DE19831242A1 - Kunststoffgehäuse- und Schraubsockelaufbau für kompakte Leuchtstofflampen und ihre Betriebseinheiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Bauweise von Kunststoffge­ häusen sowie von Schraubsockeln für kompakte Leuchtstofflampen sowie für ihre elektrischen Betriebseinheiten und insbesondere auf eine Bauart, bei der mindestens ein Anschluß- bzw. Lei­ tungsdraht der Betriebseinheit der Lampe mittels einer Schweiß­ verbindung mit einem Schraubsockel verbunden ist.

Gemäß einer weit verbreiteten Praxis werden die Anschlußdrähte für das Betriebsgerät (-einheit) von kompakten Leuchtstofflam­ pen an den Schraubsockel angelötet, der an dem Kunststoffgehäu­ se des Betriebsgerätes befestigt ist, das einen für die (Spannungs-)Versorgung dieser Lampen geeigneten elektronischen Schaltkreis enthält. Das für diese Lötung verwendete Material enthält eine erhebliche Menge Blei, was etwa die Hälfte des Bleigehaltes des in das Produkt eingebauten elektronischen Schaltkreises ausmacht. Die Berücksichtigung von Gesichtspunk­ ten des Gesundheits- und Umweltschutzes hat die Notwendigkeit zur größtmöglichen Verminderung des Bleigehaltes des Produkts ergeben. In der Leuchtmittelindustrie werden die Zuleitungs­ drähte einiger Typen von Lichtquellen mit dem entsprechenden Metallteil des Sockels über eine geschweißte Verbindung verbun­ den, die z. B. in der US-Patentschrift No. 5,032,759 zusätzlich zu vielen veröffentlichten Beispielen für den praktischen Gebrauch beschrieben ist. Basierend hierauf ist die Idee ent­ standen, ebenfalls die elektrischen Zuleitungsdrähte von kom­ pakten Leuchtstofflampen und als Option die Drähte ihrer sepa­ rat gebauten Betriebsgeräte an den Metallteilen der im allge­ meinen verwendeten Schraubsockel mittels Schweißen anstelle der bisher benutzten Lötverbindung zu befestigen, um den Bleigehalt der Lichtquelle zu verringern.

Frühe Experimente zeigten dabei schnell, daß eine Durchführung der obigen Idee in der Praxis viele Schwierigkeiten mit sich bringt. Alle diese Schwierigkeiten werden verursacht von den Kunststoffteilen, die eine breite Anwendung bei kompakten Lampen gefunden haben, insbesondere bei kompakten Leucht­ stofflampen. Dies Kunststoffteil ist in diesem Fall das Kunst­ stoffgehäuse für das Betriebsgerät der kompakten Leuchtstoff­ röhre, das es aufgrund seiner Wärmeempfindlichkeit schwierig macht, die mit ihm verbundenen Metallteile miteinander zu verschweißen.

Es wurde deutlich, daß viele bekannte Schweißverfahren, die zumindest teilweise auch bei den Herstellprozessen von konven­ tionellen Lichtquellen angewendet werden, insbesondere Bogen-, Plasma- und Laserschweißen, nicht zum Zusammenschweißen der Metallteile geeignet sind, die mit den Kunststoffteilen verbun­ den sind, und zwar wegen der erheblichen während des Schweiß­ verfahrens freigesetzten Hitze. Es könnten zwar vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden, um die Kunststoffteile zu schützen, jedoch würden diese zu teuer sein, als daß sie diese Investiti­ on rechtfertigen könnten. Da es notwendig ist, ein Schweißver­ fahren zu benutzen, dessen Wärmeauswirkung keinen Schaden für die Kunststoffteile in der Nähe der Schweißstelle bewirkt, hat das Widerstandsschweißen mehr und mehr an Bedeutung als ein mögliches Schweißverfahren gewonnen, das auf das Kunststoffge­ häuse mit einem Metallteile enthaltenden standardmäßigen Schraubsockel angewendet werden kann.

Es traten jedoch ausgeprägte Schwierigkeiten und Unsicherheiten auf, insbesondere beim Widerstandsscheißen der sogenannten seitlichen Zuleitungsdrähte, die an die Edison-Schraubfassungen mit einem Schraubhülsenbereich führen und daran angeschweißt werden. Es wurde deutlich, daß häufig Betriebsfehler im Falle von Konstruktionen auftraten, die aus einem Kunststoffgehäuse und einem Sockel bestehen, und zwar aufgrund der Biegung der Sockelhülse, was eine falsche Positionierung des anzuschweißen­ den Zuleitungsdrahtes verursacht. Wegen der falschen Positio­ nierung tritt oft der Fall auf, daß ein direkter Kontakt zwi­ schen der Schweißelektrode und der Sockelhülse hergestellt wird, ohne das Ende des Zuleitungsdrahtes einzuführen. Dies hat zur Konsequenz, daß das Drahtende nicht an die Basishülse angeschweißt und somit keine stromleitende mechanische Verbin­ dung zwischen ihnen hergestellt wird, was die Herstellung eines fehlerhaften Produktes bewirkt.

Die Hauptaufgabe dieser Erfindung ist es, eine technische Lösung anzugeben, die zu einer deutlichen Verringerung des bisher in kompakten Leuchtstofflampen und in ihren elektroni­ schen Betriebseinheiten benutzten Bleigehaltes führt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Aufbau von kompakten Leuchtstofflampen, insbesondere des Kunst­ stoffgehäuses wie auch dessen Schraubfassung, in einer Weise abzuändern, die es ermöglicht, das Ende des seitlichen Zulei­ tungsdrahtes an die Sockelhülse ohne ein nennenswertes Risiko für einen Schrumpfvorgang sowie mit einem zuverlässigen Her­ stellprozeß anzuschweißen.

Die gestellten Aufgaben werden erreicht durch eine Kunststoff­ gehäuse- und Schraubsockelkonstruktion für kompakte Leucht­ stofflampen und ihre elektrischen Betriebseinheiten, welche einen Sockel mit einer Schraubsockelhülse aus Metall mit einem gewindefreien Öffnungsbereich und einem Kunststoffgehäuse enthält. Das Kunststoffgehäuse weist ein Ansatz- bzw. Halsteil auf' bei dem es sich um einen Rotationskörper mit einer Mit­ tenachse handelt. Der Halsteil besitzt einen zylindrischen oder leicht konischen Mantelbereich, der von einer Anschlag- bzw. Stoppschulter aus beginnt, sowie eine Hülse, die an den Mantel­ bereich anschließt und die ein offenes Ende sowie in mindestens einem Schritt abnehmende Durchmesser besitzt. Der Sockel ist über den Halsteil des Kunststoffgehäuses geschoben und daran befestigt. Ein Zuleitungsdraht ist von dem Innenraum des Kunst­ stoffgehäuses zwischen dem gewindefreien Öffnungsbereich der Sockelhülse und dem Mantelbereich des Halsteils durchgeführt. Auf dem Mantelbereich ist eine Rippe gebildet, die sich nach innen wölbt und eine Stirnfläche senkrecht zur radialen Rich­ tung besitzt. In die Stirnfläche ist ein Schlitz bzw. eine Nut eingeformt, die sich parallel zur Mittenachse erstreckt und eine geeignete Tiefe zur Aufnahme eines Teils des das Kunst­ stoffgehäuse verlassenden Zuleitungsdrahtes aufweist. In dem gewindefreien Öffnungsbereich der Sockelhülse ist ein lokaler Vorsprung mit einer zu der Rippe passenden inneren Größe und Form ausgebildet. Der besagte Teil des Zuleitungsdrahtes ist in Richtung auf das Sockelende zurückgebogen und mittels Wider­ standsschweißen unter Anwendung einer in radialer Richtung von außen ausgeübten Druckkraft an der Sockelhülse befestigt.

Die Bauweise gemäß der Erfindung ermöglicht es, Produkte mit deutlich weniger Blei als die bisher bekannten herzustellen. Darüber hinaus erfordert das Widerstandsschweißen, das nach der Erfindung verwendet werden kann, weniger Material und Energie als das bei den Lötverbindungen der Fall ist. Die Ausbildung des Kunststoffgehäuses mit der Rippe und dem Schlitz in dieser Rippe verursacht keine signifikanten Zusatzkosten, und diese Bauweise erlaubt die Verwendung konventioneller Schraubsockel wie auch eine konventionelle Sockelbefestigung. Die Ausrichtung bzw. Orientierung sowie der Abstand zwischen der Schweißelek­ trode, der Sockelhülse und dem Zuleitungsdraht wird während des Schweißens sichergestellt durch die auf dem Halsteil des Kunst­ stoffgehäuses gebildete Rippe sowie den Schlitz. Als ein zu­ sätzlicher Vorteil wird die Torsionsfestigkeit der Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Sockel signifikant erhöht, und zwar als Ergebnis der Verbindung zwischen der Rippe und dem Vorsprung.

Nachfolgend werden wesentliche Merkmale der Erfindung im Detail beschrieben an einem Beispiel für eine Ausführungsform, die in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für die die Erfindung enthaltende Bauform des Kunststoffgehäuses sowie des Schraubsockels in einer per­ spektivischen Ansicht, welche den Sockel lediglich teilweise und in teilweise geschnittener Ansicht zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in Fig. 1 mit 11 bezeichneten Details;

Fig. 3 eine Skizze der Seitenansicht der Bauform für das Kunststoffgehäuse und den Sockel, in der ebenfalls die mechani­ sche Sockelbefestigung gezeigt ist;

Fig. 4 die Draufsicht von Fig. 3, welche ebenfalls die Schweißstelle für den seitlichen Anschlußdraht zusammen mit der Schweißelektrode zeigt; und

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 4 mit V bezeich­ neten Details.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen verschiedene Einzelheiten eines Beispiels für die Bauweise, in der die vorliegende Erfindung verkörpert ist. Diese Bauweise kann sowohl für kompakte Leucht­ stofflampen mit darin integrierter Betriebseinheit als auch für die elektronischen Betriebseinheiten von kompakten Leucht­ stofflampen in der Form von separaten Baueinheiten benutzt werden. Ein Sockel 2, der die maßgeblichen standardmäßigen Spezifikationen erfüllt und eine einen gewindefreien Öffnungs­ bereich 22 enthaltende Sockelhülse 20 aus Metall enthält, ist über einen Ansatz- bzw. Nackenteil 10 eines Kunststoffgehäuses 1 geschoben. Bei dem Nackenteil 10 handelt es sich um einen Rotationskörper, der aus einem von einer Stopp- bzw. Anschlag­ schulter 11 ausgehenden zylindrischen oder leicht konischen Mantelbereich 12 sowie aus einer an den Mantelbereich 12 an­ schließenden Hülse 13 mit einem offenen Ende sowie mit einem mindestens in einem Schritt abnehmenden Durchmesser besteht. Fig. 3 zeigt die Schraubhülse 20 des Sockels 2 und veranschau­ licht ebenfalls, daß der Sockel 2 mechanisch (in einer später im Detail zu beschreibenden Weise) an dem Nackenteil 10 des Kunststoffgehäuses 1 über in radialen Richtungen gebildete örtliche Einkerbungen 4 befestigt ist. Die Draufsicht von Fig. 4 zeigt, daß der Sockel 2 entsprechend der als solcher bekann­ ten standardmäßigen Bauweise ebenfalls ein zentrales elektri­ sches Kontaktteil 23 aus einem metallischen Material enthält, das von einem Vitrite-Einsatz 24 aus einem elektrisch isolie­ renden Glasmaterials gehalten wird. Ein (nicht gezeigter) Zuleitungsdraht ist elektrisch mit diesem zentralen Kontaktteil 23 über eine Lötung oder Widerstandsschweißung verbunden. Ein weiterer Zuleitungsdraht 3 wird zwischen dem von der Anschlag­ schulter 11 des Halsteils 10 ausgehenden Mantelbereich 12 und dem gewindefreien Öffnungsbereich 22 der Sockelhülse 20 hin­ durchgeführt. Das Ende 31 des den Innenraum des Kunststoffge­ häuses 1 verlassenden Drahtes wird in Richtung auf das Ende des Schraubsockels umgebogen und an dem gewindefreien Öffnungsbe­ reich 22 der Sockelhülse 20 befestigt, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Das zurückgebogene Ende 31 des Zulei­ tungsdrahtes 3 wird an dem Öffnungsbereich 22 der Sockelhülse 20 befestigt mittels einer elektrischen Widerstandschweißung in Kombination mit einer Druckkraft, die aus einer radialen Rich­ tung auf das umgebogene Ende 31 und den Öffnungsbereich 22 ausgeübt wird.

Eine Rippe 14 mit einer dazu senkrechten und in radialer Rich­ tung vorspringenden Stirnfläche 15 ist auf dem Mantelbereich 12 des Halsteils 10 ausgebildet. Ein sich in der parallelen Rich­ tung zur Mittenachse O erstreckender Schlitz bzw. eine Nut 16 ist in die Stirnfläche 15 der Rippe 14 eingekerbt. Dieser Schlitz 16 nimmt einen Teil 30 des das Kunststoffgehäuse ver­ lassenden Zuleitungsdrahtes 3 auf. Die Tiefe des Schlitzes 16 ist etwas größer als der Durchmesser des Teils 30 des Zulei­ tungsdrahtes 3, so daß der Zuleitungsdraht 3 leicht auf dem Boden des Schlitzes bzw. der Nut 16 plaziert werden kann. Aufgrund hiervon ist es weniger leicht möglich, daß eine ge­ schweißte Verbindung zwischen der Innenseite der Sockelhülse 20 und dem Teil 30 des das Kunststoffgehäuse 1 verlassenden Drah­ tes 3 zustande kommt, als zwischen dem umgebogenen Ende 31 des Zuleitungsdrahtes 3 und der Sockelhülse 20. Auf dem Öffnungsbe­ reich 22 der Sockelhülse 20 ist eine lokale Vorwölbung 21 mit einer zu der Rippe 14 passenden inneren Größe und Form ausge­ bildet. Der Sockel 2 ist normalerweise ein vorgefertigtes Komponententeil der Lampe, so daß diese Vorwölbung 21 der Sockelhülse 20 von einem Maschinenteil oder Werkzeug gemacht wird, das vorzugsweise mit der Fertigungslinie zur Montage der kompakten Leuchtstofflampe oder ihrer Betriebseinheit unmittel­ bar vor der Ausführung der automatischen Sockelung gekoppelt ist.

In der Hülse 13 des Halsteiles 10 ist ein Ausschnitt bzw. Spalt 17 zur Führung und Positionierung des Zuleitungsdrahtes 3 gebildet, welcher Ausschnitt 17 von der Kante des offenen Endes der Hülse 13 aus beginnt und bis zu dem Schlitz 16 der Rippe 14 geht, wobei er sich in Richtung auf diesen Schlitz 16 hin verengt. Dieser Ausschnitt 17 macht es leichter, den Zulei­ tungsdraht 3 mittels einer Maschine zu positionieren und zu handhaben, wenn die kompakte Leuchtstofflampe hergestellt wird.

In dem Fall des oben gezeigten Ausführungsbeispiels wird der Sockel 2 mit seinem Öffnungsbereich 22 voraus über den Mantel­ bereich 12 des Halsteiles 10 des Kunststoffgehäuses 1 gescho­ ben, bis er von der Schulter 11 gehalten wird, und dann wird er mechanisch durch lokale Einkerbungen 4 fixiert, die in radialer Richtung von dem gewindefreien Bereich der Sockelhülse in die Oberfläche des Mantelbereichs 12 des Halsteiles 10 hineinragen.

Als eine optionale Lösung oder in Verbindung mit der mechani­ schen Befestigung kann der Sockel 2 auch an dem Kunststoffge­ häuse 1 mittels eines geeigneten Klebematerials befestigt werden, das auf den Halsteil 10 des Kunststoffgehäuses 1 aufge­ bracht wird, vorzugsweise zwischen der Sockelhülse 20 und der Hülse 13 des Halsteils 10. Dies führt zu einer erhöhten Torsi­ onsfestigkeit zwischen dem Kunststoffgehäuse 1 und dem Sockel 2.

Claims (6)

1. Kunststoffgehäuse- und Schraubsockelaufbau für kom­ pakte Leuchtstofflampen sowie ihre elektrischen Betriebseinhei­ ten, gekennzeichnet durch einen Sockel (2) mit einer Schraub­ sockelhülse (20) aus Metall mit einem gewindefreien Öffnungsbe­ reich (22), ein Kunststoffgehäuse (1), das einen Halsteil (10) in Form eines Rotationskörpers mit einer Mittenachse besitzt, wobei das Halsteil (10) einen zylindrischen oder leicht koni­ schen von einer Anschlagschulter (11) aus beginnenden Mantelbe­ reich (12) sowie eine Hülse (13) enthält, die an den Mantelbe­ reich (12) anschließt und ein offenes Ende sowie mindestens in einem Schritt abnehmende Durchmesser aufweist, wobei der Sockel (2) über den Halsteil (10) des Kunststoffgehäuses (1) geschoben und daran befestigt ist, einen Zuleitungsdraht (3), der von dem Innenraum des Kunststoffgehäuses (1) zwischen dem gewindefreien Öffnungsbereich (22) der Sockelhülse (20) und dem Mantelbereich (12) des Halsteiles (10) hindurchgeführt ist, wobei eine sich nach innen wölbende und eine Stirnfläche (15) senkrecht zur radialen Richtung aufweisende Rippe (14) auf dem Mantelbereich (12) ausgebildet ist, einen Schlitz bzw. eine Nut (16), die in die Stirnfläche (15) eingekerbt ist und sich parallel zu der Mittenachse (O) erstreckt und eine geeignete Tiefe hat zum Aufnehmen eines Teils (30) des das Kunststoffgehäuse (1) ver­ lassenden Zuleitungsdrahtes (3), eine lokale Vorwölbung (21) mit einer zu der Rippe (14) passenden inneren Größe und Form in dem gewindefreien Öffnungsbereich (22) der Sockelhülse (20), wobei der Teil (30) des Zuleitungsdrahtes (3) in dem Schlitz (16) angeordnet ist und das Ende des Zuleitungsdrahtes (3) in Richtung auf das Ende des Sockels (2) umgebogen und an der Sockelhülse (20) mittels Widerstandsschweißen mit einer in radialer Richtung von außen ausgeübten Druckkraft befestigt ist.

2. Kunststoffgehäuse- und Schraubsockelaufbau nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Schlitzes bzw. der Nut (16) den Durchmesser des Bereichs (30) des das Kunststoffgehäuse (1) verlassenden Zuleitungsdrahtes (3) über­ steigt.

3. Kunststoffgehäuse- und Schraubsockelaufbau nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausschnitt (17) zum Führen und Positionieren des Zuleitungsdrahtes (3) in der Hülse (13) des Halsteils (10) ausgebildet ist, wobei der Ausschnitt (17) von der Kante des offenen Endes der Hülse (13) beginnend zu dem Schlitz (16) der Rippe (14) verläuft und sich in Richtung auf den Schlitz (16) verengt.

4. Kunststoffgehäuse- und Schraubsockelaufbau nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Vorwölbung (21) auf dem gewindefreien Öffnungsbe­ reich (22) der Sockelhülse (20) mit einer Maschineneinheit oder einem Werkzeug, das mit einer die kompakte Leuchtstofflampe oder die elektrische Betriebseinheit montierenden Fertigungsli­ nie verbunden ist, unmittelbar vor der Ausführung der automa­ tischen Sockelung gebildet wird.

5. Kunststoffgehäuse- und Schraubsockelaufbau nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (2) an dem Kunststoffgehäuse (1) mechanisch mittels radialer, in den Mantelbereich (12) vorspringender örtlicher Einkerbungen (4) befestigt ist.

6. Kunststoffgehäuse- und Schraubsockelaufbau nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (2) zusätzlich durch ein zwischen der Sockelhülse (20) und der Hülse (13) des Halsteiles (10) aufgebrachtes Klebematerial befestigt ist.