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WO1996024157A1 - Elektrische glühlampe und verfahren zur herstellung einer elektrischen glühlampe - Google Patents

Elektrische glühlampe und verfahren zur herstellung einer elektrischen glühlampe Download PDF

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WO1996024157A1
WO1996024157A1 PCT/DE1996/000100 DE9600100W WO9624157A1 WO 1996024157 A1 WO1996024157 A1 WO 1996024157A1 DE 9600100 W DE9600100 W DE 9600100W WO 9624157 A1 WO9624157 A1 WO 9624157A1
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WO
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power supply
tungsten
lamp
incandescent
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Inventor
Rolf Minder
Rüdiger Klam
Rolf Kiesel
Original Assignee
Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K3/00—Apparatus or processes adapted to the manufacture, installing, removal, or maintenance of incandescent lamps or parts thereof
    • H01K3/06—Attaching of incandescent bodies to mount
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/16—Electric connection thereto

Definitions

  • the invention relates to an electric incandescent lamp and a method for producing an electric incandescent lamp according to the preamble of claim 1.
  • Such an incandescent lamp is disclosed, for example, in German published patent application DE 31 41 330.
  • the incandescent lamp described in this publication has an incandescent filament made of tungsten, the simply coiled ends of which are hard-soldered to a power supply line, preferably made of molybdenum.
  • a power supply line preferably made of molybdenum.
  • the power supply lines are melted at their ends by means of a soldering electrode, so that the melt runs between the turns of the single-ended filament ends. After the melt has solidified, the incandescent filament and the power supply lines are reliably connected to one another.
  • the electric light bulbs according to the invention have tungsten filaments with uncoiled ends, each of which is welded or soldered to the melted and re-solidified end of a power supply.
  • the power supplies consist of a metal that has a lower melting temperature than the tungsten of the filament. This ensures that only the metal of the power supply melts when welding the end of the filament and the power supply.
  • the tungsten of the filament does not melt and does not recrystallize during the welding or soldering process.
  • the power supply lines for the incandescent filament preferably consist of mol b-dän, which is particularly well suited for use in lamp bulbs made of quartz glass or for melting in lamp bulbs made of hard glass.
  • the ends of the power supply lines which are advantageously hook-shaped, are preferably locally heated and melted briefly by means of a LASER under a protective gas atmosphere.
  • the melt flows around the uncoiled incandescent and solidifies. After the melt has solidified, the filament ends are completely embedded in the metal of the power supply lines and the welding or soldering points between the filament and the power supply lines have no appreciable electrical contact resistance.
  • This type of filament holder is particularly well suited for low-wattage low-voltage incandescent lamps, in particular also for low-wattage low-voltage halogen incandescent lamps.
  • Figure 1 is a schematic representation of an incandescent lamp according to the preferred embodiment 2 shows a plan view of the power supply lines and filament (shown schematically) of the incandescent lamp according to the exemplary embodiment in FIG. 1 before the power supply lines are welded or soldered to the filament ends
  • FIG. 3 shows a side view of the hook-shaped bent end of a power supply with the glow coil end hooked or hooked into it (in a schematic representation)
  • the incandescent lamp according to the invention shown schematically in FIG. 1 is a low-wattage low-voltage halogen incandescent lamp which is used as a light source for headlights or tail lights of two-wheelers, such as, for. B. bicycle or moped is used.
  • the nominal voltage of the lamp is approximately 6 V and its electrical power consumption is less than 3 W.
  • This lamp has a lamp bulb 1 made of hard glass, in particular made of borosilicate glass, which is sealed gas-tight by means of a pinch seal. From the lamp bulb 1, two current leads 2, 3, which are melted down in a gas-tight manner in the pinch seal 1 a, are led out of molybdenum.
  • a single-coiled filament 4 made of tungsten with perpendicular ends to the lamp axis and uncoiled ends 4a, 4b.
  • the uncoiled filament ends 4a, 4b are each welded or soldered to the end 2a, 3a of the power supply lines 2, 3 protruding into the interior of the lamp bulb 1.
  • inert gas eg argon, krypton or xenon
  • a small amount of a halogen compound which is gaseous during lamp operation.
  • a lamp bulb 1 made of hard glass, a single-coiled tungsten filament 4 with uncoiled ends 4a, 4b and two current leads 2, 3 made of molybdenum wire are used.
  • One end 2 a, 3 a of the power supply lines 2, 3 is hook-shaped.
  • the diameter of the power supply lines 2, 3 is approximately 0.5 mm and the diameter of the tungsten wire of the filament is approximately 0.05 mm.
  • the angled sections 2a, 3a of the power supply ends have a length of approximately 0.5 mm to 1.0 mm.
  • the filament 4 with the current leads 2, 3 are fixed in a holding device (not shown) and aligned so that the filament ends 4a, 4b and the current leads 2, 3 intersect and the uncoiled ends 4a, 4b of the tungsten filament 4 into the hook-shaped Power supply ends 2a, 3a are hooked or hooked. Then the angled section of the hook-shaped ends 2a, 3a of the power supply lines 2, 3 is briefly heated to the melting point under a protective gas atmosphere with the aid of a LASER. The molybdenum melt flows around the uncoiled tungsten filament ends 4a, 4b and solidifies. After the melt solidifies, the coil ends 4a, 4b are completely embedded in the molybdenum of the current leads 2, 3. Thereafter, the incandescent filament 4 is inserted into the lamp bulb 1 and this is squeezed tightly in a known manner above the current leads 2, 3. The lamp bulb 1 is evacuated via a pump stem 5 and filled with inert gas.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment described in more detail above.
  • the manufacturing method according to the invention also works if the ends 2a, 3a of the power supply lines 2, 3 are not bent in a hook shape. It is already sufficient if the uncoiled filament ends 4a, 4b and the current leads 2, 3 are fixed and aligned in the holding device in such a way that they intersect.
  • the ends 2a, 3a of the power supply lines 2, 3 should each protrude about 0.5-1.0 mm beyond the respective spiral end 4a, 4b.
  • the protruding current supply ends 2a, 3a are then melted with the aid of a LASER under a protective gas atmosphere, so that the molybdenum melt wets and encloses the spiral ends 4a, 4b. After the melt solidifies, the coil ends 4a, 4b are largely embedded in the molybdenum of the current leads 2, 3.
  • the invention can also be applied to incandescent lamps with incandescent filaments oriented axially (lying in the lamp axis).
  • the lamp bulb 1 can also consist of quartz glass and be closed by means of a known molybdenum foil melting technique.
  • the invention can also be applied to incandescent lamps without halogen filling.
  • the power supply lines can also consist of a copper sheathed wire, nickel or iron wire.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Glühlampe, insbesondere eine kleinwattige Niedervolt-Glühlampe sowie ein Herstellungsverfahren für eine derartige Lampe. Die erfindungsgemäße Lampe besitzt eine Wolframwendel (4) mit ungewendelten Enden (4a, 4b), die jeweils mit einer Stromzuführung (2, 3) verschweißt oder verlötet sind. Die Stromzuführungen (2, 3) bestehen aus einem Metall, das eine tiefere Schmelztemperatur als Wolfram besitzt. Zum Verschweißen bzw. Verlöten der Glühwendel (4) mit den Stromzuführungen (2, 3) sind diese derart angeordnet, daß sich die ungewendelten Wendelenden (4a, 4b) und die vorzugsweise hakenförmigen Stromzuführungsenden (2a, 3a) kreuzen. Die Stromzuführungsenden (2a, 3a) werden mittels eines LASER's kurzzeitig auf den Schmelzpunkt erhitzt. Dabei fließt die Schmelze über das entsprechende Wendelende (4a, 4b), so daß dieses nach dem Erstarren der Schmelze in dem Metall der Stromzuführung eingebettet ist.

Description

Elektrische Glühlampe und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Glühlampe
Die Erfindung betrifft eine elektrische Glühlampe sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Glühlampe gemäß dem Oberbegriff des Pa¬ tentanspruchs 1.
Eine derartige Glühlampe ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungs- schrift DE 31 41 330 offenbart. Die in dieser Druckschrift beschriebene Glühlampe besitzt eine Glühwendel aus Wolfram, deren einfach gewendelte Enden mit jeweils einer, vorzugsweise aus Molybdän bestehenden Stromzu¬ führung hartverlötet sind. Zur Herstellung der Hartlötverbindung werden die Stromzuführungen an ihren Enden mittels einer Lötelektrode geschmol¬ zen, so daß die Schmelze zwischen die Windungen der einfach gewendelten Glühwendelenden läuft. Nach dem Erstarren der Schmelze sind die Glühwendel und die Stromzuführungen zuverlässig miteinander verbun¬ den. Nachteilig wirkt sich hier allerdings aus, daß die mit den Stromzufüh- rungen verschweißten Glühwendelenden gewendelt sind, da das Verlöten der gewendelten Glühwendelenden mit den Enden der Stromzuführungen zu einer unerwünschten Torsion der Glühwendel und damit zu Ungenauig- keiten bei der Positionierung der Glühwendel im Lampenkolben führen kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Glühlampe mit einer ver¬ besserten Glühwendelhalterung sowie ein Herstellungsverfahren für eine derartige Glühlampe bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkma¬ le des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die erfindungsgemäßen elektrischen Glühlampen besitzen Glühwendeln aus Wolfram mit ungewendelten Enden, die jeweils mit dem aufgeschmolzenen und wiedererstarrten Ende einer Stromzuführung verschweißt oder verlötet sind. Die Stromzuführungen bestehen aus einem Metall, das eine tiefere Schmelztemperatur als das Wolfram der Glühwendel aufweist. Dadurch wird gewährleistet, daß beim Verschweißen bzw. Verlöten von Glühwendel¬ ende und Stromzuführung nur das Metall der Stromzuführung schmilzt. Das Wolfram der Glühwendel hingegen schmilzt nicht und rekristallisiert auch nicht während des Schweiß- bzw. Lötvorganges. Da die mit den Stromzuführungen verschweißten oder verlöteten Enden der Glühwendel ungewendelt sind, kann durch den Schweiß- oder Lötvorgang keine Torsion der Glühwendel hervorgerufen werden, der zu Ungenauigkeiten bei der Positionierung der Glühwendel im Lampenkolben führen könnte. Die Stromzuführungen für die Glühwendel bestehen vorzugsweise aus Mol b- dän, das besonders gut für die Verwendung in aus Quarzglas bzw. für die Einschmelzung in aus Hartglas gefertigten Lampenkolben geeignet ist.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Glühlampe werden die vorteihaf- terweise hakenförmig gebogenen Enden der Stromzuführungen Vorzugs- weise mittels eines LASER's unter Schutzgasatmosphäre kurzzeitig lokal erhitzt und geschmolzen. Dabei fließt die Schmelze um die ungewendelten Glüh wendelenden und erstarrt. Nach dem Erstarren der Schmelze sind die Glühwendelenden vollständig in dem Metall der Stromzuführungen einge¬ bettet und die Schweiß- bzw. Lötstellen zwischen der Glühwendel und den Stromzuführungen besitzen keinen nennenswerten elektrischen Über¬ gangswiderstand. Diese Art der Wendelhalterung eignet sich besonders gut für kleinwattige Niedervolt-Glühlampen, insbesondere auch für kleinwatti¬ ge Niedervolt-Halogenglühlampen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs¬ beispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine schematische Darstellung einer Glühlampe gemäß des bevor¬ zugten Ausführungsbeispiels Figur 2 Eine Draufsicht auf Stromzuführungen und Glühwendel (schema¬ tisch dargestellt) der Glühlampe gemäß des Ausführungsbeispiels in Figur 1 vor dem Verschweißen bzw. Verlöten der Stromzufüh¬ rungen mit den Glühwendelenden
Figur 3 Eine Seitenansicht des hakenförmig gebogenen Endes einer Strom¬ zuführung mit dem darin eingehakten bzw. eingehängten Glüh¬ wendelende (in schematischer Darstellung)
Bei der in der Figur 1 schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Glüh¬ lampe handelt es sich um eine kleinwattige Niedervolt-Halogenglühlampe, die als Lichtquelle für Scheinwerfer oder Schlußlicht von Zweirädern, wie z. B. Fahrrad oder Mofa, verwendet wird. Die Nennspannung der Lampe beträgt ca. 6 V und ihre elektrische Leistungsaufnahme ist kleiner als 3 W. Diese Lampe besitzt einen Lampenkolben 1 aus Hartglas, insbesondere aus Borsilikatglas, der mittels einer Quetschdichtung la gasdicht verschlossen ist. Aus dem Lampenkolben 1 sind zwei gasdicht in der Quetschdichtung la eingeschmolzene, parallel verlaufende Stromzuführungen 2, 3 aus Molybdän herausgeführt. Innerhalb des Lampenkolbens 1 befindet sich eine einfach gewendelte, senkrecht zur Lampenachse ausgerichtete Glühwendel 4 aus Wolfram mit ungewendelten Enden 4a, 4b. Die ungewendelten Glühwendel¬ enden 4a, 4b sind jeweils dem in den Innenraum des Lampenkolbens 1 hin¬ einragenden Ende 2a, 3a der Stromzuführungen 2, 3 verschweißt oder verlö¬ tet. Im Innenraum des Lampenkolbens 1 befinden sich Inertgas (z. B. Argon, Krypton oder Xenon) und eine geringe Menge einer während des Lampen¬ betriebes gasförmigen Halogenverbindung.
Zur Herstellung der Halogen-Glühlampe gemäß des in der Figur 1 abgebil¬ deten Ausführungsbeispiels werden ein Lampenkolben 1 aus Hartglas, eine einfach gewendelte Wolframwendel 4 mit ungewendelten Enden 4a, 4b und zwei Stromzuführungen 2, 3 aus Molybdändraht verwendet. Jeweils ein En¬ de 2a, 3a der Stromzuführungen 2, 3 ist hakenförmig ausgebildet. Der Durchmesser der Stromzuführungen 2, 3 beträgt ca. 0,5 mm und der Durchmesser des Wol ramdrahtes der Glühwendel beträgt ca. 0,05 mm. Die abgewinkelten Abschnitte 2a, 3a der Stromzuführungsenden haben eine Länge von ungefähr 0,5 mm bis 1,0 mm. Zum Verschweißen bzw. Verlöten der Glühwendel 4 mit den Stromzuführungen 2, 3 werden diese in einer Haltevorrichtung (nicht abgebildet) fixiert und so ausgerichtet, daß sich die Glühwendelenden 4a, 4b und die Stromzuführungen 2, 3 kreuzen und die ungewendelten Enden 4a, 4b der Wolframwendel 4 in die hakenförmigen Stromzuführungsenden 2a, 3a eingehakt bzw. eingehängt sind. Danach wird der abgewinkelte Abschnitt der hakenförmigen Enden 2a, 3a der Stromzu¬ führungen 2, 3 unter Schutzgasatmosphäre mit Hilfe eines LASER's kurzzei¬ tig bis auf den Schmelzpunkt erhitzt. Dabei umfließt die Molybdänschmelze die ungewendelten Wolframwendelenden 4a, 4b und erstarrt. Nach dem Erstarren der Schmelze sind die Wendelenden 4a, 4b vollständig in dem Molybdän der Stromzuführungen 2, 3 eingebettet. Danach wird die Glühwendel 4 in den Lampenkolben 1 eingeführt und dieser über den Stromzuführungen 2, 3 in bekannter Weise dicht gequetscht. Über einen Pumpstengel 5 wird der Lampenkolben 1 evakuiert und mit Inertgas gefüllt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher beschriebene Aus¬ führungsbeispiel. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren funktioniert auch, wenn die Enden 2a, 3a der Stromzuführungen 2, 3 nicht hakenförmig gebogen sind. Es genügt bereits, wenn die ungewendelten Glühwendelen- den 4a, 4b und die Stromzuführungen 2, 3 derart in der Haltevorrichtung fixiert und ausgerichtet sind, daß sie sich kreuzen. Die Enden 2a, 3a der Stromzuführungen 2, 3 sollten dabei jeweils ca 0,5-1,0 mm über das betref¬ fende Wendelende 4a, 4b überstehen. Die überstehenden Stromzuführungs¬ enden 2a, 3a werden dann mit Hilfe eines LASER's unter Schutzgasatmo- Sphäre geschmolzen, so daß die Molybdänschmelze die Wendelenden 4a, 4b benetzt und umschließt. Nach dem Erstarren der Schmelze sind die Wendel¬ enden 4a, 4b weitgehend in dem Molybdän der Stromzuführungen 2, 3 ein¬ gebettet.
Die Erfindung kann auch auf Glühlampen mit axial (in der Lampenachse liegenden) ausgerichteten Glühwendeln angewandt werden. Ferner kann der Lampenkolben 1 auch aus Quarzglas bestehen und mittels einer bekann¬ ten Molybdänfolieneinschmelzungstechnik verschlossen sein. Außerdem kann die Erfindung auch auf Glühlampen ohne Halogenfüllung angewandt werden. In diesem Fall können die Stromzuführungen auch aus einem Kupfermanteldraht, Nickel- oder Eisendraht bestehen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Glühlampe mit einem Lampenkolben (1), in dem minde¬ stens eine Glühwendel (4) aus Wolfram angeordnet ist, wobei die En¬ den (4a, 4b) der Glühwendel (4) jeweils mit einer Stromzuführung (2, 3) verschweißt oder verlötet sind, und die Stromzuführungen (2, 3) aus einem Metall bestehen, das eine tiefere Schmelztemperatur als das
Wolfram der Glühwendel (4) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Glühwendel (4) un- gewendelte Enden (4a, 4b) besitzt, die jeweils mit dem geschmolzenen und wiedererstarrten Ende (2a, 3a) einer Stromzuführung (2, 3) ver- schweißt bzw. verlötet sind.
2. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen (2, 3) aus Molybdän bestehen.
3. Elektrische Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Glühwendel (4) einfach gewendelt ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Glühlampe gemäß des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellungsverfahren folgende Fertigungsschritte enthält:
- Bereitstellen zweier Stromzuführungsdrähte (2, 3), die aus einem Metall bestehen, das eine tiefere Schmelztemperatur als Wolfram besitzt,
- Bereitstellen einer Glühwendel (4) aus Wolfram mit ungewendelten Enden (4a, 4b),
- Ausrichten und Fixieren der Glühwendel (4) und der Stromzufüh¬ rungsdrähte (2, 3), so daß sich die ungewendelten Glühwendelenden (4a, 4b) und die Stromzuführungen (2, 3) kreuzen,
- Erhitzen der Stromzuführungsenden (2a, 3a), so daß das aufge- schmolzene Metall der Stromzuführungen (2, 3) um die ungewen¬ delten Glühwendelenden (4a, 4b) fließt, und anschließendes Erstar¬ renlassen der Metallschmelze.
5. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Glühlampe nach An¬ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Ende (2a, 3a) der Stromzuführungen (2, 3) hakenförmig gebogen ist und die Glühwendel (4) mit ihren ungewendelten Enden (4a, 4b) vor dem Erhitzen der Stromzuführungsenden (2a, 3a) in die hakenförmigen Stromzufüh¬ rungsenden (2a, 3a) eingehakt oder eingehängt wird.
6. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Glühlampe nach An¬ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hakenförmig umgebogenen Enden (2a, 3a) der Stromzuführungen (2, 3) mittels eines LASER's lokal erhitzt und geschmolzen werden.
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