-
Die Erfindung geht aus von einem Lagerungselement für einen Elektrodenstab in einem Lampenschaft, aufweisend eine zum Erstrecken entlang einer Längsachse des Elektrodenstabs konfigurierte Umhüllung. Ferner geht die Erfindung von einer Lampe aufweisend ein solches, einen Elektrodenstab in einem Lampenschaft lagernden Lagerungselement aus, sowie von einem Herstellungsverfahren dafür. Schließlich geht die Erfindung von einer Verwendung einer Umhüllung zum Lagern eines Elektrodenstabs in einem Lampenschaft aus.
-
Die
DE 10 2009 019 526 A1 offenbart eine Entladungslampe, wobei eine Elektrode in einem dazu koaxial angeordneten Lampenschaft im Bereich eines Verengungsabschnitts durch ein Dämpfungs-Führungs-Element lagernd gestützt wird. Das Dämpfungs-Führungs-Element wird von dem Verengungsabschnitt formschlüssig axial fixiert und hierdurch geklemmt. Diese Konstruktion ist nur bis zu einem gewissen Betrag eines Stoßes zum federnden Lagern geeignet. Stöße treten beispielsweise bei der Herstellung, dem Transport, der Handhabung und dem Einsatz einer Entladungslampe auf.
-
Mit anderen Worten beispielhaft beschrieben: Eine Entladungslampe, wie eine OSRAM XBO® Xenon-Entladungslampe, weist einen hohen Fülldruck auf, und sie kann gegenüber verschiedenen Arten von Glasschäden insbesondere des Lampenkörpers empfindlich sein. Eine technische Herausforderung liegt darin, den Elektrodenstab in dem gläsernen Lampenkörper anzubringen, wobei an dem Elektrodenstab ein bspw. bis zu mehreren hundert Gramm schwerer Anodenkörper angebracht sein kann, und gleichzeitig eine hinreichende mechanische Festigkeit zu erreichen. Daher wird neben einer gasdichten lampenschaftboden-seitigen Festlagerung des Elektrodenstabs entlang des Verlaufs des Elektrodenstabs im Lampenschaft ein Lagerungsabschnitt, insbesondere im Bereich einer Einschnürung des Lampenschafts, vorgesehen, um den Elektrodenstab zu lagern. Dieser Lagerungsabschnitt des Lampenschafts ist eine Schwachstelle gegenüber mechanischen Spannungen, beispielsweise infolge einer Schwingung beispielsweise infolge eines Stoßes. Daher kann ein Stoß mittelbar oder unmittelbar zu einem Bruch bzw. Versagen des Lampenkörpers führen
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lagerungselement vorzusehen, das auch bei betragsmäßig großen Stößen und/oder Schwingungen zwischen einem Elektrodenstab und einem Lampenschaft ein mechanisches Versagen verhindert.
-
Diese Aufgabe wird bezüglich des Lagerungselements durch die Merkmale des Anspruchs 1, bezüglich der Lampe durch die Merkmale des Anspruchs 11, bezüglich des Herstellungsverfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 12 und bezüglich der Verwendung durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
-
Indem die Umhüllung zumindest eine flächig ausgebildete Schicht aufweist, wird eine Stoßenergie flächig auf den Lampenschaft übertragen, sodass eine aufgebrachte lokale Spannung unter einer Grenzspannung bleibt. Die flächig ausgebildete Schicht kann eine Drahtwendel sein, deren Windungen eng gewunden sind, sodass eine leicht durchmesser-anpassbare und dennoch flächig wirkende Schicht gebildet wird. Dabei kann der Draht zumindest abschnittsweise einen runden, unrunden, dreieckigen, mehreckigen, abgeplatteten, und/oder freiförmigen Querschnitt aufweisen, um eine vorteilhafte Kraftverteilung zu erzielen. Weiters kann die Umhüllung zumindest eine Folienschicht aufweisen, welche leicht zu wickeln ist. Dabei werden biegesteife Folien aus Steifigkeitsgründen bevorzugt, mithin kann eine Folie ein biegesteifes flächiges Halbzeug, wie ein Band oder ein blech-artiges Ausgangsteil, sein. Die Umhüllung kann eine Manschette sein, also ein länglicher Hohlkörper, wie eine Hülse, ein Rohr, ein Zylinder, ein im Querschnitt polygonales dick- und/oder dünn-wandiges Element und dergleichen.
-
Die Umhüllung enthält wegen der Bearbeitbarkeit einerseits und der Temperaturbeständigkeit für den Einsatz in einer Entladungslampe andererseits vorzugsweise ein metallisches Material oder sie besteht daraus, wobei hochtemperaturbeständige Werkstoffe, wie Wolfram und/oder Molybdän und/oder eine Legierung damit bevorzugt werden.
-
Das Lagerungselement kann zwischen dem Elektrodenstab und der Umhüllung eine (weitere) Drahtwendel aufweisen, um den Elektrodenstab elastisch zu lagern. Sind sowohl zwischen dem Elektrodenstab und der Umhüllung als auch als die Umhüllung je eine Drahtwendel vorgesehen, ist es bevorzugt, wenn die beiden Drahtwendel nicht zueinander verklemmbar angeordnet und/oder konfiguriert sind, beispielsweise indem sie eine zueinander (deutlich) unterschiedliche Steigung und/oder einen zueinander unterschiedlichen Drehsinn und/oder einen zueinander unterschiedliche Drahtdurchmesser aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann eine bevorzugt biegesteife Folienschicht zwischengefügt werden. Für den Draht der inneren Drahtwendel gilt ebenfalls das Vorbeschriebene. Auch unabhängig beanspruchbar ist, dass die innere bzw. nicht-äußere Drahtwendel einerseits einen kreisförmigen und/oder elektrodenstab-angepassten Querschnitt und/oder andererseits zum in hohem Maße federnden Lagern des Elektrodenstabs zumindest axial abschnittsweise einen polygonalen Querschnitt aufweisen kann.
-
Beispielsweise um eine Gasströmung, wie eine Konvektion und/oder eine Überdruckströmung, zu ermöglichen, kann in der flächigen Schicht zumindest eine Öffnung, wie ein Durchgriff, ein Schlitz, ein Loch oder dergleichen, vorgesehen sein. Bevorzugt kann die flächige Schicht eine Vielzahl solcher Öffnungen aufweisen.
-
Wenn die Umhüllung zwei Schichten umfasst, kann deren Erstreckung längs entlang der Längsachse und/oder deren Erstreckung herum um die Längsachse zumindest hinsichtlich eines Abstands zwischen den Schichten und/oder zumindest hinsichtlich einer Dicke zumindest einer Schicht periodisch und/oder aperiodisch variieren. Mit anderen Worten: wenn zwei Umhüllungsschichten vorgesehen sind, kann eine periodische und/oder aperiodische geometrische Variation vorgesehen werden. Hierdurch kann eine Kraftübertragung zwischen dem Elektrodenstab und dem Lampenschaft nochmals elastischer werden.
-
Wenn die erfindungsgemäße Lampe das vorbeschriebene erfindungsgemäße Lagerungselement zum Lagern zwischen dem Elektrodenstab und dem Lampenschaft aufweist, realisiert sie die Vorteile des jeweiligen Lagerungselements. Die Lampe kann eine Entladungslampe, insbesondere eine Xenon-Entladungslampe sein.
-
Wenn ein bereitgestellter Elektrodenstab durch zumindest eine flächig ausgebildete Schicht umhüllt wird, ergeben sich ebenfalls die vorstehenden Vorteile. Die Umhüllung kann die vorbeschriebenen Merkmale aufweisen. Vorher kann eine Drahtwendel an dem Elektrodenstab angebracht werden, sodass sich eine Drahtwendel mit den vorstehenden Eigenschaften, Weiterbildungen und Vorteilen zwischen dem Elektrodenstab und der Umhüllung ergibt. Schließlich kann der Durchmesser eines mit dem Elektrodenstab bereitgestellten Lampenschafts (bis) zur Anlage an die Umhüllung verringert werden, beispielsweise durch Einbringen einer Einschnürung und/oder beispielsweise im Stufenschmelzverfahren.
-
Wenn eine flächige Umhüllung zum Lagern des Elektrodenstabs in dem Lampenschaft verwendet wird, ergeben sich ebenfalls die vorstehenden Vorteile.
-
Mit anderen Worten: Eine den Elektrodenstab umgebende Umhüllung, insbesondere eine die den Elektrodenstab umgebende Drahtwendel umgebende Umhüllung, kann im Bereich des Lagerungsabschnitts angeordnet sein. Diese Umhüllung kann als ein Puffer zwischen dem Elektrodenstab und dem Lampenschaft wirken. Diese flächige Umhüllung kann auch die induzierte Stoßspannung in den gläsernen Lampenschaft über eine größere Fläche verteilen, insbesondere da die Kontaktoberfläche der flächigen Umhüllung zum Lampenschaft größer als die Kontaktoberfläche der zwischengefügten Drahtwendel zum Lampenschaft ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Umhüllung (entsprechend einem dickeren Elektrodenstab) den Durchmesser der Lagerung vergrößert, sodass der Lampenschaft im Bereich der Lagerung einen größeren Durchmesser erhält, wodurch die Festigkeit steigt. Durch das erfindungsgemäße Lagerungselement wird insgesamt eine Lampe erhalten, die gegenüber Stößen und Schwingungen unempfindlicher ist. Dies hat neben einer erhöhten Haltbarkeit sekundäre Vorteile, wie reduzierte Verpackungs- und Transportkosten.
-
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
- 1 im Schnitt eine Lampe mit einem einen Elektrodenstab in einer Einschnürung eines Lampenschafts lagernden Lagerungselement gemäß dem Stand der Technik,
- 2 im Schnitt eine Lampe mit einem einen Elektrodenstab in einer Einschnürung eines Lampenschafts lagernden Lagerungselement gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 3 in einer Seitenansicht einen Elektrodenstab mit Anodenkörper, erfindungsgemäßem Lagerungselement und Lampenschaft,
- 4 in einer perspektivischen Ansicht die Lampe der 2,
- 5 in einer Seitenansicht ein Lagerungselement und einen Satz Drahtwendel,
- 6 im Schnitt einen Teil einer Lampe mit einem einen Elektrodenstab in einer Einschnürung eines Lampenschafts lagernden Lagerungselement gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
- 7 in perspektivischer Draufsicht einen Messaufbau zum Prüfen einer Stoßbelastung,
- 8 einen Messschrieb einer mit dem Aufbau der 7 gemessenen Beschleunigung über der Zeit mit und ohne erfindungsgemäßem Lagerungselement, und
- 9 ein Ausfalldiagramm einer Messreihe mit und ohne erfindungsgemäßem Lagerungselement.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Gleiche Elemente sind über die Figuren und Ausführungsformen hinweg mit denselben Merkmalen versehen. Auf eine erneute Beschreibung gleicher Merkmale wird größtenteils verzichtet. Merkmale der einen Ausführungsform können auch in der anderen Ausführungsform enthalten sein, sie sind also untereinander auch auszugsweise austauschbar.
-
Die 1 zeigt eine Drahtwendel 1 gemäß dem Stand der Technik, welcher elastisch lagernd zwischen einen Elektrodenstab 2 und einen Lampenschaft 4 bzw. eine Einschnürung 6 des Lampenschafts 4 zwischengefügt ist. Eine Stoßkraft 8, die eine Trägheitskraft sein kann, wird in radialer Richtung unelastisch zwischen den geklemmten Elementen übertragen.
-
Demgegenüber zeigt die 2 zusätzlich ein erfindungsgemäßes Lagerungselement 10, das vorliegend aus einer einzelnen flächigen Schicht 12 gebildet wird. Das Lagerungselement 10 verteilt die Stoßkraft 8 großflächig in einen Stoßkräftebereich 14 wie gezeigt.
-
Die 3 und 4 zeigen zwei unterschiedliche Zustände während eines Herstellungsverfahrens zum Erhalt einer Lampe 16, die eine Xenon-Entladungslampe ist. In dem Zustand der 3 ist der Elektrodenstab 2 bereitgestellt, der vorliegend bodenseitig (nicht dargestellt) mit dem Lampenschaft 4 fest verbunden ist. Der Elektrodenstab 2 misst bspw. 5,5mm im Durchmesser. An dem Elektrodenstab 2 ist endseitig ein Anodenkörper 18 angebracht, der bspw. 500g schwer sein kann. Der Elektrodenstab 2 ist zwischen dem Anodenkörper 18 und dem (nicht dargestellten) bodenseitigen Ende mit einer dreiteiligen Drahtwendel 20 umgeben, welche in der 5 detailliert gezeigt wird. Die dreiteilige Drahtwendel 20 umfasst axial außen je eine Positionierwendel 22 mit auskragendem Ende 24 und axial mittig eine Federungswendel 26. Die Federungswendel 26 umgibt radial den Elektrodenstab 2, und eine als flächige Schicht ausgebildete Umhüllung 28 des Lagerungselements 10 umgibt radial die Federungswendel 26. Die Positionierwendel 22 positionieren bzw. fixieren die Federungswendel 26 relativ zum Elektrodenstab 2, und sie positionieren die Umhüllung 28 axial etwa gleich mittels der auskragenden Enden 24 und können so ein Verrutschen der Federungswendel, sowie bevorzugt auch der Umhüllung, im Rahmen des Fertigungsprozesses verhindern. Durch die Positionierung wird erreicht, dass die Federungswendel 26 und die Umhüllung 28 bezüglich ihrer axialen Position entlang des Elektrodenstabs 2 in einem offenen Ende 30 des Lampenschafts 4 angeordnet sind bzw. vorliegen (Zustand der 3). Danach wird der Lampenschaft 4 mittels Stufenschmelzens mit einem Lampenkörper 32 verbunden, wobei im Bereich der Stufenschmelzung eine umlaufende Einschnürung 6 ausgebildet wird, welche die Umhüllung 28 radial außen bevorzugt eng umgibt. Die Einschnürung 6 (auch das Entladungsgefäß bzw. der Lampenkörper 32, soweit davon der Elektrodenstab 2 abgestützt wird) gilt hier als Teil des Lampenschafts 4. Im Ergebnis wird eine stoßunempfindlichere Lagerung des Elektrodenstabs 2 in dem Lampenschaft 4 erhalten.
-
Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hierbei umfasst die Umhüllung 28 drei konzentrisch angeordnete flächige Schichten. Diese sind radial innen und radial außen je eine als zylindrische Hülse gebildete zylindrische Manschette 36, sowie radial mittig eine zylindrisch-gewellte Manschette 38. Daraus folgt, dass ein jeweiliger Abstand zwischen der zylindrisch-gewellten Manschette 38 und jeder der zylindrischen Manschetten 36 entlang des Elektrodenstabs 2 variiert.
-
Die 7 bis 9 zeigen eine Versuchsreihe zur Ausführungsform der 2 bis 5. Ein in der 7 gezeigter Versuchsaufbau umfasst einen antreibbar verlagerbaren bzw. stoßbaren und/oder stoßausführbaren Halter 40, der in einer beispielhaft angedeuteten Antriebsrichtung 42 eine Stoßbeschleunigung auf die im Halter 40 eingespannte Lampe 16 aufzubringen vermag. Der gemessene Belastungsfall ist also ein einachsicher Stoß. Beschleunigungssensoren 44 am Halter 40 und am Lampenkörper 32 messen die Stoßreaktion. Die 8 zeigt einen Verlauf zweier gemessener Beschleunigungswerte g über der Zeit t. Die punktierte Linie zeigt einen Beschleunigungsverlauf ohne erfindungsgemäßes Lagerungselement 10, und die Volllinie zeigt einen Beschleunigungsverlauf mit erfindungsgemäßem Lagerungselement 10 mit flächiger Schicht an. Dabei fällt auf, dass die punktierte Linie nach einem Spitzenwert einer dem Stoß entsprechenden Halbschwingung 46 mehrere hochfrequente Ereignisse 48 mit höchsten Beschleunigungsbeträgen aufweist, welche durch das erfindungsgemäße Lagerungselement 10 mit flächiger Schicht bedingt in dem mit der Volllinie aufgetragenen Versuch nicht oder nur mit deutlich reduzierten Beträgen auftreten. Diese Ereignisse 48 entsprechen einem zumindest teilweise unelastischen Anstoßen des Elektrodenstabs 2 an den Lampenschaft 4.
-
Das Ergebnis einer beispielhaften Messreihe mit und ohne erfindungsgemäßem Lagerungselement 10 mit flächiger Schicht ist in der 9 dargestellt. Die Höhe der Rechtecke zeigt die Zahl n der bei der jeweiligen Beschleunigung g (beispielsweise der Höchstwert in der jeweiligen Halbschwingung 46) beispielsweise durch einen Riss im jeweiligen Lampenschaft 2 ausgefallenen Lampen 16. Dabei entsprechen die Rechtecke mit dünner Linie jeweiligen Versuchen ohne erfindungsgemäßes Lagerungselement 10 (d.h. Versuche mit einem Lagerungselement gemäß dem Stand der Technik), und entsprechen die Rechtecke mit dicker Linie jeweiligen Versuchen mit erfindungsgemäßem Lagerungselement 10 mit flächiger Schicht. Die 9 zeigt also, dass das erfindungsgemäße Lagerungselement 10 mit flächiger Schicht die Stoßempfindlichkeit der Lampe 16 verringert, indem der Stoß des Elektrodenstabs 2 an den Lampenschaft 4 großflächig verteilt und dadurch lokal betragsmäßig deutlich reduziert, d.h. gedämpft wird.
-
Offenbart wird also, zwischen einem Elektrodenstab 2 und einen Lampenschaft 4 ein Lagerungselement 10 mit einer flächig ausgebildeten Umhüllung 28 vorzusehen, um lokale Spannungsspitzen bei einem Stoß zu verringern.
-
Bezugszeichenliste
-
| Drahtwendel |
1 |
| Elektrodenstab |
2 |
| Lampenschaft |
4 |
| Einschnürung |
6 |
| Stoßkraft |
8 |
| Lagerungselement |
10 |
| flächige Schicht |
12 |
| Stoßkräftebereich |
14 |
| Lampe |
16 |
| Anodenkörper |
18 |
| dreiteilige Drahtwendel |
20 |
| Positionierwendel |
22 |
| auskragendes Ende |
24 |
| Federungswendel |
26 |
| Umhüllung |
28 |
| offenes Ende |
30 |
| Lampenkörper |
32 |
| zylindrische Manschette |
36 |
| zylindrisch-gewellte Manschette |
38 |
| Halter |
40 |
| Antriebsrichtung |
42 |
| Beschleunigungssensor |
44 |
| Halbschwingung |
46 |
| Ereignis |
48 |
| Beschleunigung |
g |
| Anzahl |
n |
| Zeit |
t |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009019526 A1 [0002]
