DE2817189A1 - Elektrische gluehlampe - Google Patents

Description

PHN 8786

3.11.1977 DEEN/WR/Rood

kV. Philips' ö!cG;;a.._;1.i., :...,._■,., =_t .,,,u^m

Elektrische Glühlampe.

Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe

mit einem rohrförmigen Lampenkolben, in dem eine Glühwendel axial ausgespannt ist, die zwischen ihren Enden von mindestens einem aus Draht gebildeten Träger unterstützt ist, der einen spiralförmigen Teil aufweist, der aussen mit dem Lampenkolben in Berührung ist und innen in einen schraubenlinienförmig gewickelten Teil übergeht, der die Glühwendel trägt.

Eine derartige Lampe is aus der US-PS 3 168 bekannt. Dabei besteht die Glühwendel über ihre ganze Länge aus einfach schraubenlinienförmig gewickeltem Draht. Um zu vermeiden, dass sich der zwischen den Enden der Glühwendel angeordnete Träger verschiebt, sind einige Windungen des schraubenlinienförmig gewickelten Teils des

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Trägers zwischen den lbindungen der Glühwendel verlegt und läuft dieser Teil in weitere Windungen aus, die mit entgegengesetzter Steigung um die Windungen der Glühwendel und die erstgenannten Windungen des Trägers verlegt sind. Um Glühwendel mit derartigen Trägern versehen zu können, werden ■ jedoch komplizierte Geräte benötigt.

Bei Doppelwendel-Glühkörpern verursacht die' Verwendung derartiger Träger eine grosse Streuung in der Lebensdauer der Lampen. Wird durch einen Träger ein etwas grösserer oder kleinerer Teil des Glühkörpers kurzgeschlossen, so verursacht dies eine viel höhere oder niedrigere Belastung der Wendel und dadurch eine höhere oder niedrigere Betriebstemperatur.

Ausserdem ist bei Doppelwendeln die Steigung der Sekundärwindungen meist grosser als die der Einfachglühwendel, so dass der Träger aus bedeutend dickerem und dadurch schwererem Draht hergestellt werden muss, um einen gut fixierten Träger zu erhalten.

Bei'Lampen mit einem regenerativem Zyklus, wie Wolfram-Halogen-Zykluslampen,·ist es nachteilig, grosse Metallmengen (Wolfram) bei verhältnismässig niedriger Temperatur in der Lampe zu besitzen. Dieses Metall wird dabei zur Glühwendel befördert und dann an heissen Stellen abgelagert. Dadurch besteht die Möglichkeit des Entstehens von Dendriten, welche die Windungen der Glühwendel kurzschliessen und eine Verkürzung der Lebensdauer verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lampen

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mit einem einfachen und stabilen Doppelwendel und Trägeraufbau zu schaffen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei Lampen der eingangs erwähnten Art dadurch erfüllt, dass die Glühwendel Doppelwendelteile aufweist, die durch einen Einfachwendelteil miteinander verbunden sind, wobei der Innendurchmesser der Sekundärwindungen der Doppelwendelteile dem Innendurchmesser des Einfachwendelteils entspricht und dass der schraublinienförmig gewickelte Teil des Trägers die Glühwendel auf dem Einfachwendelteil umgibt.

Da ein Einfachwendelteil Windungen aus einfachschraubenlinienförmig gewickeltem Draht aufweist, ist der Aussendurchmesser d nes derartigen Teiles gleich dem Innendurchmesser (D) plus zweimal der Drahtdicke (d).

Die Doppelwendelteile dagegen bestehen aus schraubenlinienförmig gewickeltem Draht, der nochmals schraubenlinienförmig gewickelt ist. Der Aussendurchmesser dieser Teile ist daher gleich dem Innendurchmesser des Glühkörpers (d) plus zweimal dem Innendurchmesser (D ) der Primärwindungen plus viermal der Dicke (d) des benutzten Drahtes. Die Aussendurchmesser eines Einfachwendelteils und eines Doppelwendelteils verhalten sich also wie
(D + 2d) : (D + 2D + kd).

Die grossere Aussenabmessung der Doppelwendelteile verhindert bei erfindungsgemässen Lampen ohne zusätzliche Massnahmen, dass sich ein Träger, der einen Einfachwendelteil umschliesst, über einen Doppelwendelteil

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schiebt, dadurch einen für Lichtemission bestimmten Teil kurzschliesst unddamit den Glühkörper überlastet. Die Glühwendel selbst kann den Träger daher gegen Axialver-• Schiebung sichern.
Da die vom Träger kurzgeschlossenen Windungen

geringe Masse besitzen und für den Träger kein zusätzlich , dicker Draht benötigt wird, ist die Metallmenge die beim Stromdurchfluss nicht zum Glühen gebracht wird, verhältnismässig gering und ihre Temperatur verhältnismässig hoch.

Einem unerwünschten Stofftransport in einer Zykluslampe wird dadurch wirksam begegnet.

Der erfindungsgemässe Aufbau lässt sich auf einfache;und reproduzierbare Weise verwirklichen und übt einen sehr vorteilhaften Einfluss auf die Streuung in der Lebensdauer der Lampen aus.

Im allgemeinen besitzt ein Einfachwendelteil mindestens zwei Windungen, vorzugsweise mindestens drei. Für das Wesen der Erfindung ist es unwichtig, ob ein Einfachwendelteil die gleiche Steigung wie ein Doppelwendelteil aufweist oder eine abweichende Steigung hat. Aus herstellungstechnischen Gründen wird jedoch eine gleiche Steigung bevorzugt. Der schraubenlinienförmig gewickelte Teil eines Trägers hat in der Regel eine vom Einfachwendelteil abweichende, vorzugsweise geringere Steigung.

Es sei bemerkt, dass aus der US-PS 3 286 116 eine Glühlampe mit einer Glühwendel bekannt ist, die aus zwei Zweifachwendelteilen besteht, die durch einen Einfachwendelteil miteinander verbunden sind. Der Glühkörper ist auf dem Einfachwendelteil unterstützt.

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Die Glühwendel und der Träger dieser bekannten Lampe unterscheiden sich jedoch wesentlich von denen der erfindungsgemässen Lampe. Bei der bekannten Lampe weist der Einfachwendelteil nämlich einen viel geringeren Innendurchmesser auf als der Doppelwendelteil (die herstellungstechnischen )x davon werden weiter unten erläutert), während der Träger aus zwei parallelen, an beiden Seiten der Glühwendel angeordneten Drahtteilen besteht, die quer zur Achse der Glühwendel verlaufen und zusammen von einem dritten Draht umwickelt sind. Für eine wirksame Funktion dieses Trägers als Stütze ist er an beiden Enden in die Wand des Lampenkolbens eingeschmolzen und fixiert. Sollte dies nicht der Fall sein, so würde der Träger kippen (sich schräg zur Achse der Glühwendel aufstellen), wodurch die Unterstützung der Glühwendel verloren gehen würde.

Der bekannte Träger lässt sich nicht nur schwer an automatisierten Maschinen herstellen, sondern der Träger erfordert weiterhin noch eine Verankerung in der Wand d5S Lampenkolbens.

Die Herstellung des erfindungsgemässen Aufbaus ist bedeutend einfacher als die der bekannten Lampe.

Bei erfindungsgemässen Lampen wird von einem (beispielsweise Wolfram-)Draht ausgegangen, der um einen Primärdorn aus beispielsweise Molybdän mit einem Durchmesser D gewickelt wird. Nach dem Herstellen einer vorausgewahlten Anzahl (primärer) Windungen wird der Wickeldraht

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ΐη Längsrichtung längs des Bornes geführt, wonach wiederum eine Anzahl (primärer) Windungen um den Dorn verlegt wird. Das gewonnene Produkt wird darauf um einen zweiten Sekundärdorn mit Durchmesser D gewickelt. Dabei werden zunächst Windungen aus dem mit Draht umwickelten Primärdorn, anschlieseend Windungen aus dem Primärdorn, in dessen Längsrichtung Draht verläuft, und schliesslich wiederum Windungen aus mit Draht umwickeltem Primärdorn hergestellt. Um den mittleren Teil des gewonnen Produkts "wird jetzt ein Drahtträger gewickelt. Nachdem die beiden Dorne weggeätzt worden sind, wird eine Glühwendel einer erfindungsgemässen Lampe erhalten, wobei der Drahtträger den Einfachwendelteil mit geringem Spielraum umschliesst. Bei der Herstellung des aus der US-PS 3 286 bekannten Glühkörpers wird dagegen so verfahren, dass ein Draht ununterbrochen um einen Primärdorn mit Durchmesser D gewickelt wird. Der erhaltene gewickelte Draht muss örtlich mit dem Träger versehen werden und an beiden Seiten dieses Trägers zur Bildung der Zweifachwendelteile schraubenlinienförmig gewickelt werden. Da der Einfachwendelteil des Glühkörpers mit den ZweifachwendeIteilen koaxial, ist, kann bei der Bildung der Zweifachwendelteile eine Sekundärdorn nicht benutzt werden, oder es müsste der Glühkörper nach dem Entfernen der Dorne zum Erhalten der endgültigen Geometrie verformt werden. Ob der Träger auf dem Glühkörper angebracht wird, während der Primärdorn noch vorhanden ist, oder nachdem er bereits entfernt worden ist, ist nicht wichtig. In beiden Fällen muss ein Gegenstand bearbeitet werden, der (primärdorne sind äusserst dünn) mechanisch sehr schwach und daher wenig formfest ist.

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Die Herstellung dieses bekannten Glühkörpers ist daher -schwierig mechanisierbar«

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Lampe wird nunmehr im Yergleich zu einer bekannten Glühwendel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemässe Glühwendel,

Fig. 2 ein Zwischenprodukt für die Glühwendel nach Fig. 1,
Fig. 3'schematisch eine bekannte Glühwendel,

Fig. h ein Zwischenprodukt für die Glühwendel nach Fig. 3»

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Glühwendel nach Fig. 3,
1j5 Fig. 6 eine erf indungsgemäs se Glühlampe.

In Fig. 1 sind zwei Doppelwendelteile mit 1

bezeichnet. Sie sind über einen Einfaohwendelteil 2 miteinander verbunden. Mit gestrichelten Linien sind die Konturen des bereits weggeätzten Sekundärdomes 3 bezeichnet. Fig. zeigt einen Primärdorn k, auf dem zunächst eine Anzahl Glühdrahtwindungen 5 angebracht sind, wonach der Draht 6 in Längsrichtung längs des Dornes k geführt ist und wiederum Windungen 5 hergestellt sind. Die Teile 5 ergeben nach dem Wickeln um den Dorn 3 in Fig. 1 und dem Wegätzen der Dorne (3 und 4) die Teile 1 in Fig. 1, während aus dem Teil 6 der Fig. 2 der Wendelteil 2 nach Fig. 1 entsteht. In Fig. 3 sind mit 11 die Doppelwendelteile des aus der US-PS 3 286 116 bekannten Glühkörpers bezeichnet. 12 ist der Einfachwendelteil. Fig. k zeigt den mit Glühdraht 15

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umwickelten Primärdorn 14, aus dem der Glühkörper nach. Fig. 3 hergestellt ist. Fig. 5 veranschaulicht, dass die Doppelwendelteile 11 nicht auf einen Sekundärdorn mit Durchmesser D gewickelt werden können, oder die Glühwendel müsste nach dem Wickeln auf einem Sekundärdorn und nach dem Entfernen der Dorne zum Erhalten der Konfiguration nach. Fig. 3 deformiert werden.

Bei erfxndungsgemässen Lampen wird der Träger auf dem Teil 2 (Fig. 1) und bei den Lampen nach der - US-PS'auf dem Teil 12 (Fig. 3) angeordnet.

Die Fig. 1 und 3 zeigen klar die wesentlichen Unterschiede zwischen der Glühwendel nach der Erfindung und der bekannten Glühwendel. In Fig. 1 weist der Einfachwendelteil 2 den gleichen Innendurchmesser D auf wie die Windungen der Doppelwendelteile 1. In Fig. 3 weist der Einfachwendelteil 12 den Durchmesser D des Primärdornes \h

als Innendurchmesser auf, während die Doppelwendelteile einen Innendurchmesser D aufweisen.

Nach der erwähnten US-Patentschrift wird auf dem " Teil 12 ein Träger angeordnet. Dazu wird der erwähnte spezielle Träger benutzt, weil ein um den Teil 12 gewickelter Träger kaum ohne Beschädigung des Glühkörpers herstellbar ist.

In Fig. 1 dagegen kann leicht machinell ein Träger um den Teil 2 angebracht werden, während die Dorne 3 und h noch vorhanden sind und der Einheit eine hohe Stärke und Formfestigkeit geben. Eine Deformierung der

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Glühwendel wird dabei vermieden. Werden anschliessend die Dorne weggeätzt, so umschliesst der Träger die Glühwendel konzentrisch mit geringem Spielraum und ist eine gute Positionierung der Glühwendel im Lampenkolben gewährleistet.

Fig. 6 zeigt eine Lampe mit einem rohrförmigen Lampenkolben 20, der an den Enden mit Quetschungen 21 abgeschlossen ist, in die Molybdänfolien 22 aufgenommen sind, an die einerseits ein externer Stromleiter 23 und zum andern innere Stromleiter 2h angeschweisst sind. Im Lampenkolben befindet sich koaxial eL ne Glühwendel mit Doppelwendelteilen 31 und in Fig. 6 kaum sichtbaren Einfachwendelteilen, welche die Doppelwendelteile 31 verbinden . Auf den Einfachwendelteilen sind Träger 32 und 35 angeordnet. Im Falle des

'15 Trägers 32 ist der Einfachwendelteil in der Zeichnung ganz dem Auge entzogen. Der Träger 32 hat einen Teil 33 aus spiralförmig gewickeltem Draht, der in einen schraubenlinienförmig gewickelten Teil "}>h übergeht, dessen Windungen aneinander liegen. Der schraubenlinienförmig gewickelte Teil 3? des Trägers 35 hat dagegen eine grössere Steigung als der entsprechende Teil 3^- des Trägers 32, aber eine geringere Steigung als die der Glühwendel.

Die erfindungsgemässen Lampen können als Infrarotstrahler, Flutlichtlampen u.dgl. ausgeführt werden, möglicherweise mit einer regenerativen Gasfüllung. BEISPIEL;

Ein rohrförmiger Quarzglaslampenkolben mit einem

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Innendurchmesser von 8 mm und einem Inhalt von 3s5 ^cm hat eine Gasfüllung von 1,5 atm. (99 > 8 Volumen °/o Argon 0,2Volumen 56 CHpBr_). Im Lampenkolben ist eine Glühwendel axial ausgespannt, die aus Wolframdraht mit einem Durchmesser von 120 /um gebildet ist. Die Glühwendel besitzt Einfachwendelteile mit einem Innendurchmesser von 625 /*ub und Doppelwendelteile mit gleichem Innendurchmesser. Die Primärwindungen der Doppelwendelteile haben einen Innendurchmesser von 184/um.

Die Steigung der Einfachwendel- und der Doppelwendelteile beträgt 0,68 mm. Die Glühwendel hat zunächst 8 Doppelwendelwindungen, darauf 3»5 Einfach-, 20 Doppel-, 3,5 Einfach-, 20 Doppel-, 3,5 Einfach-, 20 Doppel-, 3>5 Einfach- und 8 Doppelwindungen.

Auf den Einfachwendelteilen sind Träger aus Wolframdraht mit 250 /um Durchmesser angeordnet, die aus einem schraubenlinienförmig gewickelten Teil mit 5 Windungen, Steigung 25O /um, bestehen, der in einen zum Kolben hin spiralförmigen Teil übergeht. Die Lampe nimmt im Betrieb bei 225 Volt eine Leistung von 5OO Watt auf.

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Claims (3)

PHN 8786 3.11.1977 . PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrische Lampe mit einem rohrförmigen Lampenkolben, in dem eine Glühwendel axial angeordnet ist, die zwischen ihren Enden von mindestens einem aus Draht gebildeten Träger unterstützt ist, der einen spiral- · förmigen Teil aufweist, der ausseh mit dem Lampenkolben

in Berührung ist und innen in einem schraubenlinienförmig gewickelten Teil übergeht, der die Glühwendel trägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühwendel Doppelwendelteile (1; 3ΐ) aufweist, die durch einen Einfachwendelteil .10 (2) miteinander verbunden sind, wobei der Innendurchmesser (i) der Sekundärwindungen der Doppelwendelteile dem Innendurchmesser der Windungen des Einfachwendelteiles entspricht und dass der schraubenlinienförmige gewickelte Teil (3^; 37) des Trägers (32, 35) die Glühwendel auf dem Einfachwendelteil umgibt.

2. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfachwendelteil (2) die gleiche Steigung wie die Doppelwendelteile (1; 3f) aufweist.

3. Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfachwendelteil (2) eine grössere Steigung wie der schraubenlinienförmig gewickelte Teil (3k; 37) des darauf angeordneten Trägers (32; 35) besitzt.

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