DE3124261A1 - "elektrische gluehlampe" - Google Patents

Description

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PHN 9798 - ·· el* 16.2.1981.

Elektrische Glühlampe,

Die Erfindung betrifft eine elektrische Glühlampe mit einem rohrförmigen Lampenkolben, der an seinen Enden vakuumdicht um einen Stromzuführungsleiter eines in Längsrichtung im Lampenkolben ausgespannten Glühkörpers geschlossen ist, der eine Anzahl leuchtender Abschnitte aus schraubenlinienförmig gewickeltem ¥olframdraht aufweist, wobei benachbarte leuchtende Abschnitte durch ein sich im wesentlichen in der Längsrichtung erstreckendes Stück des ¥olframdrahts verbunden sind, aus dem diese Abschnitte gewickelt sind.

Eine derartige elektrische Lampe ist aus der US-PS 3 295 007 bekannt und kann als Kopierlampe beim Belichten eines Originals oder beim Trocknen und/oder Fixieren des Abdrucks benutzt werden.

Zum gleichmässigen Anstrahlen von Papier mit einer derartigen Lampe sind die leuchtenden Abschnitte nahe den Lampenenden länger oder sie stehen näher beieinander als weiter zur Mitte hin.

Bei Kopierlampen besteht eine Entwicklung zu grösseren Lampenlängen, um Papier grösseren Formats anstrahlen zu können, und nach niedriger Leistung je Lampenlänge, beispielsweise unter 20 Watt je Zentimeter Lampenlänge. Dies bringt mit sich, dass die Länge der nicht leuchtenden Teile des Glühkörpers, insbesondere nahe der Mitte einer Lampen, sich weiter vergrössert. Auch bei diesen Lampen kann jedoch der Abstand zwischen benachbarten nahe den Lampenenden liegenden leuchtenden Abschnitten klein sein, beispielsweise etwa 1 cm.

Bei der bekannte Kopierlampe bestehen die leuchtenden Abschnitte des Glflhkörpors und die Leiter, die zwei benachbarte Abschnitte verbinden, aus einem Wolframdrahtstück. Obgleich die Stromdichte in den Leitern, die zwei benachbarte leuchtende Abschnitte verbinden, genau so

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gross wie in den leuchtenden Abschnitten ist, senden diese Leiter dennoch kein oder nahezu kein Licht aus. Dies findet seine Ursache darin, dass diese Teile je Drahtlttnge einen höheren Wärmeverlust und geringere Strahlung aus ihrer Umgebung erfahren als die Windungen der leuchtenden Abschnitte.

Je länger die Leiter zwischen zwei benachbarten leuchtenden Abschnitten und je niedriger die Lampenleistung, um so mehr sinkt die Ausbeute der Lampe infolge der ansteigenden Energiemenge, die in diesen Leitern verbraucht wird. Ein zusätzlicher Nachteil der bekannten Lampe ist, dass, je länger die Leiter insgesamt im Verhältnis zur Gesamtlänge der leuchtenden Abschnitte werden, die thermische Ausdehnung dieser Leiter einen immer wachsenden Einfluss auf die leuchtenden Abschnitte ausüben, sie deformiert und ihre Windungen kurzschliesst.

Um diese Nachteile zu beseitigen, sind Konstruktionen bekannt geworden, die darauf hinauslaufen, dass die Leiter zwischen benachbarten leuchtenden Abschnitten aus viel dickeren Draht als die leuchtenden Abschnitte bestehen und dass diese Leiter in oder ui" die leuchtenden Abschnitte geschraubt sind. Beispiele derartiger Konstruktionen sind in den US-PS 3 943 395 und 4 185 219 beschrieben. Derartige Konstruktionen haben jedoch den Nachteil, dass der Glühkörper von Hand aus einer Vielzahl von Teilen aufzubauen ist, wodurch ein zu hoher Selbstkostenpreis entsteht. In vielen Fällen sind die Konstruktionen schwer und dadurch erschütterungsempfindlich.

Bei anderen bekannten Konstruktionen werden nicht leuchtende Teile durch Kurzschluss einer Anzahl Windungen eines mit konstanter Steigung gewickelten Drahts erhalten, beispielsweise mit Hilfe eines Stabs in diesen Windungen (DE-AS 1 797 44i) oder durch Anbringen einer zweiten Windungsschicht um sie herum (GB-PS 1 36Ο 347). Auch diese Konstruktionen sind verhältnismässig schwer und bedeuten einen grossen Materialaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopierlampe mit einem Glühkörper mit einfachem, stabilem

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Aufbau mit geringem Materialaufwand zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Lampe eingangs erwähnter Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Wolframdrahtstück zwischen benachbarten leuchtenden Abschnitten mit Draht eines unedleren Metalls als Wolfram umwickelt ist.

Da das Wolframdrahtstück zwischen zwei benachbarten leuchtenden Abschnitten mit Draht umwickelt ist, ist der elektrische Widerstand der Leiter zwischen diesen leuchtenden Abschnitten verringert und damit die von diesem Leiter aufgenommene Leistung und die in diesem Leiter entwickelte Wärme kleiner geworden. Der Widerstand des Leiters ist umso kleiner, je dicker der umwickelte Draht ist. Empirisch wurde jedoch festgestellt, dass im allgemeinen ein umwickelter Draht nicht viel dicker als ein damit

umwickelter Draht, in Abhängigkeit von der Steifheit des umwickelten Drahts, sein kann. Der Leiterwiderstand ist weiter niedriger bei kleinerer Steigung der Umwicklung. Vorzugsweise ist die erfindungsgemässe Lampe mit einem Inertgas gefüllt, das zum Erreichen einer höheren und über die Lebensdauer nahezu konstanten Lichtausbeute Halogen enthält, beispielsweise in Form von Bromwasserstoff. Die La-mpe kann jedoch nur mit Inertgas gefüllt sein.

Im letzten Fall hat man eine grössere Auswahl an Material, aus dem der umwickelte Draht besteht. Es wird dabei ein Metall gewählt, das die im Betrieb der Lampe auftretende Temperatur aushält und chemisch unedler als Wolfram ist, damit es bei der Herstellung des Glühkörpers an Stellen, an denen es unerwünscht ist, entfernt werden kann, ohne dass der Glühdraht angegriffen wird. Dies sei nachstehend näher erläutert. Als Beispiele seien genannt: Eisen, Stahl, Molybdän. Wenn die Lampe auch Halogen enthält, ist zu vermeiden, dass der umwickelte Draht durch Halogen angegriffen wird und dass der Draht das Halogen bindet und der Gasfüllung entzieht. In diesem Fall wird beispielsweise wenigstens im wesentlichen aus Molybdän bestehender Draht verwendet.

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Ein Glühkörper, der für Verwendung in einer erfindungsgemässen Lampe geeignet ist, lässt sich leicht in einem mechanisierten Produktionsverfahren herstellen. Dies wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen einer Lampe nach der Erfindung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1a bis e eine schematische Wiedergabe von Stufen des Herstellungsverfahrens eines Glühkörpers,

Fig. 2 eine schematische Wiedergabe einer ersten

10. Ausführungsform einer Lampe,

Fig. 3 eine schematische Wiedergabe einer zweiten Ausführungsform einer Lampe.

In Fig. 1a ist ein Wolframglühdraht 1 mit einem Draht 2, beispielsweise aus Stahl oder Molybdän, umwickelt.

In Fig. 1b ist der umwickelte Draht 1,2 nach Fig. 1a nach einem vorgegebenen Muster auf einem Dorn 3» beispielsweise aus Eisen oder Molybdän, aufgewickelt. Zunächst sind eine Anzahl von Windungen k mit einer geringen Steigung hergestellt, aus der später ein leuchtender Abschnitt 5 entstehen wird, während vor der Herstellung gleichartiger Windungen 6 für eines leuchtenden Abschnitt 7 der umwickelte Draht 1,2 mit viel grösserer Steigung um den Dorn 3 gewickelt ist, wobei Windungen 8 an der Stelle entstehen, an der ein nicht leuchtender Abschnitt 9 entstehen soll, der die leuchtenden Abschnitte 5 und 7 verbindet.

Der umwickelte Draht 1,2 verläuft an der Stelle der Windungen 8 im wesentlichen in Längsrichtung des in der Fertigung begriffenen Glühkörpers. Die maximale Grosse der Steigung der Windungen 8 wird durch die grösste Beschleunigung und Verzögerung bestimmt, die die benutzte Wickelmaschine dem Wickeldorn 3 geben kann. Hinsichtlich des Materialaufwandsund des elektrischen Widerstands wird man eine möglichst grosse Steigung wählen.

In Fig. 1c ist das Produkt der Fig. 1b dargestellt, nachdem es zum Formfestmachen erhitzt worden ist, d.h. zum Entfernen der Wickelspannungen, und anschliessend an der Stelle des nicht leuchtenden Abschnittes 9 mit einer

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Substanz 10 bekleidet ist, die das darunterliegende Metall gegen die Einwirkung eines Ätzbades schützt. Als solches kann beispielsweise Schellack, Phenolformaldehydharz oder Coumaronharz (Polybenzofuran) benutzt werden.

Das Produkt nach Fig. 1c wird anschliessend der Einwirkung eines Ätzbades ausgesetzt, beispielsweise eines Bades mit 36,8 Gew. ⁰Jo konzentrierter Schwefelsäure, 30,8 Gew.°/o konzentrierter Salpetersäure und 3²,4 Gew.fo Wasser.

Nach dem Abwaschen der Schutzschicht 10, bei— spielsweise mit Trichloräthan, und nachdem der in der Fertigung begriffene Glühkörper anschliessend mit deionisiertem Wasser nachgespült ist, wird das Produkt der Fig. 1d erhalten.

Die leuchtenden Abschnitte 5 und 7 in Fig. Id bestehen nunmehr und noch aus Windungen des Wolframdrahts 1, während an der Stelle des nicht leuchtenden Abschnittes 9 der Wickeldorn 3 in den Windungen 8 und der Draht 2 um die Windungen 8 des Wolframdrahts 1 geblieben sind.

In Fig. 1e ist das Produkt der Fig. 1d dargestellt, nachdem der Rest des Wickeldorns 3 herausgezogen ist. Dies ist leicht durchführbar, da die Windungen 8 des umwickelten Drahts 1,2 eine sehr grosse Steigung besitzen.

Nachdem in das Produkt der Fig. 1e ein Draht

mit einem Durchmesser eingeschoben ist, der um 50 /um kleiner als der des Wickeldorns 3 ist, wird es mit Trägern versehen, wonach deir Draht herausgezogen wird. Der Glühkörper ist dabei für die Montage im Lampenkolben fertig. Der Glühkörper hat benachbarte leuchtende Abschnitte 5 und 7 aus schraubenlinienförmig gewickeltem Wolframdraht 1> die durch einen sich im wesentlichen in Längsrichtung des Glühkörpers 5> 9» 7 erstreckenden Abschnitt 9 des Wolframdrahts 1 verbunden sind, aus dem auch die Abschnitte 5 und 7 gewickelt worden waren, wobei der Abschnitt 9 mit Draht 2 umwickelt ist.

An Stelle von beispielsweise Molybdän oder Eisen kann auch Wolfram als Werkstoff für den Dorn 3 benutzt werden. Wenn in diesem Falle der gewickelte Draht 2 in den leuchtenden Abschnitten 5> 7 in einem Ätzvorgang entfernt

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ist, liegt der Wickeldorn 3 frei in den Windungen dieser leuchtenden Abschnitte 5» 7· Im Leiter 1,2 zwischen benachbarten leuchtenden Abschnitten 5» 7 ist der Wickeldorn 3 durch die grössere Steigung der Windungen 8 auch nicht eingeklemmt, so dass er leicht entfernbar ist.

Es sei bemerkt, dass es aus der DE-PS 1 I90 bekannt ist, einen Glühkörper aus mit Molybdändraht umwickeltem Wolframdraht zu wickeln. Gemäss dieser Patentschrift wird der Molybdändraht jedoch anschliessend vollständig entfernt, da dieser Draht ausschliesslich zum Einstellen des Abstands zwischen zwei benachbarten Windüngen des Wolframdrahts dient.

In Fig. 2 weist der Glaskolben 11 an seinen Enden Quetschabdichtungen 12 auf, in die jeweils ein Stromzuführungsleiter 13» 13^a aufgenommen ist, der zu dem in Längsrichtung im Lampenkolben 11 ausgespannten Glühkörper 14 führt. Der Glühkörper 14 hat einige leuchtende Abschnitte 15j 16, 1_7 aus schraubenlinienförmig gewickeltem Wolframdraht 18. Das Wolframdrahtstück 18 zwischen den benachbarten leuchtenden Abschnitten I5 und 16 verläuft im wesentlichen in der Längsrichtung und ist mit Eisendraht 19 umwickelt. Der Leiter 20 zwischen den leuchtenden Abschnitten 16 und 17 ist sehr kurz, so dass darin weniger Energie verbraucht wird. Dieser Leiter 20 besteht aus einem Wolframdraht stück 18, aus dem die leuchtenden Abschnitte 15, 16, 17 gewickelt sind. Träger 21 zentrieren den Glühkörper 14 im Lampenkolben 11, der mit Inertgas gefüllt ist.

In Fig. 3 ist 31 ein rohrförmiger Quarzglaskolben mit Endabdichtungen 32, in die Stromzuführungsleiter 33» 33a zu dem in der Längsrichtung ausgespannten Glühkörper Jk aufgenommen sind. Der Glühkörper weist hierbei einige identische leuchtende Abschnitte 35 und zwei leuchtende Abschnitte 36 auf, die alle aus schraubenlinienförmig gewickeltem Wolframdraht bestehen. Je zwei benachbarte leuchtende Abschnitte 35» 3*5 sind durch ein Stück des Wolframdrahta 38 verbunden, aus dem die leuchtenden Abschnitte 35t 3^ gewickelt sind, welches Stück mit Molyb-

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dändraht 39 umwickelt ist. Träger 41 aus Wolframdraht trennen den Glühkörper 3^ vom Lampenkolben 31· Der Lampenkolben ist mit halogenhaltigen! Inertgas gefüllt. BEISPIEL;

Bei einer Ausführungsform nach Pig. 3 waren die · leuchtenden Abschnitte mit einer Steigung von 332 /um aus ¥olframdraht mit einem Durchmesser von I83 /um gewickelt. Die Leiter zwischen je zwei benachbarten leuchtenden Abschnitten bestanden aus einem Stück des Wolframdrahts, aus dem diese Abschnitte gewickelt waren, mit einer Steigung von 75 /um, umwickelt mit Molybdändraht von 50 mm. Der Wickeldorn hatte einen Durchmesser von 517 /um.

Der Lampenkolben war mit Argon gefüllt, dem 0,3 Vol.$ an CH₂Br₂ zugesetzt war. Fülldruck bei Raumtempe-

ratur 2,5 χ 10^ Pa.

Im Betrieb nahm die Lampe bei 180.Volt eine

Leistung von 880 Watt auf. Die Gesamtlänge der Lampe betrug 495 mm. Die Leistung je Zentimeter Lampenlänge betrug 17j7 Watt. Der Glühkörper wurde hergestellt, wie an Hand der Fig. 1 veranschaulicht.

Stoss-, Schüttel- und Brennversuche mit der Lampe waren sehr erfolgreich. Insbesondere wurde eine hohe Stabilität des Glühkörpers festgestellt.

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Claims (1)

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   PHN 9798 16.2.1981.

   PATENTANSPRUCH :

   Elektrische Glühlampe mit einem rohrförmigen Lampenkolben (11, 31), der an seinen Enden (12, 32) vakuumdicht um einen Stromzuführungsleiter (13> 33) eines in Längsrichtung im Lampenkolben ausgespannten Glühkörpers (1^·, 3*0 geschlossen ist, der eine Anzahl leuchtender Abschnitte (15, 16, 17» 35» 36) aus schraubenlinienförmig gewickeltem Wolframdraht (18, 38) aufweist, wobei benachbarte leuchtende Abschnitte (15, 16, 35» 36) durch ein sich im wesentlichen in der Längsrichtung erstreckendes Stück des Wolframdrahts (18, 38) aus dem diese Abschnitte gewickelt sind, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Wolframdrahtstück (18, 38) zwischen benachbarten leuchtenden Abschnitten (15> 16, 35, 36) mit Draht (19, 39) eines unedleren Metalls als Wolfram umwickelt ist.