In Kleinlampen sind wir groß!

In miniatures we are great!


Einführung

MGGs Micro-Glühlampen stellen ein wichtiges Bauelement für nahezu alle Bereiche der modernen Elektrotechnik und Elektronik dar. Die Einsatzmöglichkeiten sind derartig vielseitig und fast unbegrenzt, dass an dieser Stelle darauf nicht detailliert eingegangen werden kann. Vielmehr möchten wir Sie auf den folgenden Seiten mit ausführlichen Informationen über die Technik der Lampen, die verwendeten Materialien, einzelne Fertigungsabläufe und insbesondere mit den Begriffsbestimmungen der relevanten elektrischen und optischen Daten vertraut machen.

Für jeden Lampen-Anwender stellt sich bei seinem spezifischen Problem die Frage, welche Anforderungen an die vorgesehene Lichtquelle zu stellen sind. Die wichtigsten Daten können z.B. folgende sein (die Reihenfolge stellt keine Wertung dar):

  • Spannung
  • Stromaufnahme
  • Lichtstärke
  • Lebensdauer
  • Abmessungen
  • Anschlussdrähte oder Sockel
  • Hohe mechanische Festigkeit gegenüber Schocks und Vibrationen
  • Kolbenform (rund/flach/Kugel/mit Linse)
  • Optische Qualität des Lampenkolbens
  • Position des Wendels
  • Färbung

In vielen Fällen ist es nach Festlegung aller Parameter möglich, eine Standardlampe auszuwählen, die vielleicht sogar international genormt und deshalb bei einem evtl. Ersatzbedarf weltweit verfügbar ist. Andererseits stellen Konstrukteure, Designer und Entwickler heute Forderungen an Lampen, die durch die herkömmlichen Standardtypen nicht oder nur unzureichend erfüllt werden können. Hier liegt der Ansatzpunkt für unsere Entwicklung!

Video-Prüfplatz in der Qualitätssicherung
Video-Prüfplatz in der Qualitätssicherung

Wir versuchen, möglichst alle Informationen über den Einsatzfall, die Betriebsdaten, Umgebungseinflüsse, mögliche Einbauarten, Auswechselbarkeit usw. zu erfassen. Nur diese Kenntnis ermöglicht es uns dann, eine Lösung zu finden, die den geforderten Kriterien entspricht. Leider lässt sich nicht immer jede Anforderung so realisieren, wie Sie es sich vielleicht wünschen, sondern es müssen gelegentlich Kompromisse eingegangen werden. Auch der Glühlampe sind gewisse Grenzen gesetzt, die entweder auf physikalischen Gesetzen beruhen oder fertigungstechnisch nicht – oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand – realisierbar sind. Wichtig ist, dass Sie uns bei aktuellem Bedarf frühzeitig in die Entwicklung mit einbeziehen.

Eine  weiter  gehende  Kenntnis  der  Zusammenhänge von Micro-Glühlampen erleichtert Ihnen sicher die Beurteilung über das technisch Machbare im Zusammenhang mit Ihren eigenen Anforderungen.


Technik der Lampe

Bestandteile

Eine Micro-Glühlampe besteht aus verhältnismäßig wenigen Einzelteilen:

Material

Wendel

Das „Herz” jeder Lampe ist die Wendel. Bei MGG- Lampen wird ausschließlich Wolframdraht für die Fertigung verwendet, der höchsten Qualitätsanforderungen entspricht. Jeder Draht wird bereits vor der Verarbeitung einer Qualitätsprüfung unterzogen, um zu gewährleisten, dass nur einwandfreie Drähte zur weiteren Verwendung gelangen. Der kleinste eingesetzte Drahtdurchmesser liegt bei 2,9 µm und wurde z.B. bei der „kleinsten Glühlampe der Welt” (Ø 0,75 x Länge 2,8 mm) verwendet und erreicht bei 1,5 V eine Stromaufnahme von nur 8 mA!

Bei der Wendelfertigung wird der Wolframdraht gleichmäßig auf einen Molybdän-Kerndraht gewickelt. Die Durchmesser beider Drähte, die gewählte Steigung und die Länge des Gewendels bestimmen bereits die lichttechnischen und mechanischen Daten der Lampe, in der diese Wendel zum Einsatz kommen soll. Je nachdem, für welche Spannung die Wendel ausgelegt ist, erfolgt nach dem ersten Wickeln ein nochmaliges Spiralisieren, wieder auf einen Molybdän-Kerndraht. Das fertige Produkt wird als Doppelwendel bezeichnet. Anschließend erfolgt das Glühen der Wendel in einem separaten Arbeitsgang.

Hierbei bekommt die Wendel seine mechanische Festigkeit und Formbeständigkeit. Der Glühprozess unterliegt einer permanenten Kontrolle und gewährleistet, dass die später gefertigten Lampen alle geforderten Eigenschaften aufweisen und innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen.

Je nach Größe des Lampenkörpers, in dem die Wendel eingesetzt wird, ist festgelegt, ob eine Einfach- oder Doppelwendel vorzusehen ist. Im Allgemeinen werden Doppelwendel erst bei Spannungen ab 18 V aufwärts Einsatz finden. MGG-Lampen haben in vielen Fällen bereits ab 5 V eine Doppelwendel, die mechanisch hochstabil ist und einen kleinen, nahezu punktförmigen Leuchtkörper darstellt. Speziell bei Linsenlampen ist dieses ein wichtiger Vorteil.

Nach dem Spiralisieren des Wolframdrahtes wird das fertige endlose Gewendel (der Wendel- Schlauch) auf die vorgegebene Länge geschnitten. Der jetzt nicht mehr benötigte Molybdän-Kerndraht wird auf chemischem Wege herausgelöst (geätzt). Abschließend werden die Wendeln noch einem gründlichen Reinigungsprozess unterworfen, um auch letzte Rückstände zu beseitigen. Jetzt wird eine kleine Menge entnommen und eine Musterserie von Lampen produziert, um zu sehen, ob die Wendeln die theoretischen Daten bestätigen. Nur wenn dieses gewährleistet ist, wird die Fertigungs-Charge  freigegeben,  um den MGG-Lampen Qualität und Zuverlässigkeit zu verleihen.

Stromzuführungen

Als Stromzuführungen (zwei Stück je Lampe) finden ausschließlich Kupfermanteldrähte Einsatz. Diese bestehen aus einem Nickel-/Eisen-Kern mit einem Kupferüberzug und gewährleisten eine optimale vakuumdichte Verschmelzbarkeit mit den Glasperlen bzw. Glaskolben. Andere Drähte, z.B. Platinmanteldraht, können auf Wunsch (bei Sonderlampen) zum Einsatz kommen. Die verfügbaren Drahtdurchmesser betragen 0,15 bis 0,40 mm. Die meisten Lampen haben als Standard Elektroden einen Durchmesser von 0,20 bzw. 0,25 mm.

Halterdrähte

Bei Lampen, deren Wendel so lang ist, dass er nicht stabil in der Lampe montiert werden kann oder die Gefahr des Zusammenfallens bzw. Anlegens an die Glaskolbeninnenwand besteht, werden eine oder zwei Wendelstützen in die Glasperle eingeschmolzen. Diese bestehen aus Molybdändraht mit einem Durchmesser von 0,10 mm und sind im oberen Bereich zu Häkchen geformt, in die die Wendel eingehängt wird. Die Häkchen werden anschließend zugebogen und verhindern dadurch ein Herausspringen der Wendel bei mechanischen Belastungen (z. B. Schocks/Vibrationen) - siehe hierzu auch "Wendelaufbauten".

Perle

Eine Glasperle hat verschiedene Funktionen in der Lampe. Sie wird um die Stromzuführungen herumgeschmolzen, sorgt für einen gleichmäßigen Elektrodenabstand und nimmt je nach Länge der in der Lampe eingesetzten Wendel einen oder zwei Halter auf (s. Wendelaufbauten). Bei Lampen mit einem Durchmesser von 5,85 mm (T-1¾ ) und kleiner dient die Perle gleichzeitig zum vakuumdichten Verschmelzen zwischen Stromzuführungen und Glaskolben.

Kolben

Bei  MGG-Lampen  kommen  vier verschiedene Kolbenarten zum Einsatz:

  • Rundkolben
  • Flachkolben
  • Linsenkolben
  • Kugelkolben

Die unter 1 bis 3 genannten Kolben sind alle röhrenförmig und unterscheiden sich nur durch den oberen Abschluss. Rundkolben sind halbrund ausgeführt, Flachkolben sind plan abgeschlossen, und Linsenkolben haben eine Plankonvexlinse (bei T-⅔, T- ¾  und T-1). 

Bei Lichtwurf- bzw. Punktlichtlampen ist die Linse bikonvex ausgeführt. Kugelkolben haben einen gleichmäßigen runden Durchmesser.

Alle Lampen werden entsprechend ihres Glaskolbens klassifiziert. Die Bezeichnungen kommen aus der amerikanischen Fachliteratur: 

  • Lampen mit röhrenförmigen Kolben = tubes  →  T 
  • Lampen mit kugelförmigen Kolben  = globes → G

Zusätzliche Zahlenangaben erläutern die Bauform der Lampentype. So steht „T-1” z.B. für eine röhrenförmige Lampe mit einem Durchmesser von 3,175 mm. Die  „1”  steht  für ⅛” (inch). Alle anderen Angaben gelten analog für Bruchteile (T- ½ = 1,6 mm) beziehungsweise Vielfachem (T-1  ¾) = 5,85 mm) von ⅛” (inch) = 3,175 mm. Die im Katalog gelisteten Lampen sind in T-Gruppen unterteilt.

MGG-Glaskolben werden aus verschiedenen Glassorten gefertigt, die optimal auf alle anderen Materialien und Maße, insbesondere die Ausdehnungskoeffizienten der Stromzuführungen, abgestimmt sind. Mit Ausnahme der Anzeigelampen T-1 ½ und T-1 ¾ sind alle anderen Kolben, insbesondere die Linsenkolben, weitestgehend frei von Schlieren, Einschlüssen oder Verunreinigungen und gewährleisten jeweils ungehinderten Lichtaustritt aus der Lampe. Jeder Fertigungsprozess in der Kolbenfertigung wird laufend kontrolliert. Die fertigen Kolben werden, bevor sie in die Produktion fließen, noch einmal statistisch überprüft, sowohl mechanisch auf Abmessungen als auch visuell auf optische Beschaffenheit.

Sockel

MGG-Lampen haben in der Basis-Ausführung galvanisch verzinnte Anschlussdrähte und sind leicht zu löten (nach DIN 40046 bzw. MIL-T-10727). Auf  Wunsch  können  vergoldete  Drähte  nach MIL-G-45204 geliefert werden. Neben den vorgenannten Versionen sind die meisten Lampen gesockelt lieferbar. Viele Sockel sind international genormt und ermöglichen es, Lampen ohne Lötvorgang beziehungsweise Hilfswerkzeuge auszuwechseln. Einige entsprechende Fassungen bzw. Lampenhalter werden im Katalog aufgeführt.

Farbe / Silikon-Kappe

In der Standardausführung sind alle Glaskolben klar (transparent). Auf Wunsch sind folgende Färbungen möglich, bei der die Lampen mit einem mechanisch widerstandsfähigen und alterungsbeständigen Einbrenn-Tauchlack versehen oder aber mit einer Silikon-Farbkappe überzogen werden:

  • rot, nach MIL-L-25467 
  • grün, nach MIL-C-25050 
  • gelb, nach MIL-C-25050
  • blau 
  • blau-weiß nach MIL-L-27160 
  • orange
  • opalweiß 
  • mattiert

Fertigungsablauf, Alterung und Endkontrolle

Die Fertigung besteht aus zwei Produktionszweigen:

a)  aus den Halbfertigprodukten und
b)  aus der Lampenproduktion.

Zu a) gehören die Fertigung der Wendeln, der Glaskolben, der Sockel (sofern diese nicht fremdbezogen werden oder eine Kundenbeistellung sind).

Unter b) fällt die Herstellung der Glühlampen mit den o.g. Materialien.

Auf Automaten werden die Stromzuführungen von Rollen zugeführt, auf erforderliche Länge geschnitten und mit der Perle vakuumdicht verschmolzen. Die separat gefertigte Wendel wird automatisch dem Perlfuß zugeführt und montiert. Das fertige System wird weitergeleitet, mit dem vorproduzierten Glaskolben bestückt und zum Evakuieren und Verschmelzen übergeben. Die Lampe durchläuft ein Zinnbad und geht dann zum Einbrennen (bzw. Altern) auf das Einbrennfeld. Die Dauer ist für jede Type spezifisch festgelegt, im Mittel liegt sie zwischen 16 und 72 Stunden. Drei Vorteile bringt dieses Altern mit sich:

  • Fertigungs- und materialbedingte Frühausfälle werden sichtbar und sofort eliminiert.
  • Die Wendel der Lampen werden stabilisiert.
  • Bei einer großen Anzahl von Lampen, die zur gleichen Zeit einbrennen, ist die Gleichmäßigkeit der Fertigung ideal zu beurteilen.

Nach erfolgtem Einbrennen werden alle Lampen auf Licht- und Stromwerte gemessen und klassifiziert, zum Teil geschieht dieses vollautomatisch (prozessgesteuert). Lampen, die noch gefärbt werden müssen, laufen entsprechend weiter. Dem Sockeln schließen sich Funktions- und Stichprobenprüfung der mechanischen Maße an. Lampen, die fertig und durch die Endkontrolle gelaufen sind, gehen ans Lager und stehen dem Verkauf unmittelbar zur Verfügung.


Qualitätskontrolle & Qualitätssicherung

Lichttechnische Messung in der Qualitätssicherung

Um eine Produktion mit konstant hohem Qualitätsniveau zu fahren, ist es unerlässlich, eine funktionsfähige Qualitätskontrolle und -sicherung zu unterhalten. Diese ist, unabhängig von der Produktion, der Geschäftsleitung direkt verantwortlich.

Die Qualitätssicherung gliedert sich in vier Bereiche:

  • Eingangskontrolle aller Zulieferteile
  • Abnahmekontrolle eigener Halbfertigprodukte
  • Statistische Kontrolle der laufenden Fertigung
  • Endkontrolle

Ein gut organisierter Aufbau und Ablauf dieser Kontrollen ist gewährleistet. Evtl. festgestellte Mängel oder Beanstandungen werden rechtzeitig erkannt und beseitigt. Die Rückkopplung in das technische Vorschriftenwesen bzw. in die hauseigenen Werk-Normen erfolgt unverzüglich. Von Vorlieferanten fehlerhaft produzierte Teile werden ausgesondert und fließen nicht in die Fertigung ein. Langjährige Zulieferer haben ihr eigenes Qualitätsniveau entsprechend unseren Anforderungen angepasst.

Ca. 14% aller Beschäftigten befassen sich bei uns direkt oder indirekt mit Qualitätskontroll- und Sicherungsaufgaben. Aus der Produktion werden laufend Stichproben für Untersuchungen und Lebensdauertests entnommen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen fließen über die Entwicklung und technische Leitung wieder in die Fertigung zurück und bilden die Basis für eine gleichbleibend hohe Qualität und laufende Weiterentwicklung unserer Micro-Glühlampen.


Begriffsbestimmung

Elektrische Daten

Nennspannung (U)

Alle in diesem Katalog genannten Spannungswerte sind Nenndaten, auf denen alle anderen Parameter wie Stromaufnahme, Lichtstärke/Lichtstrom, Widerstand und Lebensdauer basieren. Die Einheit ist das Volt (V).

Nennstrom (l)

Mit Nennstrom wird der bei Nennspannung durch die Lampe fließende Strom - in Milliampere (mA) - bezeichnet. Die Standardtoleranz der in diesem Katalog gelisteten Lampen liegt bei   ± 10%. Eingeengte oder erweiterte Toleranzen sind auf Wunsch möglich.

Nennleistung (P)

Das Produkt aus Nennspannung (in V) und Nennstrom (in A) ist die Nennleistung (W):

                    P = U x I ⇒ z.B. 28V x 0,040A = 1,12W

Die Standardtoleranz ist identisch mit der jeweiligen Stromaufnahme-Toleranz.

Nennwiderstand (R)

Die Einheit des elektrischen Widerstands ist das Ohm (Ω). Der Nennwiderstand einer Lampe ist der Quotient aus Nennspannung und Nennstrom:

Abb. 1 / Fig. 1

Glühlampen sind Ohm’sche Verbraucher. Der verwendelte Wolframdraht hat ein positives Widerstandsverhalten. Der Widerstand ist spannungs- und temperaturabhängig (PTC-Charakteristik/Kaltleiter), d.h. steigender Widerstand bei steigender Temperatur. So beträgt der Widerstand bei vielen Lampen bei Raumtemperatur (20°C = 293 K) nur ca. ein Zehntel der Betriebstemperatur (ca. 2.000 K). Der sich hieraus ergebende Einschaltstrom ist dem elektrischen Widerstand umgekehrt proportional – d.h. er steigt um ungefähr das 10-fache des Nennstroms an (vgl. Abb.1).

Lampen mit kleinen Strömen (also mit sehr dünnen Wolframdrähten) erreichen ihre Betriebstemperatur schneller als Lampen mit größeren Strömen (also mit dickeren Wolframdrähten).

Für viele elektronische Schaltungen bzw. Halbleiter-Bauelemente ist ein hoher Einschaltstrom schädlich. Eine Reduzierung kann aber durch konstantes „Vorheizen“ des Wendels mit ca. 10-15% der Betriebsspannung erreicht werden. Bei einer Farbtemperatur von ca. 1.000 K ist noch keine sichtbare Lichtabgabe des Wendels vorhanden.

Lichttechnische Daten

Allgemeines

Das Funktionsprinzip einer Glühlampe beruht darauf, dass die zugeführte elektrische Energie u.a. in sichtbare Strahlung umgewandelt wird. Mit „Licht” wird der Bereich der elektromagnetischen Strahlung bezeichnet, der durch das menschliche Auge wahrgenommen werden kann. Dieser liegt etwa im Wellenlängenbereich von 380 – 780 nm (Nanometer), d. h. von Violett bis zum Rot. Obwohl dieser sichtbare Strahlungsanteil nur einen Bruchteil der aufgewendeten Leistung darstellt, sind Glühlampen wirksame Emitter für viele Applikationen. Für MGG-Lampen interessieren vorwiegend die folgenden photometrischen Maßeinheiten:

Lichtstrom (ɸV)

Mit Lichtstrom (lm) bezeichnet man die gesamte V(λ)-bewertete Strahlung einer Lampe/Lichtquelle im Bereich von 380 - 780 nm.

Lichtstärke (lV)

Die Candela (cd) ist die Lichtstärke einer Strahlungsquelle, welche monochromatische Strahlung der Frequenz 540 THz in eine bestimmte Richtung aussendet, in der die Strahlstärke 1/683 Wsr–1 beträgt.

Mittlere sphärische Lichtstärke (loV)

In der Anglo-Amerikanischen Literatur wird diese mit MSCP bezeichnet. Zwischen MSCP-Wert und Gesamtlichtstrom (lm) besteht eine direkte Relation:

                    Φ∨(lm) = 4π * lo∨ (MSCP) = 4π * MSCP = 12,57 * MSCP

                                    z.B. MGG 1280-00 hat .15MSCP = 1,89lm

Bei  MGG-Lampen  beträgt  die  Standardtoleranz der mittleren sphärischen Lichtstärke ± 25 %. Eingeengte Toleranzen, wie z.B. ± 15 % (AS 15) und ± 10 % (AS 10), sind gegen Aufpreis möglich (AS = vorgealtert und selektiert).

Abb. 2 / Fig. 2

Lichtausbeute (hV)

Die Lichtausbeute einer Lampe errechnet sich zu Lumen/Watt (lm/W), z.B. MGG 1280-00:

Das Verhältnis Lumen/Watt wird auch als visueller Lampenwirkungsgrad bezeichnet. Abb. 2 gibt angenähert den Wirkungsgrad von MGG-Lampen in Relation zur Farbtemperatur an.

Beleuchtungsstärke (EV)

Die Einheit der Beleuchtungsstärke ist das Lux (lx)

Wenn ein Lichtstrom von 1 lm senkrecht auf eine Fläche von 1 m² trifft, erhält diese eine Be- leuchtungsstärke von 1 lx (lx = lm/m2). Im Anglo- Amerikanischen wird statt Lux die Bezeichnung Footcandle (fc) benutzt (fc = cd/ft2).

1 fc = 10,764 lx              1 lx = 0,0929 fc.

Außerhalb der photometrischen Grenzentfernung ist die Beleuchtungsstärke einer Fläche dem Quadrat ihres Abstands von der Lampe umgekehrt proportional. Bei gleicher Beleuchtungsstärke einer Fläche verhalten sich die Lichtstärken zweier Lampen wie die Quadrate ihrer Entfernungen.

Leuchtdichte (LV)

Mit Leuchtdichte bezeichnet man das Verhältnis der Lichtstärke (cd) zur Projektion der leuchten- den Fläche senkrecht zur Strahlungsrichtung.

Vereinfacht kann man auch sagen, dass die Leuchtdichte das lichttechnische Maß ist, das im Allgemeinen dem subjektiven Empfinden der Helligkeit einer Lichtquelle entspricht.

Einschmelzprozess einer Perle
Einschmelzprozess einer Perle

Farbtemperatur (TF)

Die Einheit der Farbtemperatur ist das Kelvin (K). MGG-Lampen werden zumeist in Vakuum-Ausführungen produziert. Bei Lichtwurf- bzw. Projektionslampen kommen auch gasgefüllte Versionen zum Einsatz. Vakuum-Lampen liegen in einem Temperaturbereich von ca. 1800 – 2600 K (bis max. 10 lm/W), gasgefüllte Lampen haben Temperaturen bis 2900 K (max. 17 lm/W).

Glühlampen sind Temperaturstrahler, deren Wolframdraht/-wendel durch direkten Stromdurchgang auf oben genannte Temperaturen aufgeheizt werden  und  u.a.  sichtbares  Licht  aussenden. Die Lichtstärke bzw. der Lichtstrom sind von der „wahren Temperatur” der Glühwendel abhängig. Die Strahlungscharakteristik entspricht nahezu der eines „schwarzen Körpers”. Je höher die Temperatur des Wendels, desto größer wird der Anteil kurzwelliger Strahlung und auch der Lichtausbeute.

Lebensdauer

Für alle im Katalog aufgeführten Lampen ist die mittlere Lebensdauer für Wechselspannungsbetrieb (AC) unter Laborbedingungen angegeben, d. h. bei Raumtemperatur mit stabilisierter Spannung, ohne Einwirkung von Schock/Vibration, in senkrechter Brennlage. Die Lebensdauer einer Lampe gilt als erreicht, wenn von einer bestimmten Lampenmenge mindestens 50% die mittlere Lebensdauer erreicht haben.

MGG-Lampen werden laufend Lebensdauertests unterworfen. Aus jedem Fertigungslos werden hierfür Stichproben entnommen. Auf Grund der zum Teil  sehr hohen Lebensdauer (z.B. 100.000h entsprechen  11,4 Jahre) kann bei vielen Typen kein Test mit Nennspannung durchgeführt werden. Ein verkürzter Test mit Überspannung tritt an diese Stelle. Die erzielten Ergebnisse können dann auf die theoretische Nennlebensdauer extrapoliert werden. Abb. 3 zeigt ein Nomogramm, das hierfür verwendet wird. Dieses wurde speziell für MGG-Lampen ausgelegt und basiert auf langjährigen Erkenntnissen. Es kann - mit gewissen Einschränkungen - für nahezu alle Vakuum-Lampen zur Umrechnung verschiedener Faktoren dienen.

Abb. 3 / Fig. 3

Alle im Katalog angegebenen Werte wie Strom, Lichtstärke und Lebensdauer beziehen sich auf die Nennspannungsdaten. Sehr oft erfordern aber spezielle Anwendungsfälle (z.B. zwecks Erreichen höherer Lebensdauer) eine abweichende Betriebsspannung für eine Lampe. Hierbei kann es sich sowohl um Über- als auch Unterspannungsbetrieb handeln. Für Sie als Anwender ist es in diesen Fällen wichtig zu wissen, wie sich die anderen elektrischen Größen bei der gewählten Betriebsspannung gegenüber den Nenndaten verhalten. Mit dem MGG-Kalkulator ist es möglich, prozentual die Änderungen abzulesen, z.B.: Sie wollen eine 5-V-Lampe nur mit 4,5 V (10% Unterspannung) betreiben. Folgen Sie nun, von 90% ausgehend, der senkrechten blauen Hilfslinie, so zeigt der Schnittpunkt eine Reduzierung bei der Stromstärke um ca. 5,5% auf 94,5%, bei der Lichtstärke um ca. 30% auf 70% der Nennwerte. Bei der Lebensdauer tritt jedoch eine Erhöhung um ca. 350% (das 3,5-fache) ein.

Wie eingangs erwähnt, sind alle Lebensdauerangaben unter optimalen Voraussetzungen im Laborbetrieb ermittelt. Nahezu jeder Anwendungsfall führt mehr oder minder zu einer Lebensdauer-Reduzierung. Nachfolgend werden einige der wichtigsten Einflussgrößen besprochen.

Einflüsse des verwendeten Materials, der Fertigung und der Technologie

Nur  eine  Verwendung  einwandfreien  Materials, eine optimale Fertigung und eine beherrschte Technologie sind die Basis für ein zuverlässiges Produkt. Hier muss alles stimmen, damit später die Qualitätsvoraussetzungen gegeben sind.

Betriebsart

Ein wesentlicher lebensdauerbestimmender Faktor für Glühlampen ist die Betriebsart. Problemlos ist der Wechselspannungsbetrieb, auf dem alle Katalogangaben beruhen. Bei Betrieb mit Gleichspannung/-strom (DC) können aber zum Teil Lebensdauer-Reduzierungen von über 50% auftreten, insbesondere bei Lampen mit kleinem Drahtquerschnitt (niedrigem Strom) und geringer Wendeltemperatur. Die normale Abdampfung der Wolframwendel wird durch 2 Effekte zusätzlich verstärkt,

  • durch den Soret-Effekt und
  • durch die Elektromigration.

Die Soret’sche Wirkung basiert auf einem starken Temperaturgefälle in Längsrichtung der Drahtachse. Der auftretende Massetransport (der Wolfram-Atome) führt zu einer gezähnten Oberflächenstruktur des Wolframdrahtes. Zwangsläufig tritt daraus eine Querschnittsreduzierung hervor, die bei Einwirkung von Schocks, Vibrationen oder Impulsbetrieb zu einem Bruch führen kann.

Bei der Elektromigration ist die gleiche Veränderung der Drahtoberfläche zu beobachten wie beim Soret-Effekt. Bedingt wird diese allerdings nur durch Gleichspannungs-/-strom-Betrieb, wobei der Massetransport durch das sich in Längsrichtung des Wolframdrahtes befindliche elektrische Feld mit einseitigen Spannungsgradienten bewirkt wird.

Temperatur

Lebensdauerbestimmend kann die Umgebungs- bzw. Betriebstemperatur sein. Da bei Glühlampen der größte Strahlungsanteil Wärmestrahlung ist, findet beim Betrieb eine Temperaturerhöhung statt, die je nach Lampentyp zwischen 10 – 55 °C beträgt. Abhängig ist die Temperatur allerdings auch noch von der Größe des Lampenkörpers (Bauform T-⅔ bis T-1 ¾). Abb. 4 zeigt die Abhängigkeit der unterschiedlichen Baugrößen in Relation zu Leistung (P) und Temperaturerhöhung (T). Diese Grafik besitzt jedoch nur bei Vakuum-Lampen  Gültigkeit, die den größten Teil unseres Fertigungsspektrums repräsentieren. Nicht aufgeführt sind T-½- Lampen, die aufgrund ihrer  geringen  Leistung  von  max.  0,05  Watt nur eine Temperaturerhöhung von ca. 3 - 4 °C erzeugen.

Bei  permanenten  Kolbentemperaturen  von  ca. 125 °C und mehr besteht die Gefahr, dass aus dem Glas Gase herausdiffundieren und das Vakuum verunreinigen bzw. verschlechtern. Dieses hat sowohl eine beschleunigte Abdampfungsrate als auch eine weiter ansteigende Kolbentemperatur zur Folge – unter gleichzeitigem Stromanstieg und Lichtabfall – und beeinträchtigt die Lebensdauer erheblich.

Abb. 4 / Fig. 4

Thermische Einflüsse (Vakuum- und gasgefüllte Lampen)

Das Normalverhalten von Glühlampen bringt mit zunehmender Lebensdauer eine Schwärzung der Glaskolbeninnenwand mit sich, hervorgerufen durch vom Wendel abgedampftes Wolfram. Ist die Abdampfung stark ausgeprägt, kann davon ausgegangen werden, dass sich der Wolframquerschnitt entsprechend reduziert hat. Diese Reduzierung erfolgt nicht durchgehend über den gesamten Draht, sondern partiell. An den am stärksten ausgeprägten „Kerbungen” neigt der Draht leicht zum Bruch, ausgelöst z.B. durch mechanische Belastungen oder Impulsbetrieb. Die zwangsläufige Folge ist der Totalausfall der Lampe.

Neben den Wendel- bzw. Glaskolbentemperaturen geht der verwendete Drahtquerschnitt stark in die Lebensdauer ein: In der Regel hat eine Lampe mit einer niedrigen Spannung bei gleicher Verlustleistung und gleicher Lichtstärke gegenüber einer Lampe mit hoher Spannung eine höhere Lebensdauer.

Die meisten MGG-Lampen  sind in Vakuum-Ausführung. Bei diversen Projektions- bzw. Lichtwurf-Lampen kommen Gasfüllungen zum Einsatz (Edelgase), die die Abdampfung verzögern bzw. mindern. Gleichzeitig kann eine höhere Lichtausbeute erreicht werden. Die Wendelabmessungen können reduziert bzw. nahezu punktförmig ausgebildet werden, was bei Linsen-Lampen mit optischer Qualität ein großes Plus darstellen kann.

Schock und Vibration

Gewisse Anwendungsfälle für Glühlampen bringen mechanische Belastungen durch Schocks und Vibrationen mit sich. Während bei Lampen, die jungfräulich sind oder wenig gebrannt haben, die Empfindlichkeit noch nicht gravierend ist, tritt mit zunehmender Alterung der Wolframwendel eine Versprödung auf, die zum Bruch führen kann. Besonders betroffen sind hiervon Lampen mit höheren Spannungen (lange Wendeln) und kleinen Strömen (dünne Drähte). Derartige Wendeln können sich verformen und führen zumeist zu Wendelverwerfungen, Windungskurzschlüssen, die ebenfalls einen Lampenausfall zur Folge haben.

Einbrennen der Lampen im Fertigungsprozess
Einbrennen der Lampen im Fertigungsprozess

Um vorgenannten Kriterien zu begegnen, empfiehlt es sich, bei Applikationen mit zu erwartenden starken mechanischen Belastungen Lampen mit niedrigen Spannungen und höheren Strömen bevorzugt zu verwenden.

Die in MGG-Lampen verwendeten Drähte und Wendel werden in ihrem Fertigungsprozess besonderen Glühverfahren unterworfen, die eine hohe mechanische Festigkeit erzeugen und die Lampe weitestgehend resistent gegen Schocks und Vibrationen machen (siehe "Material"). Durch Verwendung entsprechender Wendelhalterungen bzw. Wendelaufbauten können besonders schockfeste Typen gerfertigt werden. Im Übrigen kann einem Wendelbruch vorgebeut werden, indem die Lampe mit ca. 10 - 15% der Nennspannung "vorgeheizt" wird (siehe "Nennwiderstand"). Die Wendel wird so unter Temperatur gehalten und ist flexibel, während sie im kalten Zustand spröde und bruchgefährdet ist.


Ausführungen

 

Vakuum oder Gas

Wie unter "Lebensdauer" bereits erwähnt, besteht die Möglichkeit, bestimmte Lampen mit Gasfüllungen zu versehen. Vorwiegend wird dieses bei Projektions- bzw. Lichtwurflampen der Fall sein. Bei Anzeige- bzw. Signallampen ist von Gasfüllungen abzuraten, weil die durch Gaskonvektion bedingten höheren Kolbentemperaturen einem Einsatz in Tastern, Schaltern, Signal- und Meldeleuchten oder Displays entgegenstehen. Kunststoffblenden, -kalotten bzw. –Gehäuse würden angegriffen bzw. verformt sowie verfärbt werden.

Freie Drahtenden

Alle Lampen haben in der Basisausführung freie Anschlussdrähte, die serienmäßig eine galvanische Hochglanzverzinnung aufweisen (Schichtdicke: min. 1,5 µm) und eine einwandfreie Lötbarkeit zu gewährleisten (nach MIL-T-10727 bzw. DIN 40046). Auf Wunsch sind auch Vergoldungen möglich, sowie Platinmanteldrähte.

Wendelaufbauten

Sockelausführungen

Hochwertig gesockelte Lampe
Hochwertig gesockelte Lampe

Die meisten der Lampen mit freuen Drahtenden können auch mit Sockeln geliefert werden, die fast ausschließlich internationalen Normen und Standards entsprechen, wie z.B. Europäische Norm (EN), US-MIL-Specification, Norme Française, DIN-Norm, BSI, IEC, ISO, ANSI usw.. Die verschiedenen Ausführungen sind auf den nachfolgenden Seiten aufgeführt. Für bestimmte gesockelte Lampen können definierte Wendelpositionen realisiert werden, bei denen ein Lichtschwerpunkt bestimmt wird (LCL). Sondersockel gemäß Kundenanforderungen aus Metall und Kunststoff sind ebenfalls möglich.

Färbung oder Mattierung

Lampen mit Farbkappen
Lampen mit Farbkappen

Die Basisausführungen der Lampen sind glasklar. Für viele Anwendungen sind Färbungen erforderlich, die bei MGG-Lampen folgende Variationen bieten:

rot – grün – gelb – blau – opalweiß – orange - blau-weiß

Unter "Material" ist hierzu bereits ausführlich geschrieben worden. Zusätzlich zu den Färbungen ist eine Mattierung möglich, die den Lampen eine diffuse Lichtabstrahlung gibt.

Ergänzend ist Farbgebung auch durch Verwendung von Silikon-Kappen (Filter) möglich.

Linsenlampen

Das von der Wendel emittierte Licht wird in alle Richtungen abgestrahlt, zum Teil beeinflusst durch Wendelhalterungen bzw. Sockel. Viele Anwendungsfälle erfordern einen konzentrierten Lichtaustritt in Richtung der Lampenachse. Für diesen Zweck können die meisten MGG-Lampen mit Linsenkolben ausgerüstet werden.

Für Linsenlampen bieten sich bevorzugt Spannungen von bis zu max. 6 Volt an, weil bei diesen noch keine Wendelstützen notwendig sind, die einen gerichteten Lichtaustritt durch Schattenbildung beeinflussen können (selbstverständlich sind auch höhere Spannungen realisierbar – z.Z. max. 36 Volt).


Handhabung, Einbauhinweise und Fassungen

 

Lampen mit verzinnten Anschlussdrähten werden fast ausschließlich eingelötet. Beim Vorbereiten für das Löten sollten die Drähte niemals direkt an der Einschmelzstelle scharfkantig abgewinkelt werden, da Vakuum-Undichtigkeit als auch Drahtbrüche auftreten können. Gerät Lötzinn bzw. die Lötspitze an den Glaskolben, sind ebenfalls Leckagen bzw. Haarrisse möglich und können den vorzeitigen Ausfall der Lampe bewirken.

Drahtlampen  sollten  nach  dem  Einlöten  möglichst fixiert  werden,  um  zu  vermeiden,  dass  bei starken Erschütterungen die Belastung für die Lampen noch verstärkt wird. Geeignet sind z.B. Distanzstücke, Kunststoffhülsen bzw. auch bestimmte Klebstoffe. Bei letzteren sollten die Ausdehnungskoeffizienten aller Materialien berücksichtigt werden, um Spannungen im Glaskolben zu vermeiden, die zu einem späteren Lampenausfall führen könnten.

Gegenüber den vorgenannten Lampen mit freien Drahtenden bieten gesockelte Ausführungen den Vorteil, dass sie nicht eingelötet werden müssen und somit leicht auswechselbar sind. Sockellampen gibt es mit Bi-Pin-Sockel, BPI-Sockel (Raster 1,27, 2,54 und 3,17 mm), Flanschsockel, Stecksockel, Schraubsockel, Bajonettsockel.

Für alle Sockelversionen stehen bei uns entsprechende Aufnahmen und Fassungen zur Verfügung. Hinweise finden Sie auf den Seiten mit den Lampenaufstellungen.

Für Lampen in den Bauformen T-1 bis T-1¾ stehen auch Lampenzieher zur Verfügung, mit deren Hilfe ein Auswechseln an unzugänglichen Stellen leicht möglich ist.

Zur optimalen Nutzung von MICRO-Glühlampen empfiehlt es sich, folgendes zu berücksichtigen:

  • Vermeidung von Beschädigungen an der Lampe bei Montage bzw. Bestückung.
  • Vermeidung von zusätzlichen starken Wärmeeinflüssen, die die Umgebungstemperatur u.  U. unzulässig erhöhen könnten (Wärmeableitung ermöglichen).
  • Beseitigung bzw. Reduzierung mechanischer Belastungen, wie starker Schocks und Vibrationen.
  • Vermeidung von unkontrollierten Spannungsspitzen

Bestellhinweise

 

Im Allgemeinen genügt es, wenn Sie bei Bestellungen nur die Typenbezeichnung  angeben,  zum  Beispiel MGG 1280-00. Eine eindeutige Identifizierung ist gewährleistet. Bei der gleichen Type, jedoch mit Sub-Midget-Sockel,  lautet  die  Bestellbezeichnung  z.B. MGG 1280-04.

Sollten Sie keine der in diesem Katalog gelisteten Lampen verwenden können, sondern wollen eine ganz andere Ausführung, so sind die folgenden Parameter für uns wichtig (ggf. genügen schon Teil-Informationen):

  1. Spannung
  2. Stromaufnahme (ggf. mit Toleranz)
  3. Mittlere sphärische Lichtstärke oder Lichtstrom (ggf. mit Toleranz)
  4. Lebensdauer
  5. Basis
    1. Freie Drahtenden
    2. Gesockelt → Sockelversion (bitte spezifizieren)
  6. Mechanische Daten
  7. Kolbenform

Auch Bereitstellung einer Zeichnung bzw. Musterlampe kann zur Auswahl der „richtigen” Lampe führen. Sollten Sie nur die Typenbezeichnung eines anderen Herstellers haben – kein Problem für uns. Gleiches gilt für internationale Bezeichnungen nach EN (europäische Norm), ANSI (American National Standards Institute), Federal  Stock  Number,  MS  (Military  Standard)  usw. (s. a. TECHNISCHE INFORMATIONEN, Einführung).

Technische Änderungen vorbehalten.