NL8001670A - Halogeengloeilamp. - Google Patents

Description

1 ’ ' "5**·-*- ΡΗΝ 9719 1 N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN TE EINDHOVEN. "Halogeengloeilamp".

De uitvinding heeft betrekking op een halogeengloeilamp met een ku/artsglazen lampvat welks holte gevuld is met een broomwaterstofhoudend inert gas en waarin een wolfraam gloeilichaam is opgesteld, welk lampvat is afge-5 sloten met een kneep, waarin tenminste één metaalfolie is ingebed aan welks respektieve einden een inwendige stroom-geleider naar het gloeilichaam en een uitwendige stroomge-leider met een las zijn verbonden, welke lamp een in een door de kneep begrensde ruimte opgestelde smeltveilig-10 heid heeft. Een dergelijke lamp is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3 264 516.

Halogeengloeilampen hebben in verreweg de meeste gevallen een gasvulling met een druk van circa 1 bar of meer, die tijdens bedrijf met een faktor 4 d 5 toeneemt. Als bij 15 het einde van de levensduur van zo een lamp het gloeilichaam of een inwendige stroomgeleider doorsmelt, ontstaat er een ontladingsboog in de lamp die een hoge stroomsterkte teweegbrengt en de kneep kan binnendringen. De snelle verdamping van in de kneep opgenomen metalen delen veroorzaakt 20 dan sprong van de kneep, waarbij de lamp tengevolge van de hoge gasdruk explodeert. Dit proces gaat zo snel, dat toepassing van een uitwendige smeltveiligheid explosie van de lamp niet met zekerheid voorkomt. Bovendien blijken veel armaturen niet van een zekering te zijn voorzien.

25 Bij de lamp die bekend is uit het genoemde Ameri kaanse octrooischrift sluit op het van het gloeilichaam afgekeerde einde van de kneep een holle ruimte aan die door een tweede kneep is afgesloten. In deze ruimte strekt zich een dunne gleider uit, die enerzijds via een dikkere gelei-30 der met de folie in de kneep van de lamp verbonden is en anderzijds met een buiten het lampvat gelegen kontaktdop.

Deze dunne geleider fungeert als smeltveiligheid.

8 0 0 1 6 7 Ó < » PHN 9719 2

Aan de constructie van de bekende lamp kleven een aantal bezwaren. De vervaardiging van de lamp is beduidend bewerkelijker dan die van lampen zonder veiligheid. Er worden meer en andere onderdelen in toegepast dan in lampen 5 zonder veiligheid. De smeltveiligheidsdraad dient zeer dun te zijn omdat anders niet een vakuumdichte tweede kneep om de draad gemaakt kan worden, zulks vanwege de grote verschillen in thermische uitzettingskoëfficient tussen kwarts-glas en metaal. Een vakuumdichte afsluiting is evenwel nodig ^ om corrosie van de draad te voorkomen. Dë geringe diameter van de draad, een vakuumdichte afsluiting is mogelijk op draden tot circa 100 ^um diameter, veroorzaakt energieverlies. De konstruktie geeft met een extra ruimte voor de smeltveiligheid ter lengte van 20 mm en een extra kneep aan 15 het betreffende einde van het lampvat een beduidend langere lamp. Voorts dienen maatregelen genomen te worden om te voorkomen dat de smeltveiligheidsdraad voor zover hij buiten de extra kneep uitsteekt corrodeert.

De uitvinding beoogt een lamp met een ingebouwde 20 smeltveiligheid te verschaffen, waarbij deze bezwaren ondervangen zijn, meer speciaal een lamp die ondanks de aanwezigheid van een ingebouwde smeltveiligheid niet meer of andersoortige onderdelen behoeft te bevatten dan een vergelijkbare lamp zonder smeltveiligheid.

35 Dit oogmerk wordt bij een lamp van de in de openings- paragraaf omschreven soort volgens de uitvinding daardoor gerealiseerd dat de lamp een binnen de kneep uitgespaarde ruimte heeft, waardoor een deel van de inwendige stroom-geleider verloopt, rondom vrij van het kwartsglas van de 30 kneep.

Onder kwarsglas wordt hierin verstaan glas met een siliciumdioxyde-gehalte van ten minste 95 gewichtprocent.

Indien door het doorsmelten van het gloeilichaam of een inwendige stroomgeleider een ontladingsboog ontstaat 35 in de holte van het lampvat waarin het gloeilichaam is opgesteld, neemt de stroom door de lamp en daarmee door de inwendige stroomgeleiders sterk toe. Doordat ten minste één inwendige stroomgeleider over een deel van zijn lengte in 8001670 1 i PHN 9719 3 de ruimte binnen de kneep rondom vrij ligt van glas, heeft de sterke stroom door die inwendige stroomgeleider een grotere temperatuursstijging tengevolge dan wanneer die stroom-geleider in het glas van de kneep ingebed zou liggen en dus 5 door dat glas gekoeld zou worden. Dientengevolge smelt de geleider zeer snel door. Een ontladingsboog blijkt zich in de ruimte binnen de kneep echter niet te vormen, mogelijkerwijs omdat de temperatuur in die ruimte, die slechts via een nauw, bij het maken van de kneep gevormd, kapillair kanaal met de holte van het lampvat in verbinding staat, veel lager is dan in de holte van het lampvat waarin het gloeili-chaam is opgesteld.

De las van de inwendige stroomgeleider aan de metaalfolie, die in het algemeen uit wolfraam of molybdeen be-15 staat, kan buiten de ruimte liggen die binnen de kneep is uitgespaard. In een voorkeursuitvoeringsvorm van de lamp volgens de uitvinding ligt deze las echter eveneens in de binnen de kneep uitgespaarde ruimte. Omdat het lassen van wolfraam aan een wolfraam- of molybdeenfolie moeilijk is, 20 is het niet uitgesloten, dat behalve veel goede, ook enkele slechte lassen verkregen worden. Door hoge overgangsweer-standen kunnen daarbij hoge temperaturen ontstaan, die tot sprong van de kneep leiden. In de voorkeursuitvoeringsvorm van de lamp volgens de uitvinding wordt tevens dit gevaar 25 afgewend.

heeft

De lamp volgens de uitvinding/niet alleen het voordeel, dat geen additionele onderdelen noodzakelijk zijn in vergelijking met niet beveiligde lampen en dat de smelt- veiligheid door de vakuumdichte afsluiting van de lamp zelf 30 van de buitenlucht is afgesloten, zodat die geen corrosie kan veroorzaken, hij heeft tevens het voordeel dat gebruik gemaakt kan worden van de zeer uiteenlopende uitvoeringsvormen van inwendige stroomgeleiders die in gebruik zijn.

Zo kan het rechte been van een enkelvoudig gewonden (s.c.) 35 gloeilichaam of het enkelvoudig gewonden been van een dub-belgewonden (c.c.) gloeilichaam als inwendige stroomgeleider worden toegepast. Anderszins is het mogelijk de inwendige stroomgeleider uit te voeren als een rechte aan een of beide 80 0 1 6 70 ί 1 ΡΗΝ 9719 4 einden schroeflijnvormig gewonden draad of een geheel schroeflijnvormig gewonden draad, die in of om een einde van het gloeilichaam is geschroefd. Bij een dubbelgewonden gloeili-chaam kan voorts een enkelvoudig gewonden been over een 5 rechte draad worden geschoven en daarop worden geplet of vastgelast. In gevallen waarin een inwendige stroomgeleider schroeflijnvormig gewonden is op de plaats waar hij aan de metaalfolie gelast wordt, wordt veelal een recht draadstuk in de inwendige stroomgeleider gestoken om het maken van een las ^ met de metaalfolie te vergemakkelijken. Zo een draadstuk kan achterwege blijven bij een konstruktie, waarbij op de plaats waar de las gemaakt wordt een tweede laag windingen op de schroeflijnvormig gewonden inwendige stroomgeleider aangebracht is. De tweede laag windingen kan uit dezelfde draad 15 gevormd zijn als de eerste laag. Dit kan zowel het geval zijn wanneer de inwendige stroomgeleider het been is van het gloeilichaam, alswel wanneer de inwendige stroomgeleider een afzonderlijk onderdeel is. Bij het maken van de inwendige stroomgeleider wordt de wikkeldraad dan, nadat de eerste laag win- 20 dingen gemaakt is, met tegengestelde spoed over de eerste laag gewikkeld, waarna desgewenst met de oorspronkelijke spoed een derde laag windingen kan worden aangebracht. Deze laatste uitvoeringsvorm heeft het voordeel, dat verscheidene aan elkaar gekoppelde gloeilichamen ineens verkregen worden, die 25 vervolgens gescheiden worden.

Bij lampen met een lange berekende levensduur bestaat het gevaar, dat het in de holte van het lampvat verlopende deel van de inwendige stroomgeleider aangetast wordt door het halogeen van de gasvulling. Die aantasting kan een 30 zodanige, plaatselijke verdunning van de inwendige stroomgeleider tengevolge hebben, dat de lamp voortijdig dooft bij het doorsmelten van die stroomgeleider.

Lampen volgens de uitvinding bieden de mogelijkheid de inwendige stroomgeleider te konstrueren rekening houdende 35 met eisen die afhankelijk van het lamptype aan die stroomgeleider gesteld worden voor het goed funktioneren van de lamp, zoals een minimale draaddiameter van die geleider. Gebleken is, dat de draaddiameter van de inwendige stroomgeleider 800 1 6 70 ΡΗΝ 9719 5 1 -ί groter mag zijn dan de draaddiameter van het gloeilichaam, zodat het aantal bedrijfsuren waarin de inwendige stroomge-leider zo ver wordt aangetast dat hij smelt afgestemd kan worden op de berekende levensduur van het gloeilichaam Zo 5 werd bijvoorbeeld met inwendige stroomgeleiders met een 20% grotere draaddiameter dan de draaddiameter van het gloeilichaam een betrouwbare smeltveiligheid in lampen volgens de uitvinding verkregen.

Doordat bij lampen volgens de uitvinding het ge-10 bruik van dunnere geleiders dan normaal, evenals de toepassing van additionele onderdelen, vermeden kan worden, kunnen mechanisch sterke lampen op eenvoudige wijze worden vervaardigd en desondanks een ingebouwde smeltveiligheid hebben.

De smeltveiligheidskonstruktie van lampen volgens de uitvin-ding maakt het dan ook mogelijk de lampen als éénkneeps- dan wel als tweekneepslampen uit te voeren. Daarbij kunnen bij êénkneepslampen beide inwendige stroomgeleiders naar het gloeilichaam door de binnen de kneep uitgespaarde ruimte lopen, dan wel sle.chts een van beide. Bij twee kneepslampen kun- 20 nen beide inwendige stroomgeleiders door een binnen de res-pektieve knepen uitgespaarde ruimte lopen.

De aanwezigheid van een binnen de kneep uitgespaarde ruimte waar de inwendige stroomgeleider, rondom vrij- liggend van het glas van de kneep, doorheen loopt, komt tot 25 uitdrukking in de aanwezigheid van een plaatselijke verhoging op het kneepoppervlak. Deze wordt verkregen door de knijpblokken, waarmee de kneep vervaardigd wordt, van een uitsparing te voorzien. De verhoging, en daarmee de daardoor uitgespaarde ruimte, strekt zich bij voorkeur in wezen over 30 de gehele breedte van de kneep uit, zodat de uitgespaarde ruimte zo groot mogelijk is zonder, of zonder noemenswaardige, vergroting van de totale lengte van de lamp mee te brengen .

Opgemerkt wordt, dat bij lampen volgens de uitvin-

OC

ding, zoals dat steeds bij lampen met een als stroomdoor-voergeleider in de kneep opgenomen metaalfolie het geval is, de vakuumdichte afsluiting van het lampvat gerealiseerd is in die zöne van de kneep die tussen de lasplaatsen op de metaal- 80 0 1 6 70 * 1 PHN 9719 6 folie gelegen is.

Voorts wordt opgemerkt, dat in het reeds in 1935 gepubliceerde Duitse octrooischrift 646.240 een lamp voor algemene verlichtingsdoeleinden (GLS-lamp) beschreven is, die 5 eveneens van een smeltveiligheid voorzien is. De lamp is van de thans voor GLS-lampen nog algemeen gangbare konstruktie waarbij het lampvat versmolten is met een roefel, waarvan het binnen het lampvat gelegen einde met een kneep om draden met aangepaste uitzettingskoëfficient, die als stroomdoorvoerge-10 leiders fungeren, gasdicht afgesloten is.'Bij deze bekende lamp bestaat de smeltveiligheid uit een van het glas van de kneep vrijliggend middendeel van een van die stroomdoor-voergeleiders.

In dit verband verdient het vermelding, dat 15 - naar experimenteel werd vastgesteld - bij halogeengloeilam-pen de stroomdoorvoergeleider (de metaalfolie), op een overeenkomstige wijze met zijn middendeel vrijliggend van het glas in een holte in de kneep opgenemen, geen betrouwbare smeltveiligheid vormt. Veel meer dan een aansporing tot de 20 lamp volgens de uitvinding te komen, vormde de bekende lamp derhalve daartoe een belemmering.

De lampen volgens de uitvinding lenen zich in het bijzonder te worden ontworpen als netspanningslampen. Zij kunnen ondermeer worden gebruikt als theater-, film-, studio-, 25 en fotolampen.

Uitvoeringsvormen van halogeengloeilampen volgens de uitvinding worden in de tekening getoond. Daarin is fig. 1 een eerste uitvoeringsvorm van een lamp in aanzicht; 30 fig. 2 een variant van de lamp van fig. 1, over 90° om zijn as gewenteld, in axiale doorsnede; fig. 3 een tweede uitvoeringsvorm van een lamp in aanzicht; fig. 4 een éénkneepslamp in aanzicht; 35 fig. 5a een derde uitvoeringsvorm van een twee- kneepslamp in aanzicht; fig. 5b een schematische voorstelling van een onderdeel van fig. 5a en 8001670 PHN 9719 7 fig. 6 een vierde uitvoeringsvorm van een twee-kneepslamp in aanzicht.

In fig. 1 is een kwartsglazen lampvat 1 afgesloten met knepen 2. In de holte 3, die gevuld is met inert gas en 5 broomwaterstof is een wolfraamgloeilichaam 4 opgesteld, dat gecentreerd wordt door steunen 5. In elk der knepen 2 is een molybdeenfolie 6 als stroomdoorvoergeleider opgenomen, waaraan een been 7 van gloeilichaam 4 door een las 8 is bevestigd. Uitwendige stroomgeleiders 9 zijn door een las 10 aan de 10 folies 6 bevestigd. Binnen de knepen 2 is'een ruimte 11 uitgespaard, waarin een deel 12 van de respektieve inwendige stroomgeleiders 7 vrij ligt van het glas van de respektieve kneep 2. Over de zóne 13 is de kneep 2 vakuumdicht. De ruimte 11 staat met de holte 3 van het lampvat 1 in verbinding door 15 een kapillair kanaal rondom de inwendige stroomgeleider 7, welk kanaal na het knijpen ontstaan is, doordat de wolfraam-geleider 7 een grotere uitzettingskoëfficient heeft dan het kwartsglas van het lampvat.

In fig. 2, waarin gelijke verwijzingscijfers gelij-20 ke delen aanduiden als in fig. 1, is kneep 2 identiek aan de knepen 2 in fig. 1, doch is kneep 22 een konventionele kneep, waarin de inwendige stroomgeleider 27 voor zover hij binnen de kneep verloopt in het glas van de kneep ingebed is. Met 14 is een verhoging op het kneepoppervlak van kneep 2 aange-25 duid, waardoor de aanwezigheid van de binnen de kneep 2 uitgespaarde holte 11 tot uitdrukking komt.

In fig. 3 heeft het lampvat 31 een kneep 32. In de holte 33 is een gloeilichaam 34 opgesteld, gecentreerd door een steun 35. In de kneep 32 is een metaalfolie 36 ingebed, 30 waaraan een grotendeels schroeflijnvormig gewonden draad 37 bij 38 is vastgelast. De draad 37 is als inwendige stroomgeleider in het gloeilichaam 34 geschroefd. Een uitwendige stroomgeleider 39 is bij 40 aan de folie 36 gelast. Binnen de kneep 32 is een holte 41 uitgespaard, waarin de las 38 tus-35 sen folie 36 en inwendige stroomgeleider 37 gelegen is. Een deel 42 van deze inwendige stroomgeleider 37 verloopt, rondom vrij van het glas, in deze holte 41.

In fig. 4 heeft het lampvat 51 slechts één kneep 800 1 6 70 * * PHN 9719 8 52, u/aarin metaalfolies 56 zijn ingebed, waaraan uitwendige stroomgeleiders 59 met een las 60 zijn bevestigd. Inwendige stroomgeleiders 57 hebben in een einde een daarin gestoken wolfraamdraad 63 waarop een las met een respektieve metaal-5 folie 56 gemaakt is. Van een der stroomgeleiders 57 ligt het deel 62 rondom vrij van het omringende glas in een binnen de kneep 52 uitgespaarde holte 61. De inwendige stroomgeleiders 57 zijn elk in het gloeilichaam 54 geschroefd, dat met een haakje 55 ondersteund is.

10 In fig. 5a is in de holte 73 van het lampvat 71 een c.c. gloeilichaam 74 opgesteld, waarvan het been 77 inwendige stroomgeleider is. Het been 77 bestaat uit drie lagen windingen van de draad waaruit het gloeilichaam 74 gewikkeld is. Het been 77 werd verkregen (zie fig. 5b) door op een s.c. 15 gedeelte 77a, windingen met tegengestelde spoed te leggen als tweede laag 77b en daarop een derde laagwindingen 77c met de oorspronkelijke spoed aan te brengen.

Een deel 82 van de inwendige stroomgeleider 77 is opgenomen in een binnen de kneep 72 uitgespaarde ruimte 81, 20 waarin het rondom vrij ligt van glas, en gelast aan een molybdeenfolie 76 waaraan tevens een uitwendige stroomgeleider 79 is gelast.

In fig. 6 duiden overeenkomstige verwijzingscij-fers de zelfde delen aan als in fig. 5. In het s.c. been 83 25 van het gloeilichaam 74 is een draad 84 gestoken die op de folie 76 is gelast. De draad loopt praktisch door tot aan het gloeilichaam 74 en is op een in de ruimte 81 gelegen plaats aan het been 83 gelast. De draad 84 en het been 83 vormen samen een inwendige stroomgeleider, die in de ruimte 30 81 rondom vrij ligt van het glas van de kneep 72.

Voorbeelden 1. Een lamp die bij 220-230 V500W opnam was aan bei de einden uitgevoerd als weergegeven in fig. 6 en had een c.c. gloeilichaam gewikkeld uit wolfraamdraad van 121 ^um di-35 ameter. In elk der s.c. benen (83) van het gloeilichaam (inwendige diameter van de windingen van de benen 190 ^um) was een wolfraamdraad (84) van 140 ^um gestoken en daarin bevestigd door enkele van de windingen te pletten. De lengte, 80 0 1 6 70 PHN 9719 9 ' » in de asrichting van de lamp, van de in elk der knepen uitgespaarde ruimten (81) bedroeg 6 mm. De grootste hoogte van die ruimten (loodrecht op de kneep gemeten) bedroeg 2,5 mm.

De lassen van de wolfraamdraden (84) aan de folies (76) 5 lagen in de binnen de kneep uitgespaarde ruimten (81).

De lamp was gevuld met 99,7 vol.?ó Ar en 0,3 vol.?ó CH^Br tot 5 ' een druk van 2,5 x 10 Pa en bevatte voorts 5 mg jodium.

2. Een lamp die bij 220-230 V 300 W opnam was aan beide einden uitgevoerd als weergegeven in fig. 5a. Het c.c.

10 gloeilichaam was gewonden uit wolfraamdraëd van 82 ^um diameter (inwendige diameter van de primaire windingen 111 ^um).

Op de s.c. benen (77) van het gloeilichaam was de wikkel-draad terug en heen gewikkeld (fig. 5b),zodat drie lagen windingen aanwezig waren. De benen (77) waren als inwendige 15 stroomgeleiders elk aan een molybdeenfolie gelast. In elk der knepen (72) was een holte (si) uitgespaard ter lengte van 4 mm en ter hoogte van 2,5 mm, waarin ook de las aan de molybdeenfolie gelegen was. De lamp was gevuld met 99,8 vol.%

Ar en 0,2 vol. ?ó tot een druk van 2,5 x 10^ Pa en be- 20 vatte voorts 5 mg jodium.

Beide lampen waren bestemd te worden gebruikt als schijnwerperlamp.

Enkele tientallen van elk van deze typen lampen werden beproefd op de effektiviteit van hun ingebouwde 25 veiligheid. Daarbij werd tijdens bedrijf van de lampen het gloeilichaam met een laser doorgebrand. De sme'1 tveiligheden traden in werking en schakelden de lampen praktisch instantaan uit.

Enkele lampen van beide typen werden vervaardigd 30 met een gloeilichaam, dat voor 1/4 deel van zijn lengte met behulp van een erin gestoken doorn was kortgesloten. Over de lampen werd een spanning aangelegd van 280 V. Vrijwel instantaan, binnen enkele miliseconden, smolten de ingebouwde veiligheden door.

35 800 1 6 70

Claims (3)

1. Halogeengloeilamp met een kwartsglazen lampvat welks holte gevuld is met een broomwaterstofhoudend inert gas en waarin een wolfraamgloeilichaam is opgesteld, welk lampvat is afgesloten met een kneep, waarin ten minste één ® metaalfolie is ingebed aan welks respektieve einden een inwendige stroomgeleider naar het gloeilichaam en een uitwendige stroomgeleider met een las zijn verbonden, welke lamp een in een door de kneep begrensde ruimte opestelde smeltvei-ligheid heeft, met het kenmerk, dat de lamp een binnen de 10 kneep uitgespaarde ruimte heeft, waardoor.een deel van de inwendige stroomgeleider verloopt, rondom vrij van het kwarts-glas van de kneep.

2. Halogeengloeilamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de las van de inwendige stroomgeleider aan 15 de metaalfolie in de binnen de kneep uitgespaarde ruimte ligt.

3. Halogeengloeilamp volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat beide inwendige stroomgeleiders, rondom vrij van het kwarts van de kneep, dooreen binnen een kneep uitgespaarde ruimte verlopen. 20 25 30 35 8001670