Befestigungsverfahren und danach hergestellte Lampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines Leuchtmittels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine nach einem derartigen Verfahren herstellbare Lampe.
Stand der Technik
Um eine gasdichte elektrische Stromzuführung zu einem innerhalb eines Lampengefäßes angeordneten Leuchtmittels zu ermöglichen, werden häufig sehr dünne Folien, meist aus Molybdän, verwendet, welche in das Glas am Lampengefäßende zu einer Quetschdichtung eingeschmolzen werden. Diese Folie dient somit zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwi- sehen dem innerhalb des Lampengefäßes angeordneten Leuchtmittels und der äußeren Stromzuführung. Diese dünnen Folien verfügen über eine ausreichende Duktilität, um thermisch bedingte mechanische Spannungen zu kompensieren und gleichzeitig die Gasdichtheit im Lampengefäß sicherzustellen.
Ein besondere Herausforderung liegt darin, eine ausreichend feste Verbindung zwischen der hauchdünnen Folie und dem eigentlichen Leuchtmittel sicherzustellen. Die Folie und das Ende des Leuchtmittels, häufig einer Wolframwendel, werden in einem Widerstandsschweißverfahren miteinander stoffschlüssig verbunden. Da die direkte Schweißung der dünnen Folie mit dem Wendelende aufgrund der geringen Dicke der Folie eine hohe Präzision
erfordert, um beim Schweißen die Folie nicht zu verletzen, andererseits aber eine ausreichend feste Verbindung herzustellen, ist man dazu übergegangen, Schweißhilfen oder Verbindungsmaterialien mit niedrigeren Schmelzpunkten einzusetzen. Zu solchen Verbindungsmaterialien zählen unter anderem Platin, Tantal, Molybdänpaste und Kohlenstoff-Molybdän- Legierung, welche dem europäischen Patent EP 657 912 B1 zugrunde liegt. Gemäß den deutschen Patentanmeldungen DE 102 18 412 B1 und DE 199 61 551 A1 finden auch Beschichtungen oder Legierungen aus Ruthenium Anwendung. Trotz dieser oben genannten Schweißhilfen, welche gleichzeitig sowohl einen Kosten- als auch Fertigungsmehraufwand bedeuten, kommt es häufig immer noch zu so genannten "Durchschusslöchern", wodurch sich die Festigkeit der Folie erheblich vermindert, wenn nicht unbrauchbar wird.
Darstellung der Erfindung
Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Befesti- gungsverfahren und eine danach hergestellte Lampe zu schaffen, wobei mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand die Anbindung des Leuchtmittels an eine Folie verbessert ist.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Verfahrensschritte des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Lampe durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Leuchtmittel, vorzugsweise eine Hochvolt- oder Mittelvoltwendel, mit einer gasdicht in einer Quetschdichtung einer Lampe eingebetteten Folie, über welche Strom zum Leuchtmittel zugeführt wird, befestigt, indem ein Endabschnitt der Folie mit einem Endabschnitt des Leuchtmittels formschlüssig verbunden wird. Im Gegensatz zum oben ge-
nannten Stand der Technik werden die Wendelenden mit der aus beispielsweise Molybdän bestehenden Folie nicht mehr stoffschlüssig verbunden. Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass auf das Schweißen und die damit einhergehenden Verfahrenschritte völlig verzichtet werden kann. Fer- ner können erhebliche Kosten eingespart werden, da zum einen die mit dem Schweißvorgang verbundene und nicht unerheblich große Ausschussrate wegfällt und keine zusätzlichen Schweißhilfen und teure Beschichtungen bzw. Verbindungsteile benötigt werden.
Der Formschluss zwischen dem Wendelende und der Folie kann hergestellt werden, indem die Folie derart umgeschlagen wird, dass diese das Wendelende umgreift. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Wendelende in die Folie eingewickelt wird.
Beide Verfahren sind mit sehr wenig Aufwand durchführbar und stellen gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen der Folie und dem Leuchtmittel sicher.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Endabschnitt des Leuchtmittels schräg zur Längsrichtung der Folie auf den Endabschnitt der Folie zu legen, eine Ecke der Folie derart umzulegen, dass sie den Endabschnitt des Leuchtmittels größtenteils einschließt und anschließend diesen Folienab- schnitt festzudrücken. Dadurch, dass das Wellenende V-förmig angewinkelt wird, ist es zur formschlüssigen Fixierung des Wendelendes durch die Folie lediglich notwendig, eine Ecke des Folienendes über das Wellenende umzuschlagen und anschließend festzudrücken. Dadurch wird sowohl die elektrische Verbindung zwischen Folie und Leuchtmittel als auch die axiale Positi- on des Leuchtmittels im Lampengefäß fixiert.
Alternativ kann das Wellenende in Längsrichtung der Folie, vorzugsweise mittig, auf den Endabschnitt der Folie gelegt werden, die Folie von einer Längsseite her zur Mitte hin so weit eingeschnitten und anschließend umgelegt werden, dass sie das Wendelende größtenteils einschließt, und die Folie
anschließθnd festgedrückt werden. Auch dieses Vorgehen ist mit wenig fertigungstechnischem Aufwand verbunden, stellt aber dennoch eine ausreichend feste Verbindung zwischen Leuchtmittel und Folie sicher.
Wenn das Wendelende mittig auf den Endabschnitt der Folie gelegt wird, kann die Folie von beiden Seiten zur Mitte hin umgeschlagen werden, so dass sie das Wendelende einschließt. Auch dieses alternative Vorgehen löst die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.
Auch wenn die oben genannten Varianten eine ausreichend feste Verbindung von Leuchtmittel und Folie über einen Formschluss sicherstellen, kann darüber hinaus zur zusätzlichen Befestigung die Folie mit dem Wendelende auch noch stbffschlüssig verbunden werden. Dazu können alle aus dem Stand der Technik bekannten und geeigneten Verfahren verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn dieser Stoff- schluss mittels Laserschweißung erreicht wird. Da die Befestigung schon über den Formschluss gewährleistet wird, sind die Anforderungen an den Schweißvorgang nicht so hoch, als wenn das Wendelende mit der Folie nur aufgrund dieser Schweißung miteinander verbunden werden müsste, und deshalb einfacher zu realisieren.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren spielt es auch keine Rolle, ob es sich bei dem Endabschnitt des Leuchtmittels um einen einfachen ungewickelten Wendeldraht oder um ein Primärgewickel handelt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Lampe mit einer erfindungsgemäßen Verbindung des Wend- elendes mit der Folie;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbindung eines Wendelendes mit einer Folie nach einer ersten Ausführungsform;
Figur 3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbindung des Wendelendes mit der Folie nach einer zweiten Ausführungsform;
Figur 4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbindung des Wendelendes mit der Folie nach einer dritten Ausführungsform;
Figur 5 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Verbindung des Wendelendes mit der Folie nach einer vierten Ausführungsform.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Lampe 2 mit einem Lampengefäß 4, welches an dessen einen Ende einen Pumpstengel 6 aufweist, worüber das Lampengefäß 4 mit Lampengas versehen oder evakuiert wird, und an dessen anderen Ende von einer externen Stromzuführung 8 über in einer Quetschdichtung 10 befindlichen Folien 12 und 14 Strom zum Leuchtmittel 16 zugeführt wird. Dabei sind die Endabschnitte 18 und 20 der Folien 12 und 14 mit Endabschnitten 22 und 24 des Leuchtmittels 16 miteinander formschlüssig verbunden. Das Leuchtmittel 16 weist über dessen gesamten Länge ein Primärgewickel 26, welches ein in der Längsachse des Lampengefäßes 4 angeordnetes Sekundärgewi- ckel 28 ausbildet.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Befestigung eines Wendelendes mit einer Folie in einer ersten vorzugsweisen Anordnung. Hierbei ist der Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 mit dem Endabschnitt 18 der Folie 12 formschlüssig verbunden. Gemäß dieser ersten vorzugsweisen Ausführungsform wird hierbei der Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 schräg auf den End- abschnitt 18 der Folie 12 gelegt und anschließend eine Ecke 30 der Folie 12 derart umgelegt und festgedrückt, dass sie den Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 größtenteils einschließt. Bei dem Endabschnitt 22 in der
Figur 2 handelt sich um ein Primärgewickel einer Hochvolt-/Mittelvoltwendel. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich aber auch beliebig andere Leuchtmittelenden mit der Folie 12 verbinden. Die Folie 12 besteht aus Molybdän. Gemäß dieser Ausführungsform wird auf jegliche weitere Verbin- dungsmaterialien wie Platin, Tantal, etc. und Legierungen verzichtet. Es sind jedoch auch andere Werkstoffe als Folienmaterial denkbar, solange deren Eigenschaften eine ausreichende Leitfähigkeit und eine wie in Figur 2 gezeigte Formbarkeit aufweisen.
Figur 3 zeigt ein Verfahren zum Befestigen eines Leuchtmittels 16 mit einer Folie 12, welche sich gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 1 darin unterscheidet^ dass die Ecke 30 der Folie 12 den Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 nicht nur umgreift, sondern diesen einwickelt, so dass mehrere Folienlagen den Endabschnitt 22 umgeben. Der Winkel A, in dem der Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 auf den Endabschnitt 18 der Folie 12 gelegt wird, liegt vorteilhafter weise in einem Bereich zwischen 30° und 60°. Er kann aber auch außerhalb dieses Winkelbereichs liegen, solange ein Formschluss gemäß diesem Verfahren zwischen Leuchtmittel 16 und Folie 12 ausreichend sicher gestellt werden kann.
Gemäß einer in Figur 4 gezeigten dritten Ausführungsform wird der Endab- schnitt 22 des Leuchtmittels 16 mittig auf den Endabschnitt 18 der Folie 12 gelegt, die Folie 12 von einer Längsseite zur Mitte hin so weit eingeschnitten und umgelegt, dass sie den Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 größtenteils einschließt. Wie in Figur 4 gezeigt, wird ein Abschnitt 34 über den Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 gelegt und auf der gegenüberliegenden Seite festgedrückt. Es kann aber auch der Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 mit dem Abschnitt 34 der Folie 12 eingewickelt werden.
Um die Festigkeit noch weiter zu erhöhen, kann der Abschnitt 34 der Folie 12 über ein Laserschweißverfahren oder ein beliebig anderes geeignetes Verfahren mit dem Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 stoffschlüssig verbun- den werden. Da eine feste Verbindung bereits über den Formschluss sicher
gestellt ist, reicht es aus, nur einen Schweißpunkt 38 zu setzen. Die zusätzliche Laserschweißung zur zusätzlichen Kontaktierung ist insbesondere bei der Verwendung von Mittelvoltwenden mit größeren Leistungen vorteilhaft. Die Anzahl der Schweißpunkte 38 kann entsprechend angepasst werden.
Gemäß einer in Figur 5 dargestellten vierten Ausführungsform kann der Formschluss zwischen Folie 12 und Leuchtmittel 16 auch dadurch erreicht werden, dass ein in der Mitte des Endabschnitts 18 der Folie 12 befindlicher Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 mit den Ecken 30 und 32 umgeben wird, welche von außen zur Mitte hin eingeschlagen und festgedrückt wer- den.
Das in Figur X gezeigte zusätzliche Laserschweißen kann bei allen dargestellten Ausführungsformen zur zusätzlichen Befestigung der Wendel eingesetzt werden.
Wenn beim Verfahren gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform (Fig. 2 und 3) nach dem Festdrücken der Folie 12 der Endabschnitt 22 des Leuchtmittels 16 über die Kante 36 der Folie 12 herausstehen sollte, kann der herausstehende Teil noch mittels Laser oder auch einen kurzzeitig gezündeten (< 75 Millisekunden) Lichtbogen einer WIG-Schweißanlage abgeschossen werden. Dadurch können Kurzschlüsse zwischen Folie 12 und Fo- lie 14 über Endabschnitt 22 verhindert werden. Dieses Vorgehen kann auch dazu verwendet werden, zusätzlich zum formschlüssigen Kontakt einen stoffschlüssigen Kontakt zwischen Leuchtmittel 16 und Folie 12 am Wendelende herzustellen.
Selbstverständlich sind Abweichungen von den beschriebenen Ausführungs- formen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.
So ist es denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren bei anderen als dem dargestellten Lampentyp, z.B. andere Halogen-Lampen, Hochdruck- Enladungslampen, etc. anzuwenden.
Offenbart ist ein Verfahren zum Befestigen eines Leuchtmittels 16, vorzugsweise einer Hochvolt- oder Mittelvoltwendel, an einer Folie 12, 14, über welche Strom zum Leuchtmittel 16 geführt wird. Erfindungsgemäß wird ein Endabschnitt 18, 20 der Folie 12, 14 mit einem Endabschnitt 22, 24 des Leucht- mittels 16 formschlüssig verbunden.