shorter transverse side, which is preferably transverse to the later lamp axis. Deviations from this rule are of course possible and do not affect the basic concept of the invention.
  • At least one field is recessed in the film. This can be achieved by punching or by using high-energy radiation, in particular a laser. Typical cutting times per foil are less than a second.
  • the slot has a typical width of 5 to 250 ⁇ m.
  • the basic shape of the slot is usually rectangular, but it can have any other shapes, such as triangular, wavy or rounded. It is essential that the width at one point has the adaptation to the power supply described above.
  • the web distance can change within a cutting line. Depending on the laser type and manufacturer, it may be that at the beginning and at the end of the line, the web width becomes smaller or completely disappears.
  • cutting speeds of up to 5000 mm / sec can be achieved. In general, therefore, there is usually a combination of pure slots and interrupted by webs slots.
  • a plurality of such fields may be mounted on a foil.
  • a plurality of power supply lines can be held mechanically at the same time, or the holder of a power supply can be improved by means of these second slots by means of a second weld.
  • the cutting out of the slot along the cutting edge takes place for example by mechanical punching or by high-energy means such as plasma or laser radiation.
  • high-energy means such as plasma or laser radiation.
  • This system is well suited for metal halide or halogen incandescent lamps, but also versatile for other purposes.
  • FIG. 1 An embodiment of a halogen incandescent lamp 1 shows FIG. 1 , It has a piston 2 made of quartz glass, which is sealed with a pinch seal 3. In the interior of the piston, a luminous element 4 is attached, which is connected via two inner power supply lines 5, each with a film 6 in the pinch seal 3.
  • the power supply lines are typically made of tungsten or molybdenum, or similar. and have a diameter of 15 to 200 microns, depending on the wattage of the lamp.
  • the flask contains a common halogen-containing filling. The type of filling is not important here. Instead of a luminous body, the piston may also contain two electrodes.
  • the film 6 is each made of molybdenum. In the region of the half facing the interior of the piston, it has a field 10 of furrows 11 which are structured parallel to one another.
  • the inner power supply 5 is guided over the field and there welded to the film 6.
  • This power supply is preferably a single-wound wire (primary winding).
  • a foil 6 with a panel 19 of slots 20 is shown in detail.
  • d is the width of a slot and f is the distance between two slots.
  • Typical about 10 to 25 slots are similarly arranged in a rectangular field of width b and length a.
  • the slits are inclined by 45 ° even against the longitudinal direction of the film. This ensures that as many slots as possible cross the power supply. This usually means that the length of the slots is different. However, it is not excluded that the length of the slots is the same, so that the field itself is oblique to the longitudinal axis.
  • the parameters d and f change within the field. This can be achieved by tilting the laser beam (laterally or longitudinally). Due to the different distances of the film surfaces to the laser optics, the focus diameter of the beam on the Mo film and thus also the kerf width d changes.
  • the distance f within a field can be changed by e.g. To obtain approximately equal volume elements between 2 webs.
  • the lancet-shaped cross-section of the Mo film can be approximately taken into account with the thinning edges.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a high-pressure discharge lamp 30 with a known metal halide filling.
  • the film 31 is not treated so that slots are formed, but only a structured field 32.
  • the laser power is made smaller, so that instead of slits on the surface of the film only furrows 33 arise in which the film is melted or even only oxidized was roughened while doing so.
  • the film 31 is used for a sealing based on a melting, wherein the discharge vessel 29 made of quartz glass with two cylindrical necks 28, which contain the films 31, is provided.
  • the inner power supply lines are shafts 27 which terminate at electrodes 26 here.
  • the film 31 is here provided with two fields, a field 32 for the electrode shaft as an inner power supply and a field 35 for the external power supply 36th
  • the field 35 for the external power supply is here equipped with lattice-like arranged grooves 39.
  • This embodiment is not feasible with slots.
  • a field of parallel Anschmelz furrows is first generated by laser. Thereafter, the angle is changed and a second field of fused furrows is overlaid.
  • the parameters of the two fields can be different, ie in particular d and f can be chosen differently.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a film 6, wherein the field 40 is arranged from slots around.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a film 6, in which slots 51 are used, which are interrupted by webs 52.
  • the length of the slot parts 51 is designated by x.
  • the length of the interruptions or webs 52 with y.
  • Such a design improves the stability of the film and can with higher-Watt lamps the Reduce current density in the areas between the slots. Best results are achieved when the ratio x: y is in the range 0.3: 1 to 3: 1. Because of the dynamics of the laser, this statement is not generally true for all slits, but only for a central region of the field, especially for the middle third of the length of a slit at all those slits in the field that have maximum length and hence not at the edge of the field lie.
  • the cutting speeds are 10 mm / sec up to 10000 mm / sec. In this case, a point overlap is no longer secured throughout. the result is slits or holes one behind the other like in FIG. 5 shown.
  • a typical pulse frequency of the laser is 2 to 100 kHz.
  • a typical diameter of a single hole is 5 to 50 ⁇ m.
  • the distance between the individual holes is often in the range of the diameter of the hole up to three times this diameter or the smaller dimension of the longitudinal slot.
  • a typical arrangement of the slit field on the film is a 3 mm wide film, with the distance of the field from the edge of the film being about 0.5 to 1 mm, respectively.
  • the production of the slots or grooves is most easily achieved by means of high-energy radiation such as an Nd: YAG laser or CO2 laser with extremely small focus beam diameter less than 0.5 mm.
  • this laser is operated in the pulse mode and the laser beam is guided by means of a scanner optics or by means of a micromirror.
  • the production of the slits by means of laser processing, etc. can be done both before and after the chemical edge etching of the Mo band. That means the laser processing
  • the advantage is that light oxidations / smuts are etched away and the residual stresses introduced by the laser processing into the Mo foil disappear after the chemical etching and relaxation and cleaning annealing of the finished Mo foil.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Eine Folie (6) für den Lampenbau mit einer im wesentlichen rechteckigen Gestalt mit einer Längs- und einer Querachse weist ein Feld (10) von mehreren nebeneinander angeordnten Strukturen, z.B. Furchen (11) oder Schlitzen, in ihrem Innern auf. Eine Stromzuführung (5) wird im Bereich des Feldes (10) mit der Folie (6) verschweißt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung geht aus von einer Folie für Lampen, die eine Folienabdichtung verwenden. Dabei kann es sich um eine Einschmelzung oder Quetschung handeln. Die Lampen können insbesondere Halogenglühlampen oder Hochdruckentladungslampen sein. Die Erfindung betrifft außerdem derartige Lampen und außerdem ein Herstellverfahren für ein Stromzuführungssystem mit einer derartigen Folie
    • Stand der Technik
  • Normalerweise werden Folien mit den zugehörigen Stromzuführungen, die ins Innere oder Äußere eines Kolbens einer Lampe führen, verschweißt, wobei Hilfsmittel wie Schweißpasten oder Schweißbänder (meist Pt) oder Beschichtungen der Folie wie Ru angewendet werden, siehe DE-A 19961551 . Andererseits werden auch rein mechanische Halterungsverfahren (Klemmen der Folie oder Falten der Folie) erprobt. In EP-A 944 112 ist die Folie beschnitten und umgeschlagen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Konzept für eine Folie bereitzustellen, das maschinenfreundlich ist und eine einfache und sichere Anbindung der Stromzuführungen erlaubt. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Stromzuführungssystem sowie auch eine Lampe bereitzustellen, die beide jeweils einfach und kostengünstig herstellbar sind. Eine weitere Aufgabe ist es, dafür jeweils ein Herstellungsverfahren anzugeben.
  • Diese erste Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Die weiteren Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 6 und 9 gelöst.
  • Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist die Folie mit einem Feld von Schlitzen ausgestattet, die innerhalb der Folie erzeugt werden. Das Feld besteht aus mindestens drei Schlitzen, die nebeneinander angeordnet sind. Typisch und besonders effektiv ist ein Feld von etwa 10 bis 25 Schlitzen. Die schlitze sind bevorzugt parallel zueinander. Das Feld ist beispielsweise rechteckig. Die Schlitze sind bevorzugt schräg zur Längsachse der Folie angeordnet. Typisch ist die Folie selbst rechteckig.
  • Die Abmessungen der Schlitze sind so gewählt, dass sie an eine auf der Folie zu befestigende Stromzuführung angepasst sind. Als Stromzuführung eignet sich ein dünner Draht, bevorzugt ist die Stromzuführung ein einfach oder auch zweifach gewendelter Draht. Die besten Ergebnisse werden mit einem einfach gewendelten Draht erzielt.
  • Das Feld aus Schlitzen dient dazu, dass eine im wesentlichen parallel zur Längsachse der Folie zu befestigende Stromzuführung besser verschweißt werden kann, ohne dass dazu die üblichen Hilfsmittel verwendet werden müssen. Aus diesem Grund muss die Schlitzrichtung schräg zur Richtung der Stromzuführung angeordnet sein. Ein möglicher Winkel gegen die Längsachse ist 10 bis 90°, bevorzugt ist ein Bereich von 30 bis 70°, besonders geeignet ist ein Winkelbereich von 30 bis 45°.
  • Die Schlitze werden am einfachsten durch eine Laserbehandlung erzeugt. Bevorzugt wird dafür ein gepulster Nd-YAG -Mikrobearbeitungslaser mit hoher Strahlqualität verwendet.
  • Die Breite d der Schlitze ist dabei 5 µm bis 200 µm, vorteilhaft ist sie höchstens 100 µm. Der Abstand f zwischen den Schlitzen ist bevorzugt 50 bis 500 µm, insbesondere 100 bis 400 µm. Dabei sollte f höchstens gleich 5 AD sein, wenn AD der äußere Durchmesser der zu befestigenden Stromzuführung ist. In der Praxis ist dies im Fall eines einfachen Drahtes der Durchmesser des Drahtes, im Fall einer einfach gewendelten Stromzuführung ist es der Außendurchmesser des Primärgewickels. Durch diese Wahl der Abmessungen des Feldes ist sichergestellt, dass eine Reihe von Parametern für die Schweißung entscheidend verbessert wird:
    • Der Übergangswiderstand wird rein geometrisch erhöht.
    • Der Übergangswiderstand wird noch weiter durch spontane Oxidation der Ränder der Schlitze erhöht. Mit Oxidation ist hier allgemein auch teilweise Oxidation, Spratzer von Molybdän und Schmauchspuren gemeint.
    • Das Aufschmelzen der Folie, die bevorzugt aus Molybdän oder dotiertem Molybdän gefertigt ist, gelingt leichter, weil der beim folgenden Widerstandsschweißen zur Verbindung der Folie mit der Stromzuführung die seitliche Wärmeableitung geringer ist. Damit ist die Gefahr, dass die zu verschweißende Stromzuführung verdampft oder an der oberen Schweißelektrode kleben bleibt, minimiert. Die untere Schweißelektrode ist unterhalb der Folie angeordnet und unkritisch.
    • das Aufschmelzen der Folie ist auch deswegen erleichtert, weil der effektiv wirksame Querschnitt der Folie geringer ist.
  • Unter diesen Umständen können die Parameter für die Schweißung gezielt durch Anzahl, Breite und Abstand der Schlitze jeweils auf eine bestimmte Stromzuführung hin optimiert werden. Es sind keine teuren Zuatzwerkstoffe wie Schweißpasten oder Schweißbänder nötig. Auch zeitaufwendige Beschichtungen und die Zeit für das Betupfen mit Pasten oder für das Falten der Folie entfallen. Hinzu kommt vorteilhaft, dass vorhandene Maschinen mit geringem Aufwand auf das neue Verfahren umgestellt werden können.
  • Die dafür verwendeten Folien sind übliche im Lampenbau verwendete Folien, bevorzugt ist eine Molybdän-Folie, die ggf. geeignet dotiert ist wie ebenfalls seit langem bekannt. Typische Abmessungen der Folie sind: Breite ist 3 mm und Länge ist 7 mm. Eine typische Dicke ist 30 µm. Das Feld der Schlitze hat eine typische Abmessung von einer Breite von 2 mm und einer Länge von 0,8 mm.
  • Damit ist ein Mehrverbrauch an Folienmaterial nicht erforderlich, im Gegensatz zu Falt-Verfahren.
  • Die so behandelte Folie wird vorzugsweise bei Kolben aus Quarzglas eingesetzt. Lampen mit derartigen Kolben können Glühlampen oder Entladungslampen sein.
  • Das Herstellverfahren hat folgende Schritte:
    • Zunächst wird im Bereich der zukünftigen Schweißstelle einer Folie ein Feld von Schlitzen ausgeschnitten.
      Dies geschieht bevorzugt mit Hilfe eines Laserstrahls, der durch eine Scanneroptik gelenkt wird. Es kann jedoch auch mechanisch hergestellt werden. Dieses Verfahren kann selbstverständlich auch auf der anderen Seite der Folie, wo die äußere Zuleitung ansetzt, verwendet werden. Beim thermischen Schnitt mittels hochenergiereicher Laserstrahlung kann zusätzlich mit Schutzgas gespült werden um den Grad der Oxidation auf der Folie gezielt zu beeinflussen.
    • Auflegen der Stromzuführung auf die Folie, wobei die stroz auf dem Feld zu liegen kommt.
    • Schweißung der Stromzuführung an die Folie, wobei bevorzugt Widerstandsschweißen eingesetzt wird.
  • Grundsätzlich eignet sich das neue Konzept für eine mittels Schweißung oder auch Lötung vermittelte Verbindung zwischen einer inneren oder äußeren Stromzuführung und einer Folie. Dabei genügt im einfachsten Fall sogar, dass die Struktur des Feldes auf der Folie nicht mit Schlitzen sondern rein durch eine Vorbehandlung der Folie, die zum Aufschmelzen in strichartiger Weise oder auch gitterartiger Weise führt, erzielt wird. Selbstverständlich eignet sich auch eine Kombination aus reiner Aufschmelzung und Schlitzen.
  • Der Vorteil derartiger Vorbehandlung ist in jedem Fall, dass das Molybdän der Folie leichter aufschmilzt beim Schweißen, weil der Schweißquerschnitt geringer ist. Hinzu kommt ein geringerer Wärmeabfluss an der Schweißstelle der Stromzuführung über der Folie. Bevorzugt ist die innere Stromzuführung eine Wendel oder eine Wendel mit Kerndraht. Vorteilhaft ist auch, dass der Übergangswiderstand an den Schnittkanten einen gut definierten Wert annimmt.
  • Ein derartiges Feld kann auch mit anderen Maßnahmen wie etwa einer Folienlasche kombiniert werden, indem zunächst ein Feld von Schlitzen oder Aufschmelzungen erzeugt wird und dann ein Teil der Folie fensterartig um diesen Bereich des Feldes herum aufgeschnitten wird.
  • Das Konzept eignet sich insbesondere für die Verbindung der Folie zur inneren Stromzuführung, da deren Durchmesser normalerweise relativ klein sind, so dass die Verschweißung dieser Stromzuführung besonders kritisch ist. Typische Durchmesser des Drahtes der Stromzuführung sind bis hinab zu 15 µm, bei einem Primärgewickel sind die äußeren Abmessungen bis hinab zu etwa 50 µm. Selbstverständlich kann das Konzept aber auch allein oder zusätzlich zur Verbindung der Folie zur äußeren Stromzuführung verwendet werden.
  • Das Folienmaterial selbst ist das übliche im Lampenbau verwendete wie beispielsweise Molybdän oder dotiertes oder beschichtetes Molybdän oder auch Tantal etc. Auch die Dicke und Form der Folie kann üblich gewählt werden. Typisch sind einige zig µm und eine Lanzettform der Folie.
  • Derartige Folien selbst sind typisch im wesentlichen rechteckig geschnitten, mit einer Längsseite, die bevorzugt parallel zur späteren Lampen-Achse liegt, und einer kürzeren Querseite, die bevorzugt quer zur späteren Lampenachse liegt. Abweichungen von dieser Regel sind selbstverständlich möglich und berühren nicht das grundsätzliche Konzept der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist mindesten ein Feld in der Folie ausgespart. Dies kann durch Stanzen erreicht werden oder auch mit Hilfe hochenergetischer Strahlung, insbesondere eines Lasers. Typische Schnittzeiten pro Folie liegen unter einer Sekunde. Der Schlitz hat eine typische Breite von 5 bis 250 µm. Die Grundform des Schlitzes ist meist rechteckig, sie kann jedoch beliebig andere Formen haben, wie beispielsweise dreieckig, wellig oder abgerundet. Wesentlich ist, dass die Breite an einer Stelle die oben beschriebene Anpassung an die Stromzuführung hat.
  • Bei hohen Schnittgeschwindigkeiten und insbesondere zu Beginn und Ende eines Laserschnittes kommt es vor, dass der Schnittspalt an einigen Stellen nicht komplett durchgeschnitten ist. Diese feinen Stege innerhalb des Laserschnittes haben meist eine abgerundete Form, da ja der gepulste Nd-YAG Laser mit nachgeschalteter Laserscanneroptik die Schlitze so erzeugt, dass pro Laserpuls ein Punkt herausgetrennt bzw. heraussublimiert wird. Üblicherweise sind diese Laserpunkte durch die hohe Pulsfrequenz im Kiloherz-Bereich so überlappend, dass typischerweise eine wellige Schnittkontur erzeugt wird. Mittels höherer Schnittgeschwindigkeiten wird erreicht, dass die einzelnen Punkte nicht mehr überlappen und so ein kleiner abgerundeter Steg innerhalb des Schnittspaltes stehen bleibt. Im Extremfall kann sogar ein maximaler Stegabstand s zwischen den Punkten eingestellt werden, der im Bereich 1d bis 3d der Schnittspaltbreite d beträgt.
  • Aufgrund der Dynamik des Laserscannerkopfes kann sich der Stegabstand innerhalb einer Schnittlinie verändern. Je nach Lasertyp und Hersteller kann es sein, dass zum Anfang und zum Ende der Linie hin die Stegbreite geringer wird oder ganz verschwindet. Beim Heraustrennen der Schlitze können Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 5000 mm/sec erreicht werden. Im allgemeinen liegt daher meist eine Kombination reiner Schlitze und von durch Stege unterbrochene Schlitze vor.
  • Ggf. können auf einer Folie mehrere derartige Felder, bevorzugt zwei, angebracht sein. Dadurch können entweder mehrere Stromzuführungen gleichzeitig mechanisch gehaltert werden oder es kann die Halterung einer Stromzuführung durch diese weiteren Schlitze mittels zweiter Schweißung verbessert werden.
  • Das Ausschneiden des Schlitzes entlang der Schnittkante erfolgt beispielsweise durch mechanisches Ausstanzen oder durch hochenergetische Mittel wie Plasma oder Laserstrahlung. Auf die konkrete Art des Ausschneidens kommt es nicht an. Jedoch sind Hochenergetische Mittel für eine schnelle und einfache Bearbeitung vorteilhaft anwendbar.
  • Dieses System ist gut für Metallhalogenidlampen oder Halogenglühlampen geeignet, aber auch vielfältig für andere Zwecke geeignet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
    • Figur 1
    eine Halogenglühlampe mit neuartiger Folie;
    Figur 2
    eine Folie mit einem Feld von Schlitzen;
    Figur 3
    eine Entladungslampe mit einem Feld von Furchen;
    Figur 4
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Feldes von Schlitzen;
    Figur 5
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Feldes von Schlitzen.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Ein Ausführungsbeispiel einer Halogenglühlampe 1 zeigt Figur 1. Sie hat einen Kolben 2 aus Quarzglas, der mit einer Quetschung 3 abgedichtet ist. Im Innern des Kolbens ist ein Leuchtkörper 4 angebracht, der über zwei innere Stromzuführungen 5 mit je einer Folie 6 in der Quetschung 3 verbunden ist. Die Stromzuführungen sind typisch aus Wolfram oder Molybdän, o.ä. und haben einen Durchmesser von 15 bis 200 µm, je nach Wattage der Lampe. Der Kolben enthält eine übliche halogenhaltige Füllung. Auf die Art der Füllung kommt es hier nicht an. Statt eines Leuchtkörpers kann der Kolben auch zwei Elektroden enthalten.
  • Die Folie 6 ist jeweils aus Molybdän. Sie weist im Bereich der dem Innern des Kolbens zugewandten Hälfte ein Feld 10 aus parallel zueinander strukturierten Furchen 11 auf. Die innere Stromzuführung 5 ist über das Feld geführt und dort mit der Folie 6 verschweißt. Diese Stromzuführung ist bevorzugt ein einfach gewendelter Draht (Primärgewickel).
  • In Figur 2 ist eine Folie 6 mit einem Feld 19 von Schlitzen 20 im Detail gezeigt. Dabei ist d die Breite eines Schlitzes und f der Abstand zwischen zwei Schlitzen. Typisch sind etwa 10 bis 25 Schlitze in einem rechtwinkligen Feld der Breite b und der Länge a gleichartig angeordnet. Dabei sind die Schlitze selbst gegen die Längsrichtung der Folie um 45° geneigt. Dadurch wird erreicht, dass möglichst viele Schlitze die Stromzuführung kreuzen. Das bedeutet meist, dass die Länge der Schlitze unterschiedlich ist. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Länge der Schlitze gleich ist, so dass das Feld selbst schräg zur Längsachse liegt.
  • Es ist auch nicht ausgeschlossen, dass die Parameter d und f sich innerhalb des Feldes verändern. Dies kann durch Neigung des Laserstrahls (seitlich oder längs) erreicht werden. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände der Folienoberflächen zur Laseroptik ändert sich der Fokusdurchmesser des Strahls auf der Mo-Folie und damit auch die Schnittspaltbreite d.
  • Es kann z.B. aber auch gezielt der Abstand f innerhalb eines Feldes verändert werden um z.B. annähernd gleiche Volumenelemente zwischen 2 Stegen zu erhalten. So kann der lanzettenförmige Querschnitt der Mo-Folie mit den dünner werdenden Kanten annähernd mitberücksichtigt werden.
  • Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hochdruckentladungslampe 30 mit einer an sich bekannten Metallhalogenidfüllung. Dabei ist die Folie 31 nicht so behandelt, dass Schlitze entstehen, sondern nur ein strukturiertes Feld 32. Dabei ist die Laserleistung kleiner gestellt, so dass statt Schlitzen an der Oberfläche der Folie nur Furchen 33 entstehen, in denen die Folie angeschmolzen oder auch nur anoxidiert wurde und dabei aufgerauht wurde. Es sind auch Kombinationen aus Schlitzen und Furchen möglich. Im allgemeinen liefern jedoch Furchen schlechtere Ergebnisse als Schlitze, da dann die erfindungsgemäßen Effekte deutlich weniger ausgeprägt sind.
  • Dabei wird die Folie 31 für eine Abdichtung auf Basis einer Einschmelzung verwendet, wobei das Entladungsgefäß 29 aus Quarzglas mit zwei zylindrischen Hälsen 28, die die Folien 31 enthalten, versehen ist. Die inneren Stromzuführungen sind hier Schäfte 27, die an Elektroden 26 enden.
  • Bevorzugt ist die Folie 31 hier mit zwei Feldern ausgestattet, einem Feld 32 für den Elektrodenschaft als innere Stromzuführung und einem Feld 35 für die äußere Stromzuführung 36.
  • Das Feld 35 für die äußere Stromzuführung ist hier mit gitterartig angeordneten Furchen 39 ausgestattet. Dieses Ausführungsbeispiel ist mit Schlitzen nicht realisierbar. Dabei wird zunächst ein Feld aus parallelen Anschmelz-Furchen mittels Laser erzeugt. Danach wird der Winkel verändert und ein zweites Feld von Anschmelz-Furchen darübergelegt. Die Parameter der beiden Felder können dabei verschieden sein, also insbesondere d und f verschieden gewählt sein.
  • Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Folie 6, wobei das Feld 40 aus Schlitzen rund angeordnet ist.
  • Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Folie 6, bei dem Schlitze 51 verwendet werden, die durch Stege 52 unterbrochen sind. Die Länge der Schlitzteile 51 ist mit x bezeichnet. Die Länge der Unterbrechungen oder Stege 52 mit y. Ein derartiges Design verbessert die Stabilität der Folie und kann bei höherwattigen Lampen die Stromdichte in den Bereichen zwischen den Schlitzen reduzieren. Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn das Verhältnis x:y im Bereich 0,3:1 bis 3:1 liegt. Wegen der Dynamik des Lasers gilt diese Aussage nicht generell für alle Schlitze, sondern nur für einen zentralen Bereich des Feldes, insbesondere für das mittlere Drittel der Länge eines Schlitzes bei allen denjenigen Schlitzen im Feld, die maximale Länge haben und folglich nicht am Rand des Feldes liegen. Die Schnittgeschwindigkeiten liegen bei 10 mm/sec bis zu 10000 mm/sec. Dabei ist eine Punktüberlappung nicht mehr durchgehend gesichert. das Ergebnis sind hintereinander liegende Schlitze oder Löcher wie in Figur 5 gezeigt. Eine typische Pulsfrequenz des Lasers ist dabei 2 bis 100 kHz. Ein typischer Durchmesser eines einzelnen Lochs ist 5 bis 50 µm. der Abstand der einzelnen Löcher voneinander ist dabei häufig im Bereich des Durchmessers des Lochs bis zum Dreifachen dieses Durchmessers bzw. der kleineren Abmessung des Längsschlitzes. Eine typische Anordnung des Schlitzfeldes auf der Folie ist eine 3 mm breite Folie, wobei der Abstand des Feldes vom Rand der Folie jeweils etwa 0,5 bis 1 mm beträgt.
  • Die Herstellung der Schlitze oder Furchen gelingt am einfachsten mittels hochenergetischer Strahlung wie beispielsweise einem Nd:YAG-Laser oder CO2-Laser mit extrem kleinem Fokusstrahl-Durchmesser unter 0,5 mm. Bevorzugt wird dieser Laser im Pulsbetrieb betrieben und der Laserstrahl wird mittels einer Scanneroptik bzw. mittels eines Mikrospiegels geführt.
  • Die Herstellung der Schlitze mittels Laserbearbeitung etc. kann sowohl vor als auch nach dem chemischen Kantenätzen des Mo-Bandes erfolgen. D.h. die Laserbearbeitung ist einerseits an der fertigen Mo-Folie, andererseits auch am halbfertigen ungeätzten Mo-Band (gewalzter Mo-Draht als auch gewalztes Mo-Blech) möglich. Zwar wird hier ein Teil der Schmauchspuren/Spratzer/Oxidationen weggeätzt, die Erhöhung der seitlichen Schnittkanten ist jedoch noch vorhanden. Der Vorteil ist, dass leichte Oxidationen/Schmauch weggeätzt werden und die Eigenspannungen, die durch die Laserbearbeitung in die Mo-Folie eingebracht werden, nach dem chemischen Ätzen und Entspannungs- und Reinigungsglühen der fertigen Mo-Folie verschwinden.

Claims (13)

  1. Folie für den Lampenbau mit einer im wesentlichen rechteckigen Gestalt mit einer Längs- und einer Querachse, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mindestens ein Feld in ihrem Innern besitzt, das aus mehreren nebeneinander angeordneten Strukturen besteht, insbesondere aus mindestens drei Strukturen.
  2. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen zumindest teilweise Schlitze sind.
  3. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen zumindest teilweise Furchen aus Anschmelzungen oder oxidierten Bereichen sind.
  4. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze geneigt oder schräg zur Längsachse der Folie, insbesondere in einem Winkelbereich von 10° bis 90°, angeordnet sind.
  5. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Strukturen im Hinblick auf ihre Breite d und ihren Abstand f regelmäßig sind.
  6. Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Molybdän, ggf. dotiert, besteht.
  7. Folie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze zumindest teilweise durch Stege unterbrochen sind, wobei in einem zentralen Bereich das Verhältnis der Länge x der Stegteile und der Länge y der Stege insbesondere im Bereich 0,3:1 bis 3:1 liegt.
  8. Stromzuführungssystem für eine Lampe, bestehend aus Folie und zumindest einer damit verbundenen Stromzuführung, wobei eine Folie mit einem Feld von Strukturen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 mit der Stromzuführung dadurch verbunden ist, dass die Stromzuführung im Bereich des Feldes an der Folie anliegt und mit dieser verschweißt ist, insbesondere mittels Widerstandsschweißen.
  9. Stromzuführungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführung ein Primärgewickel ist.
  10. Stromzuführungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Abstand f zwischen den Schlitzen höchstens dem 5-fachen des äußeren Durchmessers der Stromzuführung entspricht.
  11. Elektrische Lampe, mit einem eine Füllung beinhaltenden Kolben aus Glas und mindestens einer Abdichtung sowie einem im Kolben angebrachten Leuchtmittel, wobei das Leuchtmittel über eine innere Stromzuführung mit einer Folie in der Abdichtung verbunden ist und die Folie mit einer äußeren Stromzuführung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie mindestens ein Feld von Strukturen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist und mindestens eine der Stromzuführungen mit der Folie im Bereich des Feldes verschweißt ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Stromzuführungssystems gemäß Anspruch 8, bestehend aus einer Folie und einer daran befestigten Stromzuführung, mit folgenden Schritten:
    - Erzeugen eines Feldes aus Strukturen auf der Folie im Bereich der zukünftigen Befestigung der Stromzuführung;
    - Anlegen der Stromzuführung an die Folie, wobei die Stromzuführung auch im Bereich des Feldes anliegt;
    - Befestigen der Stromzuführung an der Folie mittels eines Schweißvorgangs.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigen durch Widerstandsschweißen erfolgt.
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