DD290506A5 - METHOD FOR PRODUCING A TWO-SIDED HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMP - Google Patents
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Abstract
Beim Verfahren zur Herstellung einer zweiseitigen Hochdruckentladungslampe werden folgende Arbeitsgaenge ausgefuehrt: Vorformen des Entladungsgefaeszes durch Einrollen mit N2-Staudruckspuelung, Einspannen in Quetschvorrichtung, Einfuehren des ersten Eo-Systems, wobei die Stromzufuehrung zickzackfoermig geknickt und an der Innenwand des Quarzrohres selbsthalternd abgestuetzt ist, Herstellen der ersten Quetschung mit Ar-Spuelung, Hochvakuumgluehen, Einspannen in Pumpkopf mit Quetschvorrichtung und Einbringen der Fuellsubstanzen und Einfuehren des zweiten Eo-Systems durch Dosierklappe im Pumpkopf im Edelgas-Gegenstrom, mindestens dreimaliges Evakuieren und Argonspuelen des erwaermten Entladungsgefaeszes, Fluten des Entladungsgefaeszes mit Fuellgas, Herstellen der zweiten Quetschung bei gleichzeitigem Kuehlen des Entladungsgefaeszes, Entnehmen der Lampe aus dem Pumpkopf und Entfernen der ueberstehenden Enden des Quarzrohres. Lampe bleibt waehrend des gesamten Pump- und Quetschvorganges im Pumpkopf, kein Pumprohr am Entladungsgefaesz. Fig. 4{Hochdruckentladungslampe; Entladungsgefaesz; Vorformen; Einrollen; Einspannen; Quetschvorrichtung; Eo-System; Einfuehren; Stromzufuehrung; Quarzrohr; Hochvakuumgluehen}In the method for producing a double-sided high-pressure discharge lamp, the following operations are carried out: preforming the discharge vessel by rolling with N 2 back pressure rinsing, clamping in squeezing device, inserting the first Eo system, the current supply being bent zigzagged and self-supporting on the inner wall of the quartz tube; first crushing with Ar-sputtering, high vacuum annealing, clamping in the pump head with squeezing device and introduction of filling substances and introduction of the second Eo system through metering flap in the pump head in rare gas countercurrent, at least three evacuations and argon flushing of the heated discharge vessel, flooding of the discharge vessel with filling gas, manufacture the second pinch with simultaneous cooling of the discharge vessel, removal of the lamp from the pump head and removal of the overhanging ends of the quartz tube. Lamp remains in the pump head during the entire pumping and squeezing process, no pump tube at the discharge vessel. Fig. 4 {high pressure discharge lamp; Entladungsgefaesz; preforms; curling; Clamping; squeezing; Eo system; Introduce; Stromzufuehrung; Quartz tube; Hochvakuumgluehen}
Description
Hierzu 4 Seiten ZeichnungenFor this 4 pages drawings
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Metallhaloyenidhochdruckentladungslampen mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von maximal 50W1 wie sie in letzter Zeit vermehrt zum Zweck der Allgemeinbeleuchtung oder zum Einsatz in Kraftfahrzeugscheinwerfern vorgeschlagen wurden.The invention relates to the production of metal halide high pressure discharge lamps with an electrical power consumption of maximum 50W 1 as they have been proposed recently for the purpose of general lighting or for use in motor vehicle headlights.
Entsprechend dem allgemeinen Fachwissen wurden solche Lampen bisher hergestellt, indem ein beidseitig offenes Quarzrohr zuerst einseitig verschlossen und anschließend an der Stelle des künftigen Entladungsgefäßes durch Versammeln des Quarzglases dessen olivenförmlge Gestalt ausgebildet wird. Danach werden in weiteren Arbeitsgängen das anfangs verschlossene Rohrende wieder geöffnet sowie ein Pumprohr mittig an das Entladungsgefäß angesetzt. Nachdem in die offenen Rohrenden jeweils ein Elektrodensystem eingeführt und eingeschmolzen wurde, werden die Füllsubstanzen und das Füllgas durch das Pumprohr in das Entladungsgefäß eingebracht und letztlich das Pumprohr abgeschmolzen. Dieses aufwendige, arbeitsintensive Herstellverfahren hat den gravierenden Nachteil, daß an dem ohnehin sehr kleinen Entladungsgefäß - seine Länge beträgt nur ca. 7,5mm, sein Durchmesser nur ca. 5,5mm - durch das Ansetzen und Abschmelzen des Pumprohres Inhomogenitäten in der Materialverteilung entstehen, die zum einen die Cold-Spot-Temperatur und damit die Lichtfarbe der Lampe nachteilig beeinflussen und zum anderen die von der Lampe emittierte Strahlung in einem nicht reproduzierbaren Maß streuen, was sich bei dem vorgesehenen Einsatz dieser Lampen in optischen Systemen besonders nachteilig bemerkbar macht.According to the general knowledge, such lamps have heretofore been made by first sealing a quartz tube open at both ends on one side and then forming the olive-shaped shape at the location of the future discharge vessel by collecting the quartz glass. Thereafter, in further operations, the initially closed pipe end is reopened and a pump tube is attached centrally to the discharge vessel. After an electrode system has been introduced into the open tube ends and melted down, the filling substances and the filling gas are introduced through the pump tube into the discharge vessel and finally the pump tube is melted off. This complex, labor-intensive production process has the serious disadvantage that in the already very small discharge vessel - its length is only about 7.5 mm, its diameter is only about 5.5 mm - arise by the preparation and melting of the pump tube inhomogeneities in the material distribution, on the one hand adversely affect the cold spot temperature and thus the light color of the lamp and on the other scatter the radiation emitted by the lamp in a non-reproducible measure, which makes particularly disadvantageous in the intended use of these lamps in optical systems.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Herstellverfahren für die in Frage kommenden Lampen zu schaffen, bei dem keine inhomogene Materialverteilung am Entladungsgefäß auftritt.It is an object of the invention to provide a simple manufacturing method for the lamps in question, in which no inhomogeneous material distribution occurs at the discharge vessel.
Diese Aufgabe wird erfindugnsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer zweiseitigen Hochdruckentladungslampe gelöst, wobei die Lampe ein Entladungsgefäß mit zwei an gegenüberliegenden Seiten des Entladungsgefäßes angeordneten Einschmelzungen oder Quetschungen aufweist, in die jeweils ein Elektrodensystem gasdicht eingeschmolzen ist, das aus einer im Entladungsgefäß angeordneten Elektrode, einer von der Einschmelzung oder Quetschung eingebetteten Dichtungsfolie und einer aus der Einschmelzung oder Quetschung in Lampenlängsachse austretenden Stromzuführung besteht. Dieses Verfahren ist gekennzeichnet durch den Ablauf folgender Arbeitsgänge:This object is achieved erfindugnsgemäß by a method for producing a two-sided high-pressure discharge lamp, wherein the lamp has a discharge vessel with two arranged on opposite sides of the discharge vessel melts or pinches, in each of which an electrode system is sealed gas-tight, consisting of an arranged in the discharge vessel electrode, a consists of the sealing or embedding embedded sealing film and emerging from the melting or crushing in lamp longitudinal axis power supply. This process is characterized by the sequence of the following operations:
a) Erwärmen und Einrollen eines durchgehend zylindrischen Rohres aus Quarz von vorbestimmter Länge und an vorbestimmter Stelle zur Abgrenzung des Entladungsgefäßes;a) heating and rolling a continuous cylindrical tube of quartz of predetermined length and at a predetermined location to delimit the discharge vessel;
b) Einführen und Ausrichten eines ersten, vorgofertigten Elektrodensystems in ein Ende des Rohres;b) inserting and aligning a first preprocessed electrode system into one end of the tube;
c) Erwärmen des Rohres in Bereich der Dichtungsfolie des ersten Elektrodensystems und Herstellen der ersten Einschmelzung oder Quetschung;c) heating the tube in the area of the sealing foil of the first electrode system and producing the first melting or pinching;
d) Einbringen der Füllsubstanzen durch das offene Ende des Rohres;d) introducing the filling substances through the open end of the tube;
o) Einführen und Ausrichten des zweiten, vorgefertigten Elektrodensystems In das offene Ende des Rohres;o) inserting and aligning the second prefabricated electrode system into the open end of the tube;
f) Einbringen des Füllgases durch das offene Ende des Rohres;f) introducing the filling gas through the open end of the tube;
g) Erwärmen des Rohres im Bereich der Dichtungsfolie des zweiten Elektrodensystems und Herstellen C1Sr zweiten Einschmelzung oder Quetschung.g) heating the tube in the region of the sealing foil of the second electrode system and producing C 1 Sr second melting or pinching.
ein Stau des Inertgases entsteht, wodurch der erwärmte Bereich zwischen den Einschnürungen eine etwa olivenförmige Gestaltannimmt.A congestion of the inert gas is formed, whereby the heated area between the constrictions assumes an approximately olive-shaped form.
gehalten wird.is held.
quetschenden Rohres in einem Pumpkopf angeordnet ist und dieses denselben nicht verläßt.crimping tube is arranged in a pump head and this does not leave the same.
40O0C aufgeheizt sowie gleichzeitig zuerst evakuiert und anschließend mit einem Inertgas geflutet.40O 0 C heated and at the same time first evacuated and then flooded with an inert gas.
und daß zur Durchführung der Arbeitsgänge d) und e) der Pumpkopf mit einer zu öffnenden Dosierklappe versehen ist.and that for performing the operations d) and e) of the pump head is provided with an openable metering flap.
selbsthalternde Gestalt aufweist, insbesondere daß die Stromzuführung mit mindestens drei Auflagepunkten an der Innenwanddes Rohrstückes abgestützt ist.having self-supporting shape, in particular that the power supply is supported with at least three support points on the inner wall of the pipe section.
oder Quetschung hinausgehende Rohrende, in dem auch der die Auflagepunkte aufweisende Teil der Stromzuführungangeordnet ist, ganz oder teilweise abgetrennt wird.or pinch beyond pipe end, in which also the support points having part of the power supply is arranged, is completely or partially separated.
unterschiedlichen Wanddicken oder Inhomogenitäten anderer Art auf, wodurch die Strahlungsemission der Lampe sehr vielgleichmäßiger erfolgt als bei den bekannten Lampen mit Pumprohr. Die Lampe ist deshalb für den Einsatz in optischen Systemenbesonders geeignet, wie z. B. in Kraftfahrzeugscheinwerfern, bei denen es auf eine äußerst präzise Justierung und Anordnungder Hell-/Dunkelgrenze ankommt.different wall thicknesses or inhomogeneities of another kind, whereby the radiation emission of the lamp is much more uniform than in the known lamps with pump tube. The lamp is therefore particularly suitable for use in optical systems, such. B. in motor vehicle headlights, where it depends on a very precise adjustment and arrangement of the light / dark boundary.
Fig. 1 a zeigt das auf eine Länge von ca. 150mm geschnittene Rohr 1 aus Quarzglas. Der Außendurchmeser des Rohres beträgt ca. 4,5mm, der Innendurchmesser ca. 2 mm.Fig. 1 a shows the cut to a length of about 150 mm tube 1 made of quartz glass. The outer diameter of the tube is approx. 4.5mm, the inner diameter approx. 2mm.
Mit Hilfe der Flammen 2 wird zunächst das in Rotation versetzte Rohr 1 etwa mittig erwärmt, und nach Erreichen der Verformungstemperatur werden mittels der Formrolle 3 gleichzeitig beide Einschnürungen 4; 5 in einem definierten Abstand zueinander angebracht (Fig. 1 b). Während des Erwärmens und des Verformens wird von einer Seite ein Stickstoffstrom N2 mit einer Menge von ca. 10l/h durch das Rohr 1 geführt. Durch das Anbringen der Einschnürungen 4; 5 wird das zukünftige Entladungsgefäß β (Fig. 1 c) in seiner Länge von ca. 7,5 mm genau abgegrenzt. Die Einschnürung 4 weist einen geringeren lichten Durchmesser auf als die Einschnürung 5. Hierdurch entsteht zwischen oen beiden Einschnürungen im erwärmten Bereich des zukünftigen Entladungsgefäßes 6 ein Gasstau P des Stickstoffstromes Fl2, so daß dieser Bereich etwas aufgeblasen wird und seine olivenförmige Gestalt mit einem Außendurchmesser von ca. 5,5mm annimmt.With the help of the flame 2, the rotated tube 1 is first heated approximately centrally, and after reaching the deformation temperature by means of the forming roller 3 both constrictions 4; 5 mounted at a defined distance from each other (Fig. 1 b). During the heating and the deformation, nitrogen flow N 2 is passed through the pipe 1 at a rate of about 10 l / h from one side. By attaching the constrictions 4; 5, the future discharge vessel β (FIG. 1 c) is exactly delimited in its length of approximately 7.5 mm. The constriction 4 has a smaller clear diameter than the constriction 5. This creates between the two constrictions in the heated region of the future discharge vessel 6, a gas flow P of nitrogen flow Fl 2 , so that this area is slightly inflated and its olive-shaped shape with an outside diameter of about 5.5mm.
Im nächsten Arbeitsgang, dargestellt in Fig. 2 a, ist das vorgeformte Rohr 1 in eine Haltevorrichtung 7 eingesetzt. In dieser Arbeitsstellung wird jetzt von unten her durch das offene Rohrende ein vorgefertigtes Elektrodensystem (Fig. 2 b) eingeführt, das aus einer Elektrode 8 aus Wolfram, einer Dichtungsfolie 9 aus Molybdän sowie aus einer Stromzuführung 10 aus Molybdän besteht. Die Elektrode 8 ist an ihrem im Entladungsgefäß 6 angeordneten Ende mit einer Kugel 11 versehen. Die Stromzuführung 10 ist in der y-z-Ebene zickzackförmig gebogen, wobei der Winkel α, um den die gebogene Stromzuführung von der x-z-Ebene abweicht, kleiner als 45°, vorzugsweise ca. 20° bis 30° ist. Die Höhe h, das ist jener Betrag, um den der Knickoder Umkehrpunkt 12 der gebogenen Stromzuführung 10 von der x-z-Ebene abweicht, ist größer als der halbe Innendurchmesser d des Rohres 1. In der Praxis hat sich ein Verhältnis entsprechend h =* 0,55d bewährt. Die Dichtungsfolie 9 ist in der x-z-Ebene ausgerichtet, also senkrecht zur y-z-Ebene der gebogenen Stromzuführung 10. Ein derart geformtes Elektrodensystem haltert sich innerhalb des Rohres 1 von selbst, indem die Knick- oder Umkehrpunkte 12 der Stromzuführung 10 klemmend an der Rohrinnenwand anliegen. Einmal an seiner vorbestimmten Position einjustiert, behält das Elektrodensystem diese bis zur endgültigen Fixierung bei. Zur sicheren Abstützung der Stromzuführung 10 an der Innenwand des Rohres 1 sind mindestens drei Knick-oder Umkehrpunkte 12 an jeder Stromzuführung 10 angebracht. Eine derart gestaltete Stromzuführung 10 zentriert sich in der Achse des Rohres 1 von selbst. Dadurch wird auch automatisch eine Zentrierung der Elektrode 8 im Entladungsgefäß 6 in der x-Koordinate der Dichtungsfolie 9 erreicht. Eine eventuell mögliche Dezentrierung senkrecht zur Ebene der Dichtungsfolie 9, also in der y-Koordinate, z. B. durch Verbiegen der Dichtungsfolie 9, wird beim Quetschvorgang ausgeglichen.In the next operation, shown in Fig. 2 a, the preformed tube 1 is inserted into a holding device 7. In this working position, a prefabricated electrode system (FIG. 2 b) is now introduced from below through the open tube end, which consists of an electrode 8 made of tungsten, a sealing foil 9 made of molybdenum and a power supply 10 made of molybdenum. The electrode 8 is provided at its arranged in the discharge vessel 6 end with a ball 11. The power supply 10 is bent in a zigzag shape in the y-z plane, wherein the angle α, by which the bent power supply deviates from the x-z plane, is less than 45 °, preferably approximately 20 ° to 30 °. The height h, which is the amount by which the kinking or turning point 12 of the curved power supply line 10 deviates from the xz plane, is greater than half the inner diameter d of the tube 1. In practice, a ratio corresponding to h = * 0, 55d proven. The sealing film 9 is aligned in the xz plane, ie perpendicular to the yz plane of the curved power supply 10. Such a shaped electrode system holds within the tube 1 by itself by the bending or reversal points 12 of the power supply 10 clamped against the pipe inner wall , Once adjusted at its predetermined position, the electrode system maintains this until final fixation. For safe support of the power supply 10 to the inner wall of the tube 1 at least three kink or reversal points 12 are attached to each power supply 10. Such a shaped power supply 10 centered in the axis of the tube 1 by itself. As a result, a centering of the electrode 8 in the discharge vessel 6 in the x-coordinate of the sealing film 9 is automatically achieved. Any possible decentration perpendicular to the plane of the sealing film 9, ie in the y-coordinate, z. B. by bending the sealing film 9 is compensated during squeezing.
Im Bereich der Dichtungsfolie 9 wird das Rohr 1 auf eine für die Verformung geeignete Temperatur von oberhalb ca. 2200°C gebracht. Gleichzeitig wird ein Argonstrom Ar durch das vorgeformte Rohr 1 geleitet. Nachdem die Quetschtemperatur erreicht ist, werden die Quetschbacken 13 zusammengefahren und die erste Quetschung 14 hergestellt. Es wird zuerst die Quetschung abgedichtet, die der Einschnürung 4 mit dem geringeren Durchmesser benachbart ist. Das einseitig gequetschte Rohr 1 wird jetzt aus der Haltevorrichtung entnommen und bei ca. 1200°C während ca. 6h einer Hochvakuumglühung unterzogen. Die entsprechende Fertigungsstufe der Lampe ist in Fig. 2c dargestellt.In the area of the sealing film 9, the tube 1 is brought to a suitable temperature for the deformation of above about 2200 ° C. At the same time an argon flow Ar is passed through the preformed tube 1. After the squeezing temperature is reached, the squeezing jaws 13 are moved together and the first pinch 14 made. First, the pinch seal adjacent to the smaller diameter constriction 4 is sealed. The unilaterally squeezed tube 1 is now removed from the fixture and subjected to high vacuum annealing at about 1200 ° C for about 6 hours. The corresponding manufacturing stage of the lamp is shown in Fig. 2c.
Als Nächstes wird das einseitig gequetschte Rohr 1 mit seinem noch offenen Ende in einen Pumpkopf 15 mit Dichtgummi 16 eingesetzt. Es verläßt nun diesen Pumpkopf bis zur abgeschlossenen Herstellung der zweiten Quetschung 17 nicht mehr. Die Quetschbacken 13 befinden sich bereits in Vorbereitung zur Ausführung der zweiten Quetschung 17. Mittels eines SpQI-Pumpverfahrens wird das Entladungsgefäß 6 in dieser Arbeitsstellung gereinigt. Hierfür wird das Entladungsgefäß 6 sowie der Bereich der Dichtungsfolie 9 auf mindestens 4000C erwärmt und das erwärmte Entladungsgefäß 6 anschließend zuerst evakuiert und danach mit Argon geflutet. Dieser Spül-Pumpvorgang wird bei erwärmtem Entladungsgefäß 6 viermal wiederholt. Im Anschluß daran werden in das wieder erkaltete Entladungsgefäß 6 zuerst die Füllsubstanzen (Fig.3b), bestohend aus einer Metallhalogenid-Pille 18 und einer Quecksilber-Kugel 19, und weiterhin das zweite Elektrodensystem (Fig. 2 b) eingebracht. Die Füllsubstanzen fallen durch die noch offene Einschnürung 5 mit dem größeren Durchmesser in das Entladungsgefäß 6. Das Elektrodensystem wird, wie schon zuvor bei der Vorbereitung auf die erste Quetschung 14, selbsthalternd an seine ihm vorbestimmte Stelle in Position einjustiert, so daß die Elektrode 8 innerhalb des Entladungsgefäßes 6 angeordnet ist und der Abstand der Kugeln 11 beider Elektroden 8 genau seinen vorgesehenen Wert erhält. Diese Vorgänge erfolgen durch den Pumpkopf 15 hindurch, der dafür eine zu öffnende Dosierklappe (nicht dargestellt) besitzt, in einem Inertgas-Gegenstrom, damit keine neuen Verunreinigungen in das Entladungsgefäß 6 gelangen. Danach wird die Dosierklappe wieder verschlossen, das Entladungsgefäß 6 evakuiert und mit dem endgültigen Füllgas Argon geflutet, wobei der Kaltfülldruck ca. 500mbar beträgt und somit kleiner als der das Entladungsgefäß 6 umgebende Atmosphärendruck ist.Next, the unilaterally squeezed tube 1 is inserted with its still open end in a pump head 15 with rubber seal 16. It now leaves this pump head to the completed production of the second pinch 17 no longer. The squeezing jaws 13 are already in preparation for carrying out the second squeezing operation 17. By means of a SpQI pumping method, the discharge vessel 6 is cleaned in this working position. For this purpose, the discharge vessel 6 and the region of the sealing film 9 is heated to at least 400 0 C and then the heated discharge vessel 6 is first evacuated and then flooded with argon. This rinsing pumping process is repeated four times when the discharge vessel 6 is heated. Following this, the filling substances (FIG. 3b), consisting of a metal halide pill 18 and a mercury ball 19, and also the second electrode system (FIG. 2 b) are first introduced into the recharged discharge vessel 6. The filling substances fall through the still open constriction 5 with the larger diameter in the discharge vessel 6. The electrode system is, as previously in the preparation for the first pinch 14, self-adjusting adjusted to its predetermined position in position, so that the electrode 8 within the discharge vessel 6 is arranged and the distance of the balls 11 of both electrodes 8 receives exactly its intended value. These processes take place through the pump head 15, which has an openable metering flap (not shown) for this purpose, in an inert gas countercurrent, so that no new contaminants enter the discharge vessel 6. Thereafter, the metering flap is closed again, the discharge vessel 6 is evacuated and flooded with the final filling gas argon, wherein the cold filling pressure is about 500mbar and thus smaller than the discharge vessel 6 surrounding atmospheric pressure.
Danach wird, wie schon bei der ersten Quetschung 14 beschrieben, der Bereich um die Dichtungsfolie 9 des zweiten Elektrodensystems auf die Quotschtemperatur von ca. 22000C aufgeheizt und die Lampe abgedichtet, indem das zweite Elektrodensystem eingequetscht wird. Während des Aufheizvorganges und der Herstellung der zweiten Quetschung 17 wird der Bereich des Entladungsgefäßes 6 mittels auf ca. -5O0C gekühltem Stickstoff auf 1000C gekühlt, um ein Verdampfen des Metallhalogenide 18 und Quecksilbers 19 ^u verhindern.Thereafter, as already described in the first pinch seal 14, the area around the sealing film 9 of the second electrode system is heated to the Quotschtemperatur of about 2200 0 C, and the lamp is sealed by the second electrode system is squeezed. During the heating and the production of the second pinch seal region 17 of the discharge vessel 6 is cooled by means of cooled to about 0 -5o C nitrogen to 100 0 C in order to prevent evaporation of metal halides and mercury 18 19 ^ u.
Abschließend wird die Lampe dem Pumpkopf 15 entnommen, und es werden die über die Quetschungen 14; 17 hinausstehenden Rohrenden 1 entfernt. Eine fertige Metallhalogenidhochdruckentladungslampe 20 ist in Fig.4 dargestellt.Finally, the lamp is removed from the pump head 15, and it will be on the bruises 14; 17 protruding pipe ends 1 removed. A finished metal halide high pressure discharge lamp 20 is shown in FIG.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |