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Die
Erfindung betrifft ein Halterungselement für Lampengefäße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und eine Lampe mit einem Halterungselement für Lampengefäße gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
6 sowie ein Verfahren zum Befestigen von Lampengefäßen im Lampensockel
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruch 11.
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I. Stand der Technik
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Die
Offenlegungsschrift
WO
96/35220 A1 offenbart ein Halterungselement für ein Lampengefäß, das dazu
vorgesehen ist, einen Lampengefäßabschnitt
mit Klemmsitz zu umschließen,
um es im Lampensockel zu fixieren. Das Halterungselement besitzt
die Form eines Ringsegments mit gewellter Struktur, das, abgesehen
von einem kleinen, durch zwei Schweißlaschen begrenzten Spalt,
einen vollständigen
Ring bildet. Zum Herstellen des Klemmsitzes zwischen dem Lampengefäßabschnitt
und dem Halterungselement werden die beiden Schweißlaschen
des Halterungselementen aufeinander gepresst und miteinander verschweißt. Die
gewellte Struktur des Halterungselements erlaubt den Ausgleich von
Toleranzen beim Außendurchmesser
des umklammerten Lampengefäßes.
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Nachteilig
bei diesem Halterungselement ist, dass das Verschweißen der
Schweißlaschen
ausgeführt
werden muss während
das Halterungselement unter mechanischer Spannung steht, um den Klemmsitz
zu erzeugen. Dadurch werden die Schweißbacken der Schweißvorrichtung,
welche die Schweißlaschen
zusammenpressen, erheblich belastet und einem starken Verschleiß unterworfen.
Außerdem
ist das Halterungselement aufgrund seiner hervorstehenden, mit Abstand
voneinander angeordneten Schweißlaschen
und der Ringsegmentstruktur, die ein Verhaken mehrerer Halterungselemente
ermöglicht,
nicht schüttgutfähig.
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II. Darstellung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Halterungselement für Lampengefäße und eine gattungsgemäße Lampe
mit einem verbesserten Halterungselement für Lampengefäße sowie ein verbessertes Verfahren
zum Befestigen von Lampengefäßen im Lampensockel
bereitzustellen, bei dem der oben genannte Nachteil nicht auftritt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 6 bzw. 11 gelöst. Besonders vorteilhafte
Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Halterungselement für Lampengefäße ist derart
gestaltet, dass es einen Lampengefäßabschnitt mit Klemmsitz zumindest
teilweise umschließen
kann und einen Verformungsbereich aufweist, der dazu vorgesehen
ist, zum Erreichen des Klemmsitzes zwischen Lampengefäß und Halterungselement
plastisch verformt zu werden. Dadurch kann auf die Schweißlaschen
und den Schweißprozess,
die gemäß dem Stand
der Technik zur Herstellung des Klemmsitzes zwischen dem Lampengefäß und dem
Halterungselement erforderlich sind, verzichtet werden. Insbesondere
entfallen damit bei dem erfindungsgemäßen Halterungselement die oben
erwähnten
Nachteile.
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Vorteilhafterweise
ist das erfindungsgemäße Halterungselement
im Unterschied zu dem Halterungselement gemäß dem Stand der Technik ringförmig ausgebildet
und besitzt somit eine geschlossene Struktur, die ein Verhaken mehrerer
Halterungselemente unmöglich
macht. Außerdem
weist das erfindungsgemäße Halterungselement
keine abstehenden Schweißlaschen
auf. Dadurch ist das erfindungsgemäße Halterungselement schüttgutfähig.
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Der
Verformungsbereich des erfindungsgemäßen Halterungselements ist
vorteilhafterweise ein im wesentlichen U-förmiges oder V-förmiges oder haarnadelförmiges oder
schleifenartig ausgebildetes Ringsegment. Dadurch wird auf einfache
Weise gewährleistet,
dass der Verformungsbereich, nach dem Aufschieben des Halterungs elementes
auf das Lampengefäß, mit Abstand
zu dem Lampengefäß angeordnet
und für
das zur Durchführung
der plastischen Verformung dienende Werkzeug zugänglich ist.
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Das
erfindungsgemäße Halterungselement weist
vorteilhafterweise mindestens einen elastisch ausgebildeten Toleranzausgleichsbereich
auf. Der Toleranzausgleichsbereich ermöglicht aufgrund seiner Elastizität den Ausgleich
von Toleranzen des Lampengefäßaußendurchmessers,
die bei der Fertigung der Lampengefäße auftreten. Beispielsweise handelt
es sich bei dem mindestens einen Toleranzausgleichsbereich um ein
haarnadelförmiges
oder wellenförmiges
Ringsegment des Halterungselementes, das bei einem vergrößerten Außendurchmesser des
Lampengefäßes entsprechend
gedehnt wird. Zusätzlich
wird durch das plastische Verformen des Verformungsbereichs des
erfindungsgemäßen Halterungselementes
in dem mindestens einen Toleranzausgleichsbereich eine mechanische
Spannung erzeugt, die ebenfalls einen wesentlichen Beitrag zum Klemmsitz
zwischen dem Halterungselement und dem Lampengefäß leistet. Gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen
besitzt das erfindungsgemäße Halterungselement
daher sowohl mindestens einen Verformungsbereich als auch mindestens
einen Toleranzausgleichsbereich.
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Das
erfindungsgemäße Halterungselement besteht
vorzugsweise aus Metall, um eine ausreichend hohe Hitzebeständigkeit
und Festigkeit sowie Elastizität
des Halterungselements zu gewährleisten.
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Die
erfindungsgemäße Lampe
besitzt mindestens ein Lampengefäß, das mittels
eines Halterungselementes in einem Sockel der Lampe gehaltert ist,
wobei das Halterungselement einen Abschnitt des mindestens einen
Lampengefäßes mit
Klemmsitz zumindest teilweise umschließt und mindestens einen Verformungsbereich
aufweist, der zur Herstellung des Klemmsitzes zwischen dem mindestens
einen Lampengefäß und dem
Halterungselement plastisch verformt ist. Wie bereits oben erläutert wurde, kann
dadurch auf Schweißlaschen
und den Schweißprozess,
die gemäß dem Stand
der Technik zur Herstellung des Klemmsitzes zwischen dem Lampengefäß und dem
Halterungselement erforderlich sind, verzichtet werden.
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Vorteilhafterweise
ist das Halterungselement bei der erfindungsgemäßen Lampe ringförmig ausgebildet
und der mindestens eine Verformungsbereich ein plastisch verformtes
Ringsegment. Durch die ringförmige
Gestalt wird die Schüttgutfähigkeit des
erfindungsgemäßen Halterungselementes
gewährleistet.
Der Verformungsbereich lässt
sich am einfachsten durch ein plastisch verformtes Ringsegment verwirklichen,
das vor der Verformung vorzugsweise eine U-förmige, V-förmige, haarnadelförmige oder
schleifenartige Gestalt besaß.
Durch Zusammendrücken
des vorgenannten Ringsegments kann auf einfache Weise der gewünschte Klemmsitz
zwischen dem Lampengefäß und dem
Halterungselement erzielt werden. Insbesondere kann die Stärke des
Klemmsitzes über
den Verformungsgrad gesteuert werden.
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Außerdem besitzt
das Halterungselement der erfindungsgemäßen Lampe vorteilhafterweise mindestens
einen elastisch ausgebildeten Toleranzausgleichsbereich, der unter
mechanischer Spannung steht. Wie bereits oben erläutert wurde,
ermöglicht
der Toleranzausgleichsbereich den Ausgleich von Toleranzen des Lampengefäßaußendurchmessers,
die bei der Lampengefäßherstellung
entstehen. Ferner trägt
der mindestens eine, elastisch ausgebildete Toleranzausgleichsbereich
aufgrund seiner Elastizität
auch wesentlich zum Klemmsitz zwischen dem Lampengefäß und dem
Halterungselement bei, da durch das plastische Verformen des Verformungsbereichs
des erfindungsgemäßen Halterungselements
der mindestens eine Toleranzausgleichsbereich unter mechanischer
Spannung steht. Die erfindungsgemäße Lampe weist daher vorzugsweise
ein Halterungselement auf, das eine Kombination aus mindestens einem
Verformungsbereich und mindestens einem Toleranzausgleichsbereich
besitzt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Befestigen eines Lampengefäßes im Sockel
einer Lampe mittels eines Halterungselementes, das über einen
Abschnitt des Lampengefäßes geschoben
wird, so dass das Halterungselement den Lampengefäßabschnitt
zumindest teilweise umschließt
und ein Klemmsitz zwischen dem Lampengefäßabschnitt und dem Halterungselement
erzeugt wird, umfasst das plastische Verformen mindestens eines
Verformungsbereichs des Halterungselementes, um dadurch den vorgenannten
Klemmsitz zu erzeugen. Das plastische Verformen ge schieht mittels
Druckausübung,
das heißt,
es handelt sich um eine Kaltverformung, bei der das Material des
Halterungselementes nicht geschmolzen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
kann auf das aufwändige Schweißverfahren
gemäß dem Stand
der Technik mit den oben bereits erläuterten Nachteilen verzichtet werden.
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Vorteilhafterweise
wird für
das erfindungsgemäße Verfahren
ein ringförmiges
Halterungselement verwendet und das erfindungsgemäße Verfahren umfasst
vorzugsweise das plastische Verformen eines als Ringsegment ausgebildeten
Verformungsbereichs des Halterungselements, um den Klemmsitz zwischen
dem Lampengefäß und dem
Halterungselement zu erzeugen.
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Außerdem beinhaltet
das erfindungsgemäße Verfahren
vorteilhafterweise das Erzeugen einer mechanischen Spannung in mindestens
einem elastischen ausgebildeten Toleranzausgleichsbereich des Halterungselements,
um den Klemmsitz zwischen dem Lampengefäß und dem Halterungselement
zu verbessern. Die vorgenannte mechanische Spannung wird durch das
plastische Verformen des oben genannten, mindestens eine Verformungsbereichs des
Halterungselements erzeugt.
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III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand von mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 Eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe
in schematischer Darstellung
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2 Eine
Draufsicht auf die in Figur abgebildete Hochdruckentladungslampe
in schematischer, perspektivischer Darstellung
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3 Einen
Längsschnitt
durch die in den 1 und 2 abgebildete
Hochdruckentladungslampe
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4 Einen
Querschnitt durch das Halterungselement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung und den Außenkolben
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5 Einen
Querschnitt durch das Halterungselement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung und den Außenkolben
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6 Einen
Ausschnitt eines Querschnitt durch das Halterungselement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung und den Außenkolben
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Bei
dem in den 1, 2 und 3 abgebildeten
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Lampe
handelt es sich um eine Hochdruckentladungslampe, insbesondere eine
Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die vorzugsweise als
Lichtquelle in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet wird und
eine elektrische Leistungsaufnahme von ca. 35 W besitzt. Die Lampe
kann aber auch für
andere Zwecke, beispielsweise zur farbneutralen Beleuchtung von
Gebäuden
und Kunstgegenständen
sowie als Lichtquelle für
foto-optische Anwendungen eingesetzt werden.
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Diese
Lampe besitzt ein soffittenartiges Entladungsgefäß 100 mit einem gasdicht
verschlossenen Entladungsraum 103, einem sockelnahen 101 und
einem sockelfernen 102 Quetschende. In den Entladungsraum 103 ragen
zwei Elektroden 104, 105 hinein, die jeweils über eine
im Quetschende 101 bzw. 102 gasdicht eingeschmolzene
Molybdänfolie 106, 107 mit
einer aus dem Quetschende 101, 102 herausgeführten Stromzuführung 108, 109 elektrisch leitend
verbunden sind. Der Lampensockel weist eine aus einem Kunststoff-Spritzgussteil
bestehende Sockelhülse 110 auf,
in dem das Entladungsgefäß 100 und
der damit verschmolzene Außenkolben 116 verankert
sind. Das vom Entladungsgefäß 100 abgewandte
Ende der Sockelhülse 110 ist
als Stecker mit zwei elektrischen Kontakten 112, 113 ausgebildet. Der
Mittenkontakt 112 ist mit der aus dem sockelnahen Quetschende 101 herausgeführten Stromzuführung 108 elektrisch
leitend verbunden, während
der andere, ringförmige
elektrische Kontakt 113 über eine von einem Keramikrohr 114 ummantelte
Rückführung 115 elektrisch
leitend mit der aus dem sockelfernen Quetschende 102 herausragenden Stromzuführung 109 verbunden
ist. Das Entladungsgefäß 100 ist
von einem zylindrischen, nahe zu koaxial zum Entladungsgefäß 100 angeordneten
Außenkolben 116 umgeben,
der mit dem sockelfernen Quetschende 102 und einem sich
in die Sockelhülse 110 erstreckenden,
rohrförmigen
Fortsatz 117 des Entladungsgefäßes 100 verschmolzen
ist. Zur Verankerung der beiden Lampengefäße 100 und 116 in
der zylindrischen Sockelhülse 110 dient
ein ringförmiges Halterelement 118,
das mit Klemmsitz den Außenkolben 116 umschließt und vier
abgewinkelte Metalllaschen 119, deren erstes Ende jeweils
mit dem Halterelement 118 verschweißt ist und deren zweites Ende jeweils
in dem Kunststoffmaterial der Sockelhülse 110 verankert
ist. Die Sockelhülse 110 besitzt
an ihrem von den elektrischen Kontakten abgewandten Ende eine kreisringförmige Stirnfläche 120,
die senkrecht zur Längsachse
der Hochdruckentladungslampe angeordnet ist. An dieser Stirnseite
besitzt die Sockelhülse 110 einen
angeformten, ringförmigen
Wulst 123 und einen vergrößerten Außendurchmesser sowie eine erhöhten Wandstärke. In
diesem Bereich sind die zweiten Enden der Metalllaschen 119 in
der Wand der Sockelhülse 110 an
ihrer Innenseite verankert. Die Sockelhülse 110 ist an ihrer äußeren Mantelfläche mit
zwei diametral angeordneten, radial nach außen gerichteten Zapfen 121, 122 versehen, die
zur Montage der Hochdruckentladungslampe in einer Fassung dienen.
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In
der 4 sind Details des ringförmigen Halterungselements 118 gezeigt,
das zusammen mit den Metalllaschen 119 zur Fixierung der
Lampengefäße 100, 116 in
dem Kunststoffmaterial der Sockelhülse 110 dient. Bei
dem in 4 dargestellten Querschnitt durch das Halterungselement 118 und
die Lampengefäße 116, 100 wurde
der Übersichtlichkeit halber
nur der Außenkolben 116 abgebildet
und auf die Darstellung des Entladungsgefäßes 100 bzw. der Quetschdichtung 101 verzichtet.
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Das
Halterungselement 118 ist ringförmig ausgebildet, besteht aus
Federstahl und umschließt den
Außenkolben 116 vollständig, das
heißt, über einen
Umfangswinkel von 360 Grad. Die Innenfläche des ringförmigen Halterungselements 118 liegt
mit Klemmsitz an der Außenseite
des Außenkolbens 116 an.
Das Halterungselement besitzt zwei diametral angeordnete haarnadelförmige Ringsegmente 1181, 1182,
deren Innenseite mit Abstand zur Außenseite des Außenkolbens 116 angeordnet
ist.
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Diese
Ringsegmente 1181, 1182 dienen als elastisch ausgebildete
Toleranzausgleichselemente. Sie ermöglichen den Ausgleich von Toleranzen
des Außenkolbenaußendurchmessers,
die bei der Herstellung des Außenkolbens
auftreten können.
Außerdem
besitzt das Halterungselement 118 ein im wesentlichen U-förmiges Ringsegment 1183,
das einen Verformungsbereich bildet und äquidistant zu den anderen Ringsegmenten 1181, 1182 angeordnet
ist. Die Innenseite dieses Ringsegments 1183 ist mit Abstand
zur Außenseite
des Außenkolbens 116 angeordnet.
Die Innenabmessungen des Halterungselementes 118 sind auf
den Außendurchmesser
des Außenkolbens 116 abgestimmt,
so dass das Halterungselement 118 auf den Außenkolben 116 aufgeschoben
werden kann. Zur Erzielung eines Klemmsitzes zwischen dem Außenkolben 116 und
dem Halterungselement 118 werden mittels der beiden, sich in
Richtung der Pfeile P1, P2 bewegenden Pressbacken 41, 42 die
beiden U-Schenkel des U-förmigen Ringsegments 1183 zusammengepresst,
so dass das Ringsegment 1183 dadurch dauerhaft und irreversibel
plastisch verformt wird. Durch diesen Kaltverformungsprozess werden
die haarnadelförmigen Ringsegmente 1181, 1182 gedehnt
und in ihnen eine mechanische Spannung erzeugt, die einen ausreichenden
Klemmsitz zwischen dem Außenkolben 116 und
dem Halterungselement 118 gewährleistet. Die Metalllaschen 119 werden
außerhalb
der Ringsegmente 1181, 1182, 1183 mit
der Außenseite
des Halterungselements 118 verschweißt, beispielsweise mittels
eines Lasers. Dieser Schweißprozess
wird vorzugsweise nach dem vorgenannten Kaltverformungsprozess des
Ringsegments 1183 durchgeführt.
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In
den 5 und 6 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen ringförmigen Halterelementes
gezeigt, die alternativ zu dem in 3 abgebildeten
Halterungselement 118 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendet werden können.
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Das
in 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halterungselementes 218 unterscheidet
sich von dem Halterungselement 118 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
dadurch, dass der Verformungsbereich von zwei einander diametral
gegenüberliegenden,
haarnadelförmigen
Ringsegmenten 2183, 2184 gebildet wird, die zur
Herstellung des Klemmsitzes zwischen dem Außenkolben 116 und
dem ringförmigen
Halterungselement 218 mittels der Pressbackenpaare 51, 52 und 53, 54 dauerhaft
und irreversibel plastisch verformt werden. Außerdem besitzt das Halterungselement 218 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung nur ein als elastischer Toleranzausgleichsbereich ausgebildetes,
im wesentliche U-förmiges
Ringsegment 2185, das durch die plastische Verformung der
Ringsegmente 2183, 2184 gedehnt wird und in dem
dadurch eine mechanische Spannung entsteht, die wesentlich zum Klemmsitz
zwischen dem Außenkolben 116 und
dem Halterungselement 218 beiträgt.
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Bei
dem in 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halterungselementes 318 sind
der Verformungsbereich 3183 und die beiden Toleranzausgleichsbereiche 3181, 3182 unmittelbar
nebeneinander angeordnet bzw. gehen ineinander über. Das Halterungselement 318 ist
ringförmig
ausgebildet und besitzt ein haarnadelförmiges Ringsegment 3183,
das mit Abstand zum Außenkolben 116 angeordnet
ist. In jedem der beiden Schenkel des haarnadelförmigen Ringsegmentes 3183 ist
eine im wesentlichen U-förmige
Ausbuchtung 3181, 3182 angeordnet, die jeweils
einen Toleranzausgleichsbereich bilden. Zur Herstellung des Klemmsitzes
zwischen dem Außenkolben 116 und
dem ringförmigen
Halterungselement 318 wird das zwischen den Toleranzausgleichsbereichen 3181, 3182 liegende,
vom Außenkolben 116 abgewandte
Ende des haarnadelförmigen
Ringsegments 3183 mittels der Pressbacken 61, 62,
die in Richtung der Pfeile in 6 bewegt
werden, zusammen gedrückt
und dauerhaft plastisch verformt. Dadurch werden die Toleranzausgleichsbereiche 3181, 3182 gedehnt
und in ihnen eine mechanische Spannring erzeugt, die zum vorgenannten
Klemmsitz beiträgt.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die oben näher
erläuterten
Ausführungsbeispiele.
Insbesondere kann das Halterungselement auch aus einem anderen Material,
insbesondere aus anderen Metallen, als Federstahl gefertigt werden,
welche den hohen, während
des Lampenbetriebs am Außenkolben
auftretenden Temperaturen standhalten. Die Anzahl und die Gestalt
der Verformungs- und Toleranzausgleichs bereiche des erfindungsgemäßen Halterungselements
kann ebenfalls variiert werden und ist nicht auf die oben näher beschriebenen
Ausführungsbeispiele
beschränkt.