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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem
Patentanspruch 1.
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Stand der Technik
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In
der
EP 1 511 131 A1 ist
eine Hochdruckentladungslampe mit einer in einen Lampensockel integrierten
Brennerbaueinheit offenbart. In dem Lampensockel sind diverse elektrische
Bauteile, wie beispielsweise eine Montageplatine, ein Transformator etc.
integriert, wobei der gesamte Lampensockel im Wesentlichen einstückig
aufgebaut ist. Im Betrieb der Hochdruckentladungslampe herrschen
im Bereich der Brennerbaueinheit sehr hohe Temperaturen, denen der
Lampensockel in diesem Bereich ausgesetzt ist. Damit der Lampensockel
diesen Belastungen standhalten kann, ist dieser nachteilig aus einem
kostenintensiven Hochleistungskunststoff hergestellt. Des Weiteren
weist der Lampensockel aufgrund des einstückigen Aufbaus
eine sehr komplexe Spritzgussgeometrie auf, die hohe Fertigungskosten
zur Folge hat.
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Die
EP 0 975 007 A1 zeigt
eine Hochdruckentladungslampe mit einem zweigeteilten Lampensockel.
In einem ersten Lampensockelteil sind eine Brennerbaueinheit und
ein Ringtransformator einer Zündvorrichtung und in einem
zweiten Lampensockelteil sind weitere elektronische Bauteile der
Zündvorrichtung aufgenommen. Nachteilig hierbei ist die aufwendige
Montage der Hochdruckentladungslampe, da beispielsweise der Ringtransformator
des ersten Lam pensockelteils mit den elektronischen Bauteilen in
dem zweiten Lampensockelteil elektrisch kontaktiert werden muss.
Des Weiteren wird zur elektrischen Isolation der Ringtransformator
im ersten Lampensockelteil mit einer isolierenden Gussmasse vergossen,
wobei durch die unmittelbare Anordnung an der Brennerbaueinheit
die Gussmasse aus einem hochtemperaturfesten und kostenintensiven
Werkstoff besteht.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochdruckentladungslampe
zu schaffen, die kostengünstig herstell- und montierbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Hochdruckentladungslampe
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Erfindungsgemäß weist
eine Hochdruckentladungslampe eine Brennerbaueinheit und einen Lampensockel
auf. Der Lampensockel ist mit einem Zündmodul und einem
separaten Sockeladapter, als Schnittstelle zwischen der Brennerbaueinheit
und dem Zündmodul, aufgebaut.
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Diese
Lösung hat den Vorteil, dass das Zündmodul bis
auf diverse Schnittstellen zum Sockeladapter und der Brennerbaueinheit
unabhängig geometrisch und funktionell gestaltbar ist.
Des Weiteren ist im Wesentlichen nur der Sockeladapter den hohen
Temperaturen der Brennerbaueinheit im Betrieb der Hochdruckentladungslampe
ausgesetzt, womit beispielsweise das gesamte Zündmodul
aus weniger temperaturfesten und somit kostengünstigeren
Werkstoffen aufgebaut sein kann.
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Besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen
Ansprüchen.
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Vorzugsweise
weist der Sockeladapter eine Trägerplatte auf.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Referenzring mit daran
auskragenden Haltefahnen mittig auf einer der Brennerbaueinheit
zugewandten Trägerfläche der Trägerplatte
ausgebildet.
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Zweckmäßig
ist es, wenn ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Mitteldom sich
von einer der Brennerbaueinheit abgewandten Trägerfläche
der Trägerplatte aus erstreckt. Hierdurch kann die Brennerbaueinheit
einfach von dem Sockeladapter aufgenommen werden.
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Vorzugsweise
hat die Trägerplatte einen in etwa rechteckförmigen,
dem Zündmodul entsprechenden Umfang, und kann zusätzlich
als Sockeldeckel des Lampensockels dienen.
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Mit
Vorteil ist eine Trichterdurchführung mittig am von der
Trägerplatte entfernten Endabschnitt des Mitteldoms, weg
von der Trägerplatte spitz zulaufend, zur Durchführung
einer Stromzuführung der Brennerbaueinheit, ausgebildet.
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Vorteilhaft
ist im Parallelabstand zur Mitteldomlängsachse ein Stromzuführungskanal
in etwa entlang am Außenumfang des Mitteldoms und am Innenumfang
des Referenzrings angeordnet.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Stromzuführungskanal
eine Senkung an einer Einführungsöffnung und einen
weg von der Trägerplatte spitz zulaufenden Aus gangstrichter.
Dies hat den Vorteil, dass eine Stromzuführung der Brennerbaueinheit
einfach in den Stromzuführungskanal durchgeführt
werden kann.
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Die
Stromzuführungen der Brennerbaueinheit können
beispielsweise jeweils mit einem in etwa einen V-förmigen
Querschnitt aufweisenden und im Zündmodul angeordneten
Kontaktierungselement umgriffen sein, wodurch ein einfaches Laserverschweißen
und Kontaktieren mit dem Zündmodul ermöglicht
sein kann.
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Von
Vorteil ist es, wenn ein abgewinkelter Endbereich einer jeweiligen
Stromzuführung an Innenflächen des jeweiligen
V-förmigen Kontaktierungselements im Wesentlichen anliegt.
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Vorzugsweise
wird der jeweilige Endbereich der Stromzuführung mit dem
Kontaktierungselement an mehreren Berührungspunkten zwischen
dem Endbereich und den Innenflächen des Kontaktierungselements
mit diesem laserverschweißt.
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Der
Sockeladapter kann mit dem Zündmodul stoff-, form- und/oder
kraftschlüssig verbunden sein.
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Um
die Herstellungskosten weiter zu vermindern, kann lediglich der
Sockeladapter aus einem kostenintensiven Hochleistungskunststoff
und das Zündmodul aus einem weniger temperaturbeständigen
kostengünstigeren Kunststoff bestehen.
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Die
Hochdruckentladungslampe kann beispielsweise eine D1- oder D3-Lampe
sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 Eine
Hochdruckentladungslampe in einer Seitenansicht gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
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2 einen
Sockeladapter in einer perspektivischen Draufsicht gemäß dem
Ausführungsbeispiel;
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3 den
Sockeladapter in einer perspektivischen Untersicht gemäß dem
Ausführungsbeispiel;
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4 den
Sockeladapter mit einer Brennerbaueinheit in einer Querschnittansicht
entlang der Schnittlinie A-A aus 2;
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5 eine
Verbindungsstelle zwischen einer Stromzuführung der Hochdruckentladungslampe
und einem Zündmodul in einer perspektivischen Ansicht gemäß dem
Ausführungsbeispiel; und
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6 die
Verbindungsstelle aus 5 in einer Querschnittansicht.
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Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
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1 zeigt
eine Seitenansicht auf eine Hochdruckentladungslampe 1 gemäß einem
Ausführungsbeispiel, welche beispielsweise für
einen D1- oder D3-HID Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet wird.
Diese weist ein von einem gläsernen Außenkolben 2 umschlossenes
Entladungsgefäß 4 aus Quarzglas mit darin
angeordneten Elektroden 6, 8 zum Erzeugen einer
Gasentladung auf. Die Elektroden 6 und 8 sind
jeweils mit einer aus dem Entladungsgefäß 4 herausgeführten
Stromzuführung 10 bzw. 12 zur Versorgung
mit elektrischer Energie verbunden. Der Außenkolben 2,
das Entladungsgefäß 4 und die Elektroden 6, 8 mit
den Stromzuführungen 10, 12 werden im
Folgenden als Brennerbaueinheit 13 bezeichnet.
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Die
Brennerbaueinheit 13 ist in einen Lampensockel 14 eingesetzt,
der zweiteilig mit einem Zündmodul 16 und einem
Sockeladapter 18 aufgebaut ist. Der Außenkolben 2 der
Hochdruckentladungslampe 1 wird mit aus einem Referenzring 20 auskragenden
Haltefahnen 22 des Sockeladapters 18 mechanisch
fixiert. An dem Lampensockel 14 ist des Weiteren am Zündmodul 16 eine
Steckerbuchse 24 ausgebildet. Der Sockeladapter 18 wird
in den folgenden Figuren näher erläutert.
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2 zeigt
den Sockeladapter 18 der Hochdruckentladungslampe 1 aus 1 in
einer perspektivischen Draufsicht ohne die Brennerbaueinheit 13. Der
Sockeladapter 18 hat hierbei eine im Wesentlichen rechtwinklige
Trägerplatte 26, an der brennerbaueinheitsseitig
an einer Trägerseite bzw. Oberseite 28 der Referenzring 20 über
einen Ringsteg 30 mittig angeordnet ist. Der Referenzring 20 weist
drei Haltenoppen 32 und eine Referenzierungsnut 34 auf,
wobei die Haltenoppen 32 zur mechanischen Fixierung und
die Referenzierungsnut 34 zur Ausrichtung der Hochdruckentladungslampe 1 aus 1 beim
Einbau beispielsweise in einen Fahrzeugscheinwerfer dienen. Durch
die einstückige Ausbildung des Referenzrings 20 an
dem Sockeladapter 18 weist der Referenzring 20 eine
hohe mechanische Festigkeit auf und kann hohe Kräfte aufnehmen.
In etwa von der Mitte des Sockeladapters 18 weg vom Refe renzring 20 nach
unten in der 2 erstreckt sich ein Mitteldom 36 zur
Aufnahme der Brennerbaueinheit 13 aus 1.
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In
der 3 ist der Sockeladapter 18 mit einer
eingesetzten Brennerbaueinheit 13 in einer perspektivischen
Untersicht gezeigt. Hierbei ist der an der Trägerplatte 26 in
der 3 nach oben ausgebildete und in etwa einen zylinderförmigen
Außenumfang aufweisende Mitteldom 36 erkennbar.
Durch diesen ist die Stromzuführung 10 der Brennerbaueinheit 13 hindurchgeführt.
Im Wesentlichen im Bereich der Mantelfläche 38 des
Mitteldoms 36 ist ein Stromzuführungskanal 40 zur
Durchführung der Stromzuführung 12 der
Brennerbaueinheit 13 ausgebildet, dessen Längsachse
in etwa parallel zur Mitteldomlängsachse verläuft.
Die Trägerplatte 26 ist von einem Adaptermantel 42 umrahmt,
der sich in der 3 von der Trägerplatte 26 aus
in etwa senkrecht nach oben erstreckt.
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4 zeigt
eine Querschnittansicht des Sockeladapters 18 entlang der
Linie A-A aus 2. Es ist erkennbar, dass der
Mitteldom 36 einen geringeren Durchmesser als der an dem
Ringsteg 30 ausgebildete Referenzring 20 aufweist.
Im unteren Bereich des Mitteldoms 36 in 4 ist
ein Fädeltrichter 46 ausgebildet, der sich weg
von der Trägerplatte 26 spitz zulaufend entlang
der Mitteldomlängsachse 48 erstreckt. Der Fädeltrichter 46 ist
mit dem in 4 unteren Bereich des Mitteldoms 36 über
einen ringförmigen Verbindungssteg 50 mit dem
Mitteldom 36 verbunden. Der Fädeltrichter 46 dient
zur einfachen Aufnahme und Durchführung der Stromzuführung 10 der
Brennerbaueinheit 13 bei der Montage, indem diese beim
Eintauchen des Außenkolbens 2 und des Entladungsgefäßes 4 in den
Sockeladapter 18 entlang der Trichterinnenfläche 52 einfach
abgleitet. Das Entladungsgefäß 4 erstreckt
sich dabei im montierten Zustand in etwa bis zum Fädeltrichter 46 in
den Mitteldom 36 hinein.
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In
dem Stromzuführungskanal 40 ist zum einen die
Stromzuführung 12 hindurchgeführt und
zum anderen eine die Stromzuführung 12 umgreifende Isolationsröhre 54 abschnittsweise
aufgenommen. Der Stromzuführungskanal 40 weist
dabei einen ersten und einen zweiten Kanalabschnitt 56 bzw. 58 auf. Der
erste Kanalabschnitt 56 erstreckt sich in etwa entlang
des Innenumfangsbereichs des Referenzrings 20 und des Ringstegs 30 bis
in den Mitteldom 36 in etwa auf einer Höhe einer
großen Trichteröffnung 60 des Fädeltrichters 46.
Der Querschnitt des ersten Kanalabschnitts 56 ist dabei
im Wesentlichen ellipsenförmig. An den ersten Kanalabschnitt 56 schließt
sich der zweite Kanalabschnitt 58 des Stromzuführungskanals 40 an,
wobei der zweite Kanalabschnitt 58 einen verminderten,
im Vergleich zum ersten Kanalabschnitt 56, und in etwa
kreisförmigen Querschnitt aufweist. Der zweite Kanalabschnitt 58 erstreckt
sich dabei im Parallelabstand zum Fädeltrichter 46 und
weist einen spitz in der 4 nach unten verlaufenden Trichterendabschnitt 62 auf,
durch dessen Trichterdurchgangsöffnung 64 die
Stromzuführung 12 hindurchgeführt ist.
Die Längsachse 65 des zweiten Kanalabschnitts 58 ist
in der 4 von der Längsachse des ersten Kanalabschnitts 56 derart
nach rechts versetzt, so dass ein gemeinsamer Innenwandungsabschnitt 66 der
Kanalabschnitte 56, 58, gebildet ist. Durch die
versetzte Anordnung der Kanalabschnitte 56, 58 hat
der Stromzuführungskanal 40 auf der in etwa gegenüberliegenden
Seite des ebenen Innenwandungsabschnitts 66 einen stufigen Kanalübergang 70.
Zur einfachen Einführung der Stromzuführung 12 bei
der Montage der Brennerbaueinheit 13 ist am Eingangsbereich
des Stromzuführungskanals 40 eine Senkung 74 und
am Kanalübergang 70 zwischen dem ersten und zweiten
Kanalabschnitt 56, 58 ein angeschrägter
Nasenvorsprung 76 vorgesehen. Die Stromzuführung 12 ist
dabei durch einen Knick 77 der versetzten Anordnung der
Kanalabschnitte 56, 58 angepasst.
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Durch
die große Beabstandung einer Innenmantelfläche 78 des
Mitteldoms 36 und des Fädeltrichters 46 von
der Brennerbaueinheit 13 und des im Wesentlichen geschlossenen
Aufbaus des Stromzuführungskanals 40 wird erreicht,
dass diese Bereiche geringeren Temperaturen und Strahlungen der
Brennerbaueinheit 13 als bei einer näheren und
offeneren Anordnung ausgesetzt sind und somit eine Kunststoffdegradation
und -ausgasung vermindert ist. Ferner führen der langgezogene
Mitteldom 36 und der geschlossene und ebenfalls langgezogene
Stromzuführungskanal 40 zu einer hohen Hochspannungsfestigkeit
der Brennerbaueinheit 13 im Bereich des Sockeladapters 18.
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Der
Sockeladapter 18 aus 4 dient
als Interface bzw. Schnittstelle zwischen dem Zündmodul 16 des
Lampensockels 14 aus 1 und der
Brennerbaueinheit 13. Elektronische Bauteile, wie eine Zündvorrichtung
der Hochdruckentladungslampe 1 aus 1 sind im
Zündmodul 16 angeordnet. Durch die modulare Trennung
des Lampensockels 14, in das Zündmodul 16 und
den Sockeladapter 18, ist das Zündmodul 16 bis
auf die Schnittstelle zum Sockeladapter 18 individuell
geometrisch gestaltbar. Das Zündmodul 16 ist somit
im Wesentlichen im Hinblick auf die Zündvorrichtung aufgebaut,
da die Aufnahmeproblematik der Brennerbaueinheit 13 aus 1 bei
dem Sockeladapter 18 liegt, womit das Zündmodul 16 und
der Sockeladapter 18 jeweils eine einfache Geometrie aufweisen
können, die dann kostengünstig beispielsweise
durch Spritzgießen herstellbar ist.
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Durch
die modulare Trennung des Lampensockels 14 aus 1 ist
ferner ermöglicht, dass der Sockeladapter 18 und
das Zündmodul 16 sehr einfach von unterschiedlichen
Herstellern konstruier- und fertigbar sind, da die Rahmenbedingungen
des Zündmoduls 16 im Wesentlichen nur aus der
Schnittstelle zum Sockeladapter 18 und zur Brennerbaueinheit 13 und
aus den elektronischen Anforderungen bestehen. Den Herstellern des
Zündmoduls 16 wird somit mit dem Sockeladapter 18 eine
eindeutig definierte Schnittstelle zur Brennerbaueinheit 13 zur
Verfügung gestellt. Es ist beispielsweise denkbar, dass unterschiedlich
aufgebaute zueinander kompatible Zündmodule 16 unterschiedlicher
Hersteller einen geometrisch gleich aufgebauten Sockeladapter 18, beispielsweise
von Osram verwenden, womit der Sockeladapter 18 multisource-fähig
ist.
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Bei
einer gleichbleibenden Geometrie des Sockeladapters 18 und
bei unterschiedlichen Zündmodulen 16 und Brennerbaueinheiten 13 aus 1, ist
es vorteilhaft, wenn der Sockeladapter 18 zur Aufnahme
und Positionierung der Zündmodule 16 und Brennerbaueinheiten 13 in
einem Werkstückträgersystem bei einer Lampenfertigung
verwendet wird, wodurch kostengünstig das gleiche Werkstückträgersystem
trotz unterschiedlicher Lampensockel 14 und Brennerbaueinheiten 13 verwendet
werden kann.
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Im
nichtmontierten Zustand ist das Zündmodul 16 über
ei nen großen (nicht dargestellten) Bauraum zugänglich,
wodurch beispielsweise elektronische Bauteile einfach in das Zündmodul 16 integriert werden
können. Ferner ist hierbei eine einfache und separierte
Prüfbarkeit des bestückten Zündmoduls 16 unabhängig
von der Brennerbaueinheit 13 und dem Sockeladapter 18 ermöglicht.
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Von
Vorteil bei dem modularen Aufbau des Lampensockels 14 ist
ferner eine kostengünstige Kunststoffauswahl, da im Wesentlichen
nur der Sockeladapter 18 aus 4 zum Einen
den hohen Temperaturen und der hohen Strahlung der Brennerbaueinheit 13 und
zum Anderen den mechanischen Kräften des Referenzrings 20 und
der aufgenommenen Brennerbaueinheit 13 ausgesetzt ist,
und somit aus einem kostenintensiven Hochleistungskunststoff besteht.
Die Materialauswahl des restlichen Lampensockels 14 in
Form des Zündmoduls 16 kann auf der Basis anderer
Kriterien als die oben genannten erfolgen, wobei beispielsweise
ein kostengünstiger und weniger temperaturfester Kunststoff
verwendet wird. Die Verwendung hochwertiger Konstruktionswerkstoffe
bzw. Kunststoffe ist hierdurch insgesamt wesentlich reduziert.
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An
dem Sockeladapter 18 aus 4 sind verschiedene
in den Figuren nicht dargestellte Fügeelemente zur Verbindung
mit dem Zündmodul 16 aus 1 vorgesehen.
Dies können Elemente zum Verschweißen, zum Verkleben,
zum Verrasten und/oder zum Heißverstemmen sein, wodurch
das Zündmodul 16 mit dem Sockeladapter 18 kraft-,
stoff- und/oder formschlüssig verbunden wird. In den folgenden
Figuren wird ein Verbindungselement zum Verbinden der Stromzuführungen 10, 12 aus 4 mit
dem Zündmodul 16 aus 1 aufgezeigt.
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5 zeigt
eine Verbindung zwischen der Stromzuführung 10 bzw. 12 mit
dem Zündmodul 16 aus 1 in einer
perspektivischen Ansicht. Hierbei wird die Stromzuführung 10 bzw. 12 von
einem in etwa einen v-förmigen Querschnitt aufweisenden Kontaktierungselement 79 abschnittsweise
umgriffen. Dieses ist dabei in das Zündmodul 16 aus
der 1 integriert. Zur Verbindung mit dem Kontaktierungselement 79 sind
die Stromzuführungen 10, 12 mit einem
Endabschnitt 80 abgewinkelt, wobei der Endabschnitt 80 dann
im Wesentlichen an der v-förmigen Innenumfangswandung 82 des
Kontaktierungselements 79 anliegt. Zur stoff-, form- und
kraftschlüssigen Verbindung des Endabschnitts 80 mit dem
Kontaktierungselement 79 werden diese über mehrere,
beispielsweise drei, Verbindungspunkte 84 laserverschweißt.
Die Verbindungspunkte 84 sind in der 5 mit
Pfeilen gekennzeichnet.
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In 6 ist
eine Querschnittansicht des Kontaktierungselements 79 und
des Endabschnitts 80 der Stromzuführung 10, 12 gezeigt.
Die Verbindungspunkte 84 sind wie in 5 mit
Pfeilen gekennzeichnet, wobei erkennbar ist, dass die Stromzuführung 10, 12 jeweils
an nah an der Innenumfangswandung 82 des Kontaktierungselements 79 liegenden
Bereichen von unten her in der 6 verschweißt
ist.
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Im
Stand der Technik werden Stromzuführung über Stirnflächen,
entsprechend der Stirnfläche 84 der Stromzuführungen 10, 12 in 5,
mit einem zu verbindenden Element verschweißt. Das zu verbindende
Element und die Stirnfläche der Stromzuführung
benötigen hierbei einen minimalen Abstand, weshalb aufgrund
von Toleranzschwankungen der Stromzuführungslänge
die Stromzuführungen vor dem Laser verschweißen
gekürzt werden. Ein Kürzen der Stromzuführungen 10, 12 gemäß dem
Ausführungsbeispiel in 5 und 6 ist
nicht notwendig, da diese über ihren Umfang mit dem Kontaktierungselement 79 laserverschweißt
werden und somit immer ein im Wesentlichen gleichbleibenden Abstand zwischen
dem Kontaktierungselement 79 und den Stromzuführungen 10, 12 unabhängig
von deren Länge vorherrscht.
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Die
Kontaktierungselemente 79 werden beispielsweise von dem
Hersteller des Zündmoduls 16 aus 1 in
dieses integriert, wobei Position, Dimension und Material des Kontaktierungselements 79 und
der Zugangsbereich für Biegeaktorik und Laser als Rahmenbedingung
von einem anderen Hersteller, beispielsweise dem Hersteller, der
die Hochdruckentladungslampe 1 aus 1 montiert,
vorgegeben werden. Bei der Montage werden die Stromzuführungen 10, 12 jeweils über
ein Kontaktierungselement 79 gebogen und durch dieses positioniert
und anschließend laserverschweißt.
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Durch
den modularen Aufbau des Lampensockels 14 ist eine einfache
Geometrie und Materialauswahl der funktional voneinander entkoppelten Lampensockelteile,
wie Sockeladapter 18 und Zündmodul 16,
ermöglicht. Das Zündmodul 16 und der
Sockeladapter 18 sind von unterschiedlichen Herstellern
fertig- und gestaltbar und nur im Schnittstellenbereich geometrisch
definiert.
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Offenbart
ist eine Hochdruckentladungslampe mit einer Brennerbaueinheit und
einem Lampensockel, wobei der Lampensockel mit einem Zündmodul
und einem separaten Sockeladapter, als Schnittstelle zwischen der
Brennerbaueinheit und dem Zündmodul, aufgebaut ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1511131
A1 [0002]
- - EP 0975007 A1 [0003]