Halterungselement für Lampengefäße und Lampe mit Haltcrungselemcnt sowie Verfahren zum Haltern von LampengefäBen

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 1 1.

I. Stand der Technik Die Offenlegungsschrift WO 96/35220 Al 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.

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 Halte- rungselement aufgrund seiner hervorstehenden, mit Abstand voneinander angeordneten Schweißlaschen und der Ringsegmentstruktur, die ein Verhaken mehrerer Halterungselemente ermöglicht, nicht schüttgutfähig.

II. Darstellung der Erfindung

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 auf- tritt.

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.

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.

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.

Der Verformungsbereich des erfindungsgemäßen Halterungselements ist vorteilhaft- erweise 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.

Das erfmdungsgemäße Halterungselement weist vorteilhafterweise mindestens einen elastisch ausgebildeten Toleranzausgleichsbereich auf. Der Toleranzausgleichsbereich ermöglicht aufgrund seiner Elastizität den Ausgleich von Toleranzen des Lam- pengefäßaußendurchmessers, 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 Lam- pengefäß leistet. Gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen besitzt das erfmdungsgemäße Halterungselement daher sowohl mindestens einen Verformungsbereich als auch mindestens einen Toleranzausgleichsbereich.

Das erfmdungsgemäße Halterungselement besteht vorzugsweise aus Metall, um eine ausreichend hohe Hitzebeständigkeit und Festigkeit sowie Elastizität des Halterungs- elements zu gewährleisten.

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.

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.

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 Lampengefäßaußen- durchmessers, 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 Toleranzausgleichsbe- reich 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.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befestigen eines Lampengefäßes im Sockel einer Lampe mittels eines Halterungselementes, das über einen Abschnitt des Lam- pengefäßes geschoben wird, so dass das Halterungselement den Lampengefäßab- schnitt zumindest teilweise umschließt und ein Klemmsitz zwischen dem Lampenge- fäßabschnitt 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 Schweiß verfahren gemäß dem Stand der Technik mit den oben bereits erläuterten Nachteilen verzichtet wer- den.

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.

Außerdem beinhaltet das erfmdungsgemäße 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 me- chanische Spannung wird durch das plastische Verformen des oben genannten, mindestens eine Verformungsbereichs des Halterungselements erzeugt.

III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachstehend wird die Erfindung anhand von mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe in schematischer Darstellung

Figur 2 Eine Draufsicht auf die in Figur abgebildete Hochdruckentladungslampe in schematischer, perspektivischer Darstellung

Figur 3 Einen Längsschnitt durch die in den Figuren 1 und 2 abgebildete Hoch- druckentladungslampe

Figur 4 Einen Querschnitt durch das Halterungselement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und den Außenkolben

Figur 5 Einen Querschnitt durch das Halterungselement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und den Außenkolben

Figur 6 Einen Ausschnitt eines Querschnitt durch das Halterungselement gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und den Außenkolben

Bei dem in den Figuren 1, 2 und 3 abgebildeten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lampe handelt es sich um eine Hochdruckentladungslampe, insbesondere eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die vorzugsweise als Licht- quelle 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.

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 kreis- ringförmige 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.

In der Figur 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 Figur 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.

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.

Diese Ringsegmente 1181, 1182 dienen als elastisch ausgebildete Toleranzausgleichselemente. Sie ermöglichen den Ausgleich von Toleranzen des Außenkolben- außendurchmessers, die bei der Herstellung des Außenkolbens auftreten können. Außerdem besitzt das Halterungselement 118 ein im wesentlichen U- förmiges Ring- segment 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 Pl, 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 Kaltver- formungsprozess 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 Kaltver- formungsprozess des Ringsegments 1183 durchgeführt.

In den Figuren 5 und 6 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele des erfmdungsgemä- ßen ringförmigen Halterelementes gezeigt, die alternativ zu dem in Figur 3 abgebildeten Halterungselement 118 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden können.

Das in Figur 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfmdungsgemäßen 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 Außenkol- ben 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 Er- findung 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.

Bei dem in Figur 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 Figur 6 bewegt werden, zusammen gedrückt und dauerhaft plastisch verformt. Dadurch werden die Toleranzausgleichsbereiche 3181, 3182 gedehnt und in ihnen eine mechanische Spannung erzeugt, die zum vorgenannten Klemmsitz beiträgt.

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 erfϊndungsgemäßen Halterungselements kann ebenfalls variiert werden und ist nicht auf die oben näher beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.