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Verfahren zum Herstellen einer gebogenen Gasentladungslampe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer gebogenen Gasentladungslampe, in der der Gasdruck bei Zimmertemperatur niedriger als der atmosphärische Druck ist, insbesondere zum Herstellen einer kreisförmig gebogenen Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, und auf durch ein solches Verfahren hergestellte Entladungslampen.
Bei der Herstellung gebogener Gasentladungslampen, insbesondere kreisförmig gebogener Gasentladungslampen, wird stets von einem geraden Glasrohr ausgegangen, das nach Erhitzung auf die erforderliche Temperatur in die gewünschte gebogene Form gebracht wird. Ebenso wie bei der Herstellung ähnli-
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In mindestens einem dieser Verschlüsse befindet sich eine Öffnung, durch die das Innere des Rohres mit dem Raum ausserhalb des Rohres in Verbindung steht. Diese Öffnung, die meist die Form eines Glasstengels aufweist, ist erforderlich, um während der Herstellung der Lampe unerwünschte Gase aus dem Rohr entfernen zu können und gewünschte Füllgase in das Rohr einzuführen.
Bei den üblichen Verfahren zum Herstellen gebogener Lampen wird das gebogene Rohr einem Pumpvorgang unterworfen, bei dem die für eine Lampe unerwünschten Gase, auch diejenigen, welche beim Pumpvorgang aus der Glaswand und den Elektroden frei werden, während einer Hitzebehandlung aus dem gebogenen Rohr entfernt werden ; dann kann die gewünschte Gasfüllung in das Rohr eingeführt werden.
Sowohl bei der Herstellung gerader als auch gebogener Quecksilberdampfentladungslampen, bei denen während des Pumpvorganges nur eine Öffnung vorhanden ist, wird üblicherweise zur Beschleunigung des Entfernens der unerwünschten Gase während des Pumpvorganges einesogenannteQuecksilberschwemmung (mercury flush) angewendet. Hiebei wird, nachdem durch einen Pumpvorgang der Druck im Rohr auf einen bestimmten Wert gebracht worden ist, eine dosierte Menge an flüssigem Quecksilber in das Rohr eingeführt. Bei geraden senkrecht hängenden Röhren mit der Öffnung am oberen Ende fällt das Quecksilber bis zum verschlossenen Rohrende herab und verdampft dort sehr schnell, wodurch gleichsam ein Kolben aus Quecksilberdampf die unerwünschten Gase aus dem warmen Rohr in Richtung der Öffnung hochtreibt, was eine starke Partialdruckverringerung der unerwünschten Gase im Rohr zur Folge hat.
Bei bereits gebogenen Rohren ist die Wirkung der Quecksilberschwemmung viel geringer, da es unmöglich ist. das zu verdampfendeQuecksilber in einfacher Weise bis in die Nähe des verschlossenen Rohrendes zu bringen. Das eingeführte Quecksilber gelangt daher stets an eine Stelle zwischen dem offenen und dem verschlossenen Rohrende.
Beim Verdampfen des Quecksilbers wird somit ein Teil der unerwünschten Gasfüllung in Richtung des verschlossenen Rohrendes getrieben und kann dort praktisch nur durch einen langwierigen Pumpvorgang entfernt werden, so dass die Vorteile der Anwendung einer Quecksilberschwemmung nahezu nicht erzielt werden. Die schlechte Wirkung derQuecksilberschwemmung in gebogenen Lampen hat zur Folge, dass die fertige Lampe eine geringere Lichtausbeute und eine schnellere Verringerung der Menge an ausgesandter Strahlung aufweist.
Nachdem das Rohr in der oben beschriebenen Weise behandelt worden ist, wird es mit dem gewünschten Gas oder Gasgemisch gefüllt. Für eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampebestehtdieses z. B. aus Quecksilberdampf und einem Edelgas oder aus einem Edelgasgemisch. Der Quecksilberdampf
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entsteht durch das Einbringen, das sogenannte Dosieren, einer bestimmten Quecksilbermenge, was mittels eines gesonderten Dosiergerätes erfolgt.
Wenn ein Rohr, entweder für die Herstellung gerader Gasentladungslampen oder für die Herstellung gebogener, insbesondere kreisförmig gebogener Gasentladungslampen, an jedem Ende eine Öffnung aufweist. kann gleichfalls die Quecksilberschwemmung Anwendung finden, es kann aber auch ein sogenannter Spülvorgang durchgeführt werden. Bei diesem Spülvorgang wird durch eine Öffnung ein inertes Gas, z. B. Stickstoff, in das Rohr eingeführt, während am andern Ende des Rohres gepumpt wird. Die unerwünschten Gase werden somit bei diesem Vorgang, vermischt mit dem inerten Spülgas, weggespült. Nachdem während einiger Zeit mit dem inerten Spülgas gespült worden ist, wird auf das Spülen mit dem später in der Lampe erforderlichen Edelgas oder Gasgemisch übergegangen.
Nach der Beendigung des Spül vorganges wird der Druck im Rohr durch Pumpen auf den erwünschten Enddruck herabgesetzt ; erforderlichenfalls, z. B. im Falle einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, wird dann noch eine Quecksilberdampfmenge dosiert. Auf diese Weise kann die erwünschte Endfüllung leicht erhalten werden.
Sowohl bei demVerfahren, bei dem ein Quecksilberschwemmverfahren verwendet wird, als auch bei dem mit dem Spülvorgang durchgeführten Verfahren erfolgt die Herstellung am zweckmässigsten, wenn die Temperatur der Lampe möglichst hoch ist ; vorzugsweise wird diese Temperatur nicht weit unterhalb der Erweichungstemperatur des Rohrglases gewählt. In der Tat kann bei der Herstellung gerader Lampen die Temperatur während des Pumpvorganges bis eben unterhalb der Erweichungstemperatur gesteigert werden. Bei der Herstellung gebogener Lampen, insbesondere kreisförmig gebogener Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen, wobei vor dem Pumpvorgang das Rohr bereits in die gewünschte Form gebracht worden ist, kann die Temperatur während des Pumpvorganges nicht so hoch gesteigert werden.
Bei zu hoher Temperatur tritt nämlich bald eine Verformung des Rohres auf.
Ein Verfahren nach der Erfindung zum Herstellen einer gebogenen Gasentladungslampe, in der der Gasdruck bei Zimmertemperatur niedriger als der atmosphärische Druck ist, gemäss dem ein gerades Glasrohr im warmen Zustand gebogen wird, das an beiden Enden mit einem gasdicht mit der Rohrwand verbundenen Verschluss versehen ist, von denen mindestens einer eine Öffnung aufweist, durch die das Innere des Rohres mit dem Raum ausserhalb des Rohres in Verbindung steht, wobei das gerade Rohr einer Wärmebehandlung unterworfen wird, während die unerwünschten Gase aus dem Inneren des Rohres entfernt werden, ist dadurch gekennzeichnet, dur S während der letzten Phase der Wärmebehandlung eine so grosse Edelgasmenge in das Rohr eingeführt wird, dass der Druck im Rohr nahezu dem atmosphärischen Druck gleich wird,
dass das Rohr dann gebogen wird, das gebogene Rohr danach auf den gewünschten Druck gepumpt und gegebenenfalls mit andern Füllkomponenten, z. B. Quecksilber oder Natrium, versehen und schliesslich verschlossen wird.
Der grundsätzliche Unterschied gegenüber dem bekannten oben kurz beschriebenen Herstellungsverfahren besteht darin, dass nach der Erfindung das gerade Glasrohr gebogen wird, nachdem nahezu alle erforderlichen Bearbeitungen, um aus dem Rohr eine Entladungslampe herzustellen, bereits durchgeführt worden sind. Der grosse dadurch erhaltene Vorteil ist der, dass die Wärmebehandlung nun bei einer gerade unterhalb des Erweichungspunktes des Glasrohres liegenden Temperatur erfolgen kann ; dadurch ist die Wärmebehandlung für gebogene Lampen nun ebenso wirkungsvoll wie für gerade Lampen. DieserVorteil gilt sowohl für ein Verfahren mit Anwendung eines Quecksilberschwemmverfahrens als auch für ein Verfahren, bei dem eine Spülbehandlung durchgeführt wird.
Bei der Anwendung eines Quecksilberschwemmverfahrens wird noch ein zusätzlicher Vorteil erzielt.
Dadurch, dass das Rohr während der Einführung des Quecksilbers noch gerade ist und vorzugsweise senkrecht angeordnet ist, kann das flüssige Quecksilber bis in die Nähe des verschlossenen Endes gebracht werden ; der dann auftretende Quecksilberdampf treibt dann sämtliche unerwünschte Gase zum offenen Ende des Rohres.
Dadurch, dass das gerade Rohr, ehe es gebogen wird, mit einem inerten Gas, z. B. Stickstoff oder Edelgas, bis auf einen dem atmosphärischen Druck nahezu gleichen Druck gefüllt wird, tritt während des Biegevorganges nahezu keine Verformung des Rohres auf.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der sowohl das bekannte Verfahren zum Herstellen von Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen als auch das Verfahren nach der Erfindung schaubildlich dargestellt sind. Fig. l zeigt das bekannte Herstellungsverfahren mit Anwendung einesQuecksilberschwemmverfahrens. Fig. 2 zeigt das Verfahren nach der Erfindung mit Anwendung eines Quecksilberschwemmverfahrens. Fig. 3 veranschaulicht das Verfahren nach der Erfindung, wobei ein Spülvorgang durchgeführt wird.
Alle Figuren zeigen graphisch den Temperaturverlauf während der Herstellung. Selbstverständlich ist
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dieser Temperaturverlauf nur schematisch. da einige Herstellungsstufen länger als andere dauern. Die als Abszisse der graphischenDarsteÍ1ung aufgetragene Zeiteinheit ist daher nicht konstant. In der graphischen Darstellung ist weiterhin eine gestrichelte Linie parallel zur Abszisse durch den auf der Ordinate der graphischenDarstellung angegebenen, die Erweichungstemperatur des Rohrglases bezeichnenden Punkt gezogen.
Wie deutlich aus einem Vergleich zwischen den Fig. 1 und 2 bzw. 3 hervorgeht, erfolgt die Wärmebehandlung während des Pumpvorganges bei Anwendung eines Verfahrens nach der Erfindung bei einer Temperatur. welche der Erweichungstemperatur des Glases viel näher liegt als bei Anwendungdesbekannten Verfahrens (Fig. 1).
Bei Anwendung eines Quecksilberschwemmverfahrens nach den Fig. l und 2 weisen die Rohre während des Pumpvorganges nur eine Öffnung auf. Diese Öffnung, z. B. ein Pumpstengel, wird in dem Augenblick verschlossen, der mit dem Pfeil 1 bzw. 2 bezeichnet ist.
Bei Anwendung des Spülvorganges nach Fig. 3 weist das Rohr zwei Öffnungen auf. Die erste Öffnung muss nach dem Einleiten des Edelgases verschlossen werden. Dieser Augenblick geht dem Biegevorgang voraus und ist durch den Pfeil 3 angedeutet. Nachdem das Rohr ganz fertig ist, muss selbstverständlich die zweite Öffnung verschlossen werden, was durch den Pfeil 4 angedeutet ist.
Bekanntlich müssen die Elektroden während der Herstellung ausgeglüht werden. Bei dem dargestellten Verfahren kann dies in den Fig. l, 2 und 3 angegebenen Zeitintervallen erfolgen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen einer gebogenen Gasentladungslampe, in der der Gasdruck bei Zimmertemperatur niedriger als der atmosphärische Druck ist, gemäss dem ein gerades Glasrohr im warmen Zustand gebogen wird, das an beiden Enden mit einem gasdicht mit der Rohrwand verbundenen Verschluss versehen ist, von denen mindestens einer eine Öffnung aufweist, durch die das Innere des Rohres mit dem Raum ausserhalb des Rohres in Verbindung steht, wobei das gerade Rohr einer Wärmebehandlung unterworfen wird, während die unerwünschten Gase aus dem Inneren des Rohres entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass während der letzten Phase der Wärmebehandlung eine so grosse Edelgasmenge in das Rohr eingeführt wird, dass der Druck im Rohr etwa gleich dem atmosphärischen Druck wird, das Rohr danach gebogen,
dann bis auf den erwünschten Druck gepumpt und gegebenenfalls mit andern Füllkomponenten, z. B. Quecksilber oder Natrium, versehen und schliesslich verschlossen wird.