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(11) | EP 1 667 204 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Stromzuführungssystem für eine Lampe und Lampe mit diesem Stromzuführungssystem |
| (57) Offenbart ist ein Stromzuführungssystem (6) für eine Lampe (4), mit gasdicht in einer
Quetschdichtung (1) der Lampe (4) eingebetteten Folien (8,10), an denen jeweils an
zwei gegenüberliegenden Schmalseiten (12,14) eine innere Stromzuführung (16) bzw.
eine äußere Stromzuführung (18) zur Energieversorgung eines Leuchtmittels (20) der
Lampe angeordnet ist, wobei die äußeren Stromzuführungen (18) lampenseitige Endabschnitte
(22,24) haben, die mit den Folien verbunden sind. Erfindungsgemäß erstrecken sich
die Endabschnitte der äußeren Stromzuführungen (18) zumindest abschnittsweise etwa
rechtwinklig zu einer Längsachse (26) der Folien (8,10).
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Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft ein Stromzuführungssystem für eine Lampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Lampe mit diesem Stromzuführungssystem.
Stand der Technik
[0002] Derartige Stromzuführungssysteme werden beispielsweise für elektrische Stromdurchführungen bei aus Quarz- oder Hartglas bestehenden Quetschdichtungen von Halogenglühlampen, Entladungslampen und dergleichen verwendet.
[0003] Da das Glas der Quetschdichtung einen wesentlich kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die zur Versorgung eines innerhalb des Lampengefäßes angeordneten Leuchtmittels mit elektrischer Energie vorgesehenen Stromzuführungen aufweist, ist es nicht möglich, die Stromzuführungen direkt im Glas der Quetschdichtung einzuschmelzen. Die aus den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten resultierenden mechanischen Spannungen würden zu Rissen und letztendlich zum frühzeitigen Ausfall der Lampe führen. Aus diesem Grund finden häufig dünne Molybdänfolien mit ausreichender Duktilität Verwendung, die trotz der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Molybdän eine gasdichte elektrische Stromzuführung ermöglichen. Bei derartigen, beispielsweise aus der DE 197 09 928 A1 bekannten Lösung, werden jeweils die beiden gegenüberliegenden Enden der Molybdänfolien mit einem inneren und einem äußeren Stromzuführungsdraht aus Molybdän verschweißt und das entstandene Stromzuführungssystem derart im Lampengefäßende positioniert, dass die inneren Stromzuführungen in den Innenraum des Lampengefäßes hinein und die äußeren Stromzuführungen aus diesem herausragen. Anschließend wird das Glas am Lampengefäßende erhitzt und beispielsweise mittels Quetschbacken mit dem Stromzuführungssystem gasdicht zu einer Quetschdichtung verquetscht. Die Molybdänfolie dient einerseits zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem innerhalb des Lampengefäßes angeordneten Leuchtmittel und den Stromzuführungen, und gewährleistet andererseits einen gasdichten Verschluss des Lampengefäßes.
[0004] Es hat sich gezeigt, dass die aus Molybdän bestehenden Folien und Stromzuführungen, insbesondere bei Lampen mit hoher Temperaturbelastung, zur Bildung von Molybdänoxiden, bspw. MoO2, MoO3 neigen, wobei sich die Oxide anfänglich auf den äußeren Stromzuleitungen bilden und dann zu den Molybdänfolien fortschreiten. Aufgrund dieser temperaturabhängigen Oxidbildung vergrößert sich das Volumen der genannten Bauteile und verursacht einen signifikanten Spannungsanstieg in der Quetschdichtung der zum Bruch und damit zum frühzeitigen Ausfall der Lampe führen kann.
[0005] Zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit und damit zur Erhöhung der Temperaturbelastbarkeit des Stromzuführungssystems ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, eine partielle Verchromung aufzubringen. Bei diesem sehr arbeitsaufwendigen Verfahren werden die meist durch Widerstandsschweißen hergestellten Stromzuführungssysteme bis zu der gewünschten Höhe der Verchromung, bspw. 2 mm oberhalb der Schweißstelle in ein sandähnliches Substrat eingebettet. Durch eine chemische Reaktion erfolgt in einem umweltbelastenden Prozess die partielle Chromabscheidung in dem eingebetteten Bereich. Die gebildete Chromschicht verbessert die Oxidationsbeständigkeit und führt damit zur Erhöhung der Temperaturbelastbarkeit der Lampen. Nachteilig bei derartigen Stromzuführungssystemen ist zum einen, dass sich aufgrund einer unzureichenden Dichtwirkung im verchromten Bereich die wirksame Dichtlänge der Molybdänfolien verringert und sich dadurch die Dichtwirkung der Quetschdichtung bei reduzierter Lebensdauer der Lampe verschlechtert und zum anderen der Beschichtungsprozess nicht nur umweltbelastend sondern aufgrund des weitgehend manuellen Herstellungsverfahrens auch aufwändig und kostenintensiv ist. Weiterhin nachteilig ist, dass die äußeren Stromzuführungen durch axiale Zugkräfte leicht aus der Quetschdichtung herausbrechen können.
Darstellung der Erfindung
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromzuführungssystem für eine Lampe zu schaffen, das gegenüber herkömmlichen Lösungen eine erhöhte Temperaturbelastbarkeit bei verringertem Herstellungsaufwand und eine verbesserte Halterung der äußeren Stromzuführungen in der Lampe ermöglicht.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[0008] Außerdem wird Schutz für eine Lampe mit dem erfindungsgemäßen Stromzuführungssystem beansprucht.
[0009] Das erfindungsgemäße Stromzuführungssystem für eine Lampe hat gasdicht in einer Quetschdichtung der Lampe eingebettete Folien, an denen jeweils an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten eine innere Stromzuführung und eine äußere Stromzuführung zur Energieversorgung eines Leuchtmittels der Lampe angeordnet sind, wobei die äußeren Stromzuführungen lampenseitige Endabschnitte aufweisen und über diese mit den Folien verbunden sind. Erfindungsgemäß erstrecken sich die Endabschnitte der äußeren Stromzuführungen zumindest abschnittsweise etwa rechtwinklig zu einer Längsachse der Folien. Dadurch vergrößert sich der Abstand zwischen dem Leuchtmittel und der Verbindungsstelle von äußerer Stromzuführung mit Folie. Aufgrund des vergrößerten Abstands verringert sich die thermische Belastung der Verbindung, da die Temperatur mit steigendem Abstand vom Leuchtmittel abnimmt. Dadurch kann auf die im Stand der Technik zur Verbesserung der Temperaturbelastbarkeit notwendige Chrombeschichtung verzichtet werden und die Dichtlänge der Folien ist vergrößert. Weiterhin verbessert sich die Halterung der äußeren Stromzuführungen in der Quetschdichtung aufgrund der mechanischen Verankerung der Endabschnitte im Glas, da die rechtwinklig gebogenen Endabschnitt der äußeren Stromzuführungen während dem Quetschvorgang von dem erwärmten Glas hinterflossen und formschlüssig in der Quetschdichtung fixiert werden.
[0010] Vorzugsweise sind die Endabschnitte der äußeren Stromzuführungen aufeinander zu gebogen und liegen etwa auf einer Achse. Dadurch wird eine kompakte Anordnung der Stromzuführungen und ein definierter Abstand zwischen den Folien bzw. Stromzuführungen erreicht.
[0011] Die Länge der Endabschnitte ist vorteilhafterweise kleiner als die Breite der Folien ausgebildet.
[0012] Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die äußeren Stromzuführungen des Stromzuführungssystems zumindest abschnittsweise einen abgeflachten Bereich auf. Dadurch wird eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen Stromzuführung und Folie ermöglicht und die Verschweißbarkeit verbessert. Zusätzlich wird die Oxidationsbeständigkeit und damit die Temperaturbeständigkeit des Stromzuführungssystems weiter verbessert, da die abgeflachten Endabschnitte besonders gut im Glas eingebettet werden. Die äußeren Stromzuführungen können beispielsweise in einem Arbeitsgang mit dem Widerstandsschweißen durch die von den Elektroden aufgebrachte Kraft oder in einem Gesenk abgeflacht werden. Der Übergang zu dem abgeflachten Bereich kann außerhalb oder innerhalb der Quetschdichtung der Lampe liegen.
[0014] Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Stromzuführungen und Folien aus Molybdän auszubilden.
[0015] Die Verbindung der Endabschnitte mit der Folie erfolgt vorzugsweise durch Schweißen, insbesondere durch Widerstandsschweißen.
[0016] Der abgeflachte Bereich der äußeren Stromzuführungen und die Folie bilden nach dem Verschweißen vorteilhafterweise im Wesentlichen eine Ebene aus. D.h. durch eine geeignete Wahl der Schweißparameter, wie beispielsweise zugeführte Energie und aufgebrachte Kraft, wird eine vollkommene Einebnung der Folie auf dem abgeflachten Bereich erreicht und Spannungen am Übergang zwischen Folie und Stromzuführungen vermieden. Hierzu findet vorzugsweise eine servomotorisch angetriebene Schweißvorrichtung Verwendung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
[0017] Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Stromzuführungssystems in schematischer Darstellung und
Figur 2 eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stromzuführungssystems in schematischer Darstellung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[0018] Die Figur 1 zeigt eine Quetschdichtung 1 eines aus Quarzglas bestehenden Lampengefässes 2 einer elektrischen Lampe 4, die ein erfindungsgemäßes Stromzuführungssystem 6 aufweist.
[0019] Das Stromzuführungssystem 6 hat zwei gasdicht in der Quetschdichtung 1 der Lampe 4 eingebettete etwa rechteckige Molybdänfolien 8, 10, an denen jeweils an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten 12, 14 eine innere Stromzuführung 16 bzw. eine äußere Stromzuführung 18 zur Energieversorgung eines Leuchtmittels 20 der Lampe 4 angeordnet ist. Die ebenfalls aus Molybdän bestehenden äußeren Stromzuführungen 18 haben lampenseitige Endabschnitte 22, 24 und sind über diese mit den Molybdänfolien 8, 10 verschweißt. Erfindungsgemäß sind die Endabschnitte 22, 24 der äußeren Stromzuführungen 18 rechtwinklig zu einer Längsachse 26 der Molybdänfolien 8, 10 aufeinander zu gebogen. Dadurch vergrößert sich der Abstand a zwischen dem beispielhaft aus vier Wendelabschnitten 28, 30, 32, 34 gebildeten Leuchtmittel 20 und der thermisch kritischen Verbindungsstelle von äußerer Stromzuführung 16 und Molybdänfolie 8, 10 im Vergleich zu der gestrichelt angedeuteten herkömmlichen Verbindung mit einem wesentlich kleineren Biegewinkel a, um einen Betrag b. Aufgrund des um den Betrag b vergrößerten Abstands verringert sich die thermische Belastung der Verbindung, da die Temperatur mit steigendem Abstand vom Leuchtmittel 20 abnimmt. Dadurch kann auf die im Stand der Technik zur Verbesserung der Temperaturbelastbarkeit notwendige arbeitsaufwendige Chrombeschichtung verzichtet werden und die gesamte Länge der Molybdänfolien 8, 10 bleibt als wirksame Dichtlänge erhalten. Weiterhin verbessert sich die Halterung der äußeren Stromzuführungen 18 in der Quetschdichtung 1 aufgrund der mechanischen Verankerung der Endabschnitte 22, 24 im Glas, da diese während dem Quetschvorgang von dem erwärmten Glas hinterflossen und formschlüssig fixiert werden.
[0020] Die verwendeten Molybdänfolien 8, 10 besitzen jeweils eine etwa rechteckige Grundform, deren Rand von den einander gegenüberliegenden Schmalseiten 12, 14 und von zwei in Richtung der Längsachse 26, senkrecht zu den Schmalseiten verlaufenden Seitenkanten 36, 38 gebildet wird. Die Oberfläche der Molybdänfolien 8, 10 ist konvex gewölbt, wobei ihre Dicke ausgehend von ihrer Längsachse zu den beiden Seitenkanten 36, 38 hin stetig abnimmt, so dass die Molybdänfolien 8, 10 einen etwa lanzettförmigen Querschnitt ausbilden und dadurch einen homogenen Spannungsverlauf in der Quetschdichtung 1 ermöglichen.
[0021] Zur Herstellung des Stromzuführungssystems 6 werden die beiden rechteckigen Molybdänfolienstücke 8, 10 von einem auf einer Vorratsrolle angeordneten Molybdänband abgeschnitten. Im folgenden Arbeitschritt wird jeweils an den beiden gegenüberliegenden Schmalseiten 12, 14 der Molybdänfolienstücke 8, 10 eine innere Stromzuführung 16 und eine äußere Stromzuführung 18 zur Energieversorgung des Leuchtmittels 20 der Lampe 4 angeschweißt. Das derart vorgefertigte Stromzuführungssystem 6 wird anschlie-βend in das gasdicht zu verschließende Lampengefäßende 40 eingeführt und das Quarzglas in diesem Bereich durch Erhitzen erweicht und mittels Quetschbacken angedrückt und gasdicht verschlossen. Nach dem Erkalten des Quarzglases bildet das aus Stromzuführungen 16, 18 und Molybdänfolien 8, 10 bestehende Stromzuführungssystem 6 eine elektrische Stromdurchführung für das Leuchtmittel 20 der Lampe 4 aus, die gasdicht und hochfest in der Quetschdichtung 1 eingeschmolzen ist.
[0022] Gemäß Figur 2, die eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stromzuführungssystems 6 zeigt, weisen die äußeren Stromzuführungen 18 abschnittsweise einen abgeflachten Bereich 42, 44 auf, der bereits vor der Verbindungsstelle mit der Molybdänfolie 8, 10 beginnt. Dieser liegt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb der Quetschdichtung 1 der Lampe 4 und ermöglicht eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen den äußeren Stromzuführungen 18 und den Molybdänfolien 8, 10 und dadurch eine verbesserte Verschweißung. Da die abgeflachten Endabschnitte 42, 44 aufgrund ihrer flachen Formgebung besonders gut in der Quetschdichtung 1 eingebettet werden, verbessert sich die Oxidationsbeständigkeit, und damit auch die Temperaturbeständigkeit des Stromzuführungssystems 6 zusätzlich zu den unter Figur 1 genannten Vorteilen der rechtwinklig gebogenen Endabschnitte 22, 24.
[0023] Um die Herstellung zu vereinfachen, werden die äußeren Stromzuführungen 18 in einem Arbeitsgang mit dem Widerstandsschweißen durch die von den Schweißelektroden aufgebrachte Kraft abgeflacht. Durch geeignete Wahl der Schweißparameter, wie beispielsweise zugeführte Energie und aufgebrachte Kraft, bilden die abgeflachten Bereiche 42, 44 der äußeren Stromzuführungen 18 und die Molybdänfolie 8, 10 nach dem Verschweißen eine gemeinsame Ebene 46 aus. Dadurch werden Spannungen am Übergang zwischen den Enden der Molybdänfolie 8, 10 und Stromzuführungen 18 während und nach dem Einbetten in der Quetschdichtung 1 vermieden. Das derart vorgefertigte Stromzuführungssystem 6 wird anschließend in das Lampengefä-βende 40 eingeführt, das Quarzglas in diesem Bereich durch Erhitzen erweicht und mittels Quetschbacken angedrückt und gasdicht verschlossen. Nach dem Erkalten des Quarzglases bildet das Stromzuführungssystem 6 eine elektrische Stromdurchführung aus, die gasdicht und hochfest in der Quetschdichtung 1 eingebettet ist.
[0024] Offenbart ist ein Stromzuführungssystem 6 für eine Lampe 4, mit gasdicht in einer Quetschdichtung 1 der Lampe 4 eingebetteten Folien 8, 10, an denen jeweils an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten 12, 14 eine innere Stromzuführung 16 bzw. eine äußere Stromzuführung 18 zur Energieversorgung eines Leuchtmittels 20 der Lampe 4 angeordnet ist, wobei die äußeren Stromzuführungen 18 lampenseitige Endabschnitte 22, 24 haben, die mit den Folien 8, 10 verbunden sind. Erfindungsgemäß erstecken sich die Endabschnitte 22, 24 der äußeren Stromzuführungen 18 zumindest abschnittsweise etwa rechtwinklig zu einer Längsachse 26 der Folien 8, 10.
1. Stromzuführungssystem (6) für eine Lampe (4), mit gasdicht in einer Quetschdichtung
(1) der Lampe (4) eingebetteten Folien (8, 10), an denen jeweils an zwei gegenüberliegenden
Schmalseiten (12, 14) eine innere Stromzuführung (16) und eine äußere Stromzuführung
(18) zur Energieversorgung eines Leuchtmittels (20) der Lampe (4) angeordnet ist,
wobei die äußeren Stromzuführungen (18) lampenseitige Endabschnitte (22, 24) aufweisen
und über diese mit den Folien (8, 10) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Endabschnitte (22, 24) der äußeren Stromzuführungen (18) zumindest abschnittsweise
etwa rechtwinklig zu einer Längsachse (26) der Folien (8, 10) erstrecken.
2. Stromzuführungssystem nach Anspruch 1, wobei die Endabschnitte (22, 24) der äußeren
Stromzuführungen (18) aufeinander zu gebogen sind.
3. Stromzuführungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Länge (L) der Endabschnitte
(22, 24) kleiner als eine Breite (B) der Folie (8, 10) ausgebildet ist.
4. Stromzuführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die äußeren Stromzuführungen
(18) zumindest abschnittsweise einen abgeflachten Bereich (42, 44) aufweisen.
5. Stromzuführungssystem nach Anspruch 4, wobei der abgeflachte Bereich (42, 44) der
äußeren Stromzuführungen (18) und die Folie (8, 10) nach dem Verschweißen im Wesentlichen
eine Ebene (46) ausbilden.
6. Stromzuführungssystem nach Anspruch 4, wobei der abgeflachte Bereich (42, 44) eine
Dicke im Bereich von etwa 0,1 bis 0,8 mm aufweist.
7. Stromzuführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Folien (8,
10) und die äußeren Stromzuführungen (18) aus Molybdän sind.
8. Stromzuführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung
der Endabschnitte (22, 24) mit der Folie (8, 10) durch Schweißen, vorzugsweise durch
Widerstandsschweißen erfolgt.
9. Lampe mit einem Stromzuführungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.