DE102010003348A1

DE102010003348A1 - Verfahren zum Verbinden von hohlen Glaskörpern sowie Entladungsgefäß

Info

Publication number: DE102010003348A1
Application number: DE102010003348A
Authority: DE
Inventors: Andreas Engel; Reinhold Schmidt; Rüdiger Diekmann; Bernd Pillhöfer; Klaus Lemdche
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-09-29
Also published as: KR20130065644A; WO2011117067A1; CN102822934A; EP2499652A1; US20130004688A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern (10, 10') sowie ein Entladungsgefäß mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern (10, 10'), die miteinander in Fluidverbindung stehen. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren – Formen jeweils eines Verbindungsbereichs (12) an den Glaskörpern (10, 10') – zumindest teilweises Öffnen der Verbindungsbereiche (12) – Ansetzen der Glaskörper (10, 10') im Bereich der Verbindungsbereiche (12) – Verbinden der Glaskörper (10, 10'). Bei dem erfindungsgemäßen Entladungsgefäß sind die mindestens zwei Glaskörper (10, 10') über Verbindungsmaterial verbunden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern, sowie ein Entladungsgefäß mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern, die miteinander in Fluidverbindung stehen.
Bei der Herstellung von zusammenhängenden Glasgefäßen, bei denen es sich beispielsweise auch um Entladungsgefäße für Gasentladungslampen handeln kann, müssen verschiedene hohle Glaskörper, zukünftige Gefäßteile, derart verbunden werden, dass die Innenräume der einzelnen Glaskörper miteinander kommunizieren können. Es ist also erforderlich, die hohlen Glaskörper so zu verbinden, dass zwischen den einzelnen Glaskörpern eine Fluidverbindung erzeugt wird. Die so hergestellte Verbindung soll gleichzeitig ausreichend fest und belastbar sein.
Beispiele für solche Verbindungen zwischen Glaskörpern sind die sogenannten „Kiss-Joints” zwischen einzelnen Röhren der Entladungsgefäße von kompakten Niederdruckentladungslampen. Diese werden durch Erhitzen von Verbindungsbereichen, Aufbringen von Druckluft von der Innenseite der Röhren und Annähern der erhitzten Verbindungsbereiche erzeugt, wobei sich das erhitzte Material unter dem Drucklufteinfluss öffnet und nach außen wölbt. Bei der Annäherung der Röhren verbindet sich das erhitzte, nach außen verdrängte Material und verschmilzt. Beim Verbinden und Verschmelzen der Röhren bleibt eine Fluidverbindung zwischen den beiden Röhren über die zuvor erzeugten Öffnungen. Der Drucklufteinfluss kann während dem Verbinden aufrechterhalten werden, um eine definierte Ausbildung der Fluidverbindung zu unterstützen. Kiss Joints sind beispielsweise in der EP 0 267 340 A1 beschrieben. Diese Technik ist auch beim Erzeugen von beliebigen anderen Verbindungen zwischen hohlen Glaskörpern anwendbar, wobei zwischen den Glaskörpern eine Fluidverbindung erzeugt werden soll.
Nachteilig an Kiss-Joints ist, dass die Verbindung wenig definiert ausgebildet ist und insbesondere bei Vorhandensein von Beschichtungen auf der Innenseite der Glasköper das Verbindungsverhalten und die Festigkeit der Verbindung negativ beeinflusst werden. So ist auf der Innenseite von Entladungsgefäßen für Entladungslampen im allgemeinen eine Leuchtstoffbeschichtung vorgesehen. Diese transferiert im Betrieb der Entladungslampe von einem in dem Entladungsgefäß eingeschlossenen Gasgemisch im UV-Wellenlängenbereich erzeugte Strahlung in den sichtbaren Wellenlängenbereich. Ferner wird häufig eine sogenannte Schutzschicht auf der Innenseite der Entladungsgefäße zwischen der Gefäßwand und der Leuchtstoffbeschichtung aufgebracht, die verhindert, dass Quecksilber oder andere Bestandteile des in dem Entladungsgefäß eingeschlossenen Gasgemischs in das Glas diffundieren. Während das Vorhandensein einer Leuchtstoffbeschichtung auf der Innenseite des Entladungsgefäßes das Verbindungsverhalten nicht wesentlich beeinflusst, bewirkt das Vorhandensein einer Schutzschicht aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenspannung der Schutzschicht, dass beim Verbinden der Entladungsgefäße Schutzschichtmaterial in die Verschmelzung eingebracht wird, was zu einer geringeren Bruchfestigkeit derselben führt. Dies trifft auch auf andere Beschichtungen zu, deren Oberflächenspannung insbesondere derart ist, dass sich bei einem Aufreißen der Glaskörperwand bei Erhitzen die mit der Beschichtung versehene Innenseite nach außen wölbt, während bei unbeschichteten Innenwänden sich diese bei Erhitzen nach innen wölbt.
Diese Nachteile bei der Erzeugung von Fluidverbindungen zwischen hohlen Glaskörpern werden bislang dadurch vermieden, dass keine entsprechenden Beschichtungen verwendet werden oder diese bereichsweise vor Erzeugen der Verbindung entfernt werden. Bei Entladungsgefäßen für Gasentladungslampen bedeutet dies, dass entweder keine Schutzschichten verwendet werden oder die Schutzschicht vor dem Verbinden ausgewischt, also vom Verbindungsbereich entfernt wird. Ein Auswischen ist jedoch aufwendig und gerade bei Entladungsgefäßen komplexerer Geometrie oft nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen von Fluidverbindungen zwischen hohlen Glaskörpern bereitzustellen, mit dem die oben beschriebenen Nachteile verringert werden können. Ebenfalls soll ein Entladungsgefäß mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern, die miteinander in Fluidverbindung stehen, vorgestellt werden, bei dem die Verbindung zwischen den Glaskörpern eine ausreichende Festigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen von Fluidverbindungen zwischen hohlen Glaskörpern und ein Entladungsgefäß mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern, die miteinander in Fluidverbindung stehen, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 bzw. 13 gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zum Erzeugen von Fluidverbindungen zwischen hohlen Glaskörpern bzw. des Entladungsgefäßes mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern, die miteinander in Fluidverbindung stehen, sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verschiedene Ausführungsformen des Verfahren zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern umfassen

– Formen jeweils eines Verbindungsbereichs an den Glaskörpern
– zumindest teilweises Öffnen der Verbindungsbereiche
– Ansetzen der Glaskörper im Bereich der Verbindungsbereiche
– Verbinden der Glaskörper.

Es ist ein Grundgedanke verschiedener Ausführungsformen, dass durch das gezielte Ausformen der Verbindungsbereiche insbesondere bereits in einem frühen Stadium die Ausbildung der Verbindung beeinflusst werden kann. Beim anschließenden teilweisen Öffnen der Verbindungsbereiche kann dann gewählt werden, in welchem Teilbereich eine Öffnung hergestellt werden soll, was später beim Verbinden der Glaskörper die Ausbildung der Fluidverbindung positiv beeinflusst. Das Verbinden der Glaskörper unter Erzeugen einer Fluidverbindung soll insbesondere gasdicht erfolgen, zwischen Innenräumen der Glaskörper soll also eine Fluidkommunikation ermöglicht werden, wobei unter Fluid auch ein Gas verstanden werden kann, während eine Kommunikation mit den Außenbereichen, zumindest über die Verbindung, verhindert ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann der Verbindungsbereich von der Oberfläche des Glaskörpers vorspringend mit einem Zentral- und einem Umfangsabschnitt ausgeformt werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein Abstand zu Außenwänden der Glaskörper gegeben ist, so dass bei einem Verbinden derselben keine unnötigen Kontakte, die zu Beschädigungen führen könnten, zwischen diesen auftreten. Besonders bevorzugterweise kann der Verbindungsbereich mit einem ebenen Zentralabschnitt ausgeformt werden. Ein solcher erlaubt es, einen klar definierten Bereich festzulegen, in dem später die Fluidverbindung vorgesehen werden soll. Die Fläche des ebenen Zentralabschnitts kann hier im wesentlichen den Bereich vorgeben, der für die Ausbildung der Fluidverbindung zur Verfügung steht. Insbesondere kann eine Verbindung von zwei jeweils ebenen Zentralabschnitten besonders einfach und definiert erfolgen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann das Formen des Verbindungsbereichs durch bereichsweises Erwärmen des Glaskörpers, Druckaufbau im Glaskörper und Ausformung in einer Negativform erfolgen. Das Erwärmen kann hierbei durch Erhitzen mit offenen Flammen, Infraroterhitzung oder andere bekannte Techniken erfolgen. Nach dem Erwärmen kann in einem Innenraum des Glaskörpers ein Druck aufgebaut und der Glaskörper an einer Negativform ausgeformt werden. Hierbei kann der Glaskörper an eine, bevorzugt ebenfalls erwärmte, Negativform angelegt werden. Unter Anlegen kann das Schließen mehrerer Teile einer Negativform um den Glaskörper verstanden werden. Es ist auch möglich, den Glaskörper an einer Negativform beispielsweise in Form einer Model bzw. Matrize anzulegen, die den Glaskörper nur teilweise umfasst. Vorteilhafterweise erfolgt ein Aufbau eines geringen Überdrucks im Innenraum des Glaskörpers vor einem Ausformen und insbesondere Anlegen an der Negativform, da so eine ausreichende Stabilität des erwärmten Glaskörperbereichs bei Kontakt mit Bereichen der Negativform gewährleistet ist. Nach dem Anlegen kann der Druckaufbau erfolgen, so dass der erhitzte und dadurch verformbare Bereich des Glaskörpers in der Negativform ausgeformt wird. Insbesondere kann der Verbindungsbereich derart ausgeformt werden, dass zumindest bereichsweise eine ebene Fläche entsteht, die einen definierten Bereich vorgibt, in dem das teilweise Öffnen der Verbindungsbereiche und/oder das Verbinden der Glaskörper erfolgen kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann das zumindest teilweise Öffnen des Verbindungsbereichs insbesondere in einem Zentralabschnitt desselben durch Erwärmen und Lochblasen erfolgen. Das Erwärmen kann beispielsweise durch Erhitzen mit einer Flamme erfolgen. Das Lochblasen kann durch Anlegen eines Überdrucks an einem Innenraum des Glaskörpers durchgeführt werden, oder durch definiertes Aufbringen von Druckluft im erwärmten Bereich. Die Druckluft kann hierbei sowohl von einer Innenseite als auch von einer Außenseite des Glaskörpers beispielsweise mit einer entsprechenden Düse aufgebracht werden. Bevorzugt kann das Öffnen nur in einem inneren Teilbereich des Verbindungsbereichs, insbesondere des Zentralabschnitts erfolgen, so dass noch Raum für ein Verbinden der Glaskörper über den Verbindungsbereich verbleibt.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann Verbindungsmaterial im Bereich mindestens eines der Verbindungsbereiche der hohlen Glaskörper aufgebracht werden. Dies kann bevorzugt vor einem zumindest teilweisen Öffnen der Verbindungsbereiche erfolgen. Das Verbindungsmaterial kann bevorzugt aus demselben Material wie die Glaskörper bestehen oder aus einem Material, das sich mit den Materialien der Glaskörper insbesondere durch Verschmelzen gut verbindet. Durch das Aufbringen des Verbindungsmaterials kann einerseits der Verbindungsbereich stabilisiert werden, der insbesondere bei Ausformung in einer Negativform eine geringere Wanddicke aufweisen kann. Eine zusätzliche Stabilisierung kann insbesondere auch bei einem teilweisen Öffnen der Verbindungsbereiche durch Lochblasen von Vorteil sein, hier kann das Verbindungsmaterial insbesondere auch in Randbereichen der zu öffnenden Löcher bzw. in einem Bereich des Umfangsabschnitts des Verbindungsbereichs vorgesehen werden. Andererseits kann durch das Aufbringen von Verbindungsmaterial zusätzliches Material für das Verbinden der beiden Glaskörper bereitgestellt werden, wodurch insbesondere mehr Flexibilität bei dem Einstellen der genauen Verbindungsform bei höherer Endfestigkeit ermöglicht wird. Insbesondere können so auch Verbindungen in der Nähe von Glaskörperenden erfolgen, an denen insbesondere im Fall eines Formens durch Abschmelzen weniger Ausgangsmaterial zur Verfügung steht, da durch das Verbindungsmaterial ausreichend Material zur Verfügung steht. Unter Aufbringen kann ein Haften, Ankleben oder Verschmelzen des Verbindungsmaterials am Verbindungsbereich verstanden werden. Das Verbindungsmaterial kann flächig oder in beliebigen Formen aufgebracht werden. Bevorzugt kann das Verbindungsmaterial eine im wesentlichen ebene Auflagefläche aufweisen, über die es mit dem anderen Glaskörper oder einem auf diesem vorgesehenen Verbindungsmaterial besonders einfach verbunden werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann das Verbinden der Glaskörper ein Verschmelzen des Verbindungsmaterials umfassen. So kann beispielsweise in einem ersten Schritt insbesondere durch Erhitzen des aufgebrachten Verbindungsmaterials und insbesondere von Auflageflächen desselben ein Verkleben des erhitzten Verbindungsmaterials erfolgen und durch ein weiteres Erhitzen der so verbundenen Glaskörper insbesondere in den Verbindungsbereichen ein Verschmelzen der Verbindungsmaterialien erfolgen. Das Erhitzen kann hierbei wieder bevorzugt durch offene Flammen erfolgen. Hierbei kann gleichzeitig ein Verschmelzen des Verbindungsmaterials mit Bereichen der Verbindungsbereiche und mit einem gegebenenfalls auf dem weiteren Glaskörper aufgebrachten Verbindungsmaterial erfolgen. Vorteilhaft hieran ist, dass die Verbindung der Glaskörper bevorzugt ausschließlich über Verbindungsmaterial erfolgt, dessen Verbindungseigenschaften entsprechend wählbar sind. Die Glaskörper sind also über das Verbindungsmaterial mittelbar verbunden, während das Material der jeweiligen Glaskörper nur mit dem Verbindungsmaterial direkt verbunden ist, aber nicht mit dem anderen Glaskörper.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann das Verbindungsmaterial in Form einer Hülse, insbesondere eines Rings, am Verbindungsbereich aufgebracht werden. Vorteilhaft hieran ist, dass eine Hülse eine definierte Form vorgibt, innerhalb derer der Verbindungsbereich teilweise geöffnet werden kann. Durch entsprechende Wahl einer Wandstärke und einer Höhe der Hülse kann der Abstand zwischen den unter Gewährleistung einer Fluidverbindung zu verbindenden Glaskörper sehr genau eingestellt werden, ebenso wie eine erreichbare Wandstärke im Bereich der Fluidverbindung, die wiederum Auswirkung auf die Festigkeit der Verbindung hat.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann ein Innenbereich der Hülse aus Verbindungsmaterial auf einem Umfangsabschnitt des Verbindungsbereichs aufgebracht werden. So kann beispielsweise eine Hülse derart auf einen Verbindungsbereich aufgebracht werden, dass sie einen vom Glaskörper vorspringenden Außenabschnitt umfasst und insbesondere von einem Zentralabschnitt vorragt bzw. übersteht, so dass bei einem späteren Verbinden der Glaskörper über das Verbindungsmaterial beispielsweise ein gegengleich geformter Verbindungsbereich eines zweiten Glaskörpers in die Hülse eintauchen kann. Alternativ kann ein Verbinden über eine entsprechende weitere Hülse an einem zweiten Glaskörper erfolgen. Vorteilhaft hieran ist insbesondere, dass so sichergestellt werden kann, dass die Verbindung zwischen den Glaskörpern im wesentlichen nur über die Hülsen mit bekannten und einfach einstellbaren Materialeigenschaften erfolgt. Das Aufbringen eines Innenbereichs der Hülse auf einem Umfangsabschnitt des Verbindungsbereichs hat den zusätzlichen Vorteil, dass der Verbindungsbereich so zusätzlich stabilisierbar ist. Dies wirkt sich insbesondere bei einem nachfolgenden teilweisen Öffnen des Verbindungsbereichs im Zentralabschnitt positiv aus.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann das Formen des Verbindungsbereichs und das Aufbringen des Verbindungsmaterials in einem Schritt erfolgen. So kann beispielsweise das Verbindungsmaterial in eine Negativform eingebracht werden, bevor die Ausformung des Verbindungsbereichs an dieser erfolgt. Beim Ausformen des Verbindungsbereichs verklebt das gegebenenfalls ebenfalls erhitzte Verbindungsmaterial mit den Bereichen des Verbindungsbereichs, mit denen es zur Anlage kommt. Das Verfahren kann so weiter vereinfacht werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann das Verbindungsmaterial beim Verbinden der Glaskörper mit den Glaskörpern verschmelzen. Alternativ kann ein Verschmelzen zwischen Verbindungsmaterial und Glaskörper bereits beim Aufbringen des Verbindungsmaterials erfolgen. Ein ledigliches Anhaften oder Ankleben beim Aufbringen kann aber bereits ausreichend zum Stabilisieren des Verbindungsbereichs sein. Besonders vorteilhaft können sowohl das Verbindungsmaterial und die jeweiligen Glaskörper als auch das auf den Glaskörpern aufgebrachte jeweilige Verbindungsmaterial verschmelzen. So können mehrere Verbindungsvorgänge vorteilhaft in einem Verfahrensschritt zusammengefasst werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann während des Verbindens und insbesondere des Verschmelzens eine Strömung zwischen den Glaskörpern aufrechterhalten werden. Hierdurch kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass die teilweisen Öffnungen der Verbindungsbereiche beim Verbinden geöffnet bleiben und nicht zufallen oder verschmelzen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann mindestens einer der Glaskörper auf einer Innenseite eine Beschichtung, insbesondere eine Schutzschicht aufweisen. Durch das Vorsehen des Verbindungsmaterials im Bereich der Verbindungsbereiche kann hier vorteilhaft sichergestellt werden, dass eine Verbindung der Glaskörper nur über im wesentlichen unbeschichtete Kontaktflächen erfolgt. Dies können insbesondere die Außenseiten der Glaskörper sowie das Verbindungsmaterial sein. Die Nachteile durch die Verunreinigung der Verbindung zwischen den Glaskörpern durch Anteile einer auf einer Innenseite der Glaskörper vorhandenen Beschichtung können so vermieden werden. Bei entsprechendem Aufbringen des Verbindungsmaterials kann gewährleistet werden, dass auch beim teilweisen Öffnen der Verbindungsbereiche trotz der Effekte aufgrund der Oberflächenspannung der Beschichtung eine Verbindung nur über das Verbindungsmaterial erfolgt. So kann beispielsweise ein Vorragen einer Hülse des Verbindungsmaterials so gewählt sein, dass bei einem teilweisen Öffnen des Verbindungsbereichs sich das Material nicht über den gesamten Innenbereich der Hülse erstreckt oder diesen gar nicht berührt. Insbesondere kann das teilweise Öffnen so erfolgen, dass sich die Öffnung nicht bis in einen Bereich erstreckt, der mit dem Verbindungsmaterial in Berührung kommt. So kann beispielsweise die Öffnung nur in einem inneren Teilbereich des Zentralbereichs vorgesehen sein, und ein an das Verbindungsmaterial angrenzender Außenbereich des Zentralbereichs unversehrt bleiben. So kann sichergestellt werden, dass keine Anteile der Beschichtung beim Verschmelzen des Verbindungsmaterials in der Verbindung enthalten sind.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern kann das Verfahren zum Herstellen eines Entladungsgefäßes für eine Gasentladungslampe dienen. In diesem Fall können bevorzugt rohrförmige Glaskörper zum Einsatz kommen, die beispielsweise von einem langen, ggf. bereits mit einer Schutzschicht, beispielsweise AlonC, und einer Leuchtstoffbeschichtung versehenen Glasrohr abgetrennt werden. Das Abtrennen kann hierbei so erfolgen, dass sich eine geschlossene, auf der Innenseite beschichtete Oberfläche am Kopfende bildet. An der gegenüberliegenden Seite erfolgt dass Abtrennen in diesem Fall bevorzugt so, dass das Glasrohr offen bleibt. Hierunter kann auch verstanden werden, dass der Innenraum über einen Pumpstängel, über den im allgemeinen ein Spülen des Lampengefäßes und ein Befüllen mit einer Gasmischung erfolgt, zugänglich bleibt. So kann beispielsweise auch ein Druckaufbau im Glaskörper erfolgen, der beim Formen des Verbindungsbereichs oder beim Lochblasen zum Einsatz kommen kann. Nach einem Formen eines Verbindungsbereichs an den Glasrohren, vorzugsweise einem Aufbringen von Verbindungsmaterial und einem teilweisen Öffnen insbesondere eines Zentralabschnitts des Verbindungsbereichs können die Glasrohre über das Verbindungsmaterial mit Erzeugen einer Fluidverbindung zu dem Entladungsgefäß verbunden werden. Beim Herstellen eines solchen Entladungsgefäßes können auch mehr als zwei Glaskörper unter Erzeugen einer Fluidverbindung verbunden werden, wobei die Schritte entsprechend zu wiederholen sind. Durch Einbringen von Elektroden, die beispielsweise auf sogenannten Tellern aus Glas angeordnet sein können und über Stromzuführungen kontaktiert werden, kann dann ein Entladungsgefäß hergestellt werden. Hierbei kann noch eine Verbindung, beispielsweise über einen Pumpstängel, zum anschließenden Spülen und Befüllen des Entladungsgefäßes vorgesehen sein. Es können jedoch auch beliebige andere Glasgefäße mittels des Verfahrens hergestellt werden, bei denen verschiedene Glaskörper untereinander in Fluidverbindung stehen.
Verschiedene Ausführungsformen des Entladungsgefäßes mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern, die miteinander in Fluidverbindung stehen, zeichnen sich dadurch aus, dass die mindestens zwei Glaskörper über Verbindungsmaterial verbunden sind. Die mindestens zwei Glaskörper weisen also eine Verbindung über Verbindungsmaterial auf, über die sie miteinander in Fluidverbindung stehen. Das Entladungsgefäß kann aber auch mehr als zwei hohle Glaskörper aufweisen, die miteinander in Fluidverbindung stehen und über Verbindungsmaterial verbunden sind.
Es ist ein Grundgedanke verschiedener Ausführungsformen, dass eine insbesondere gasdichte Verbindung der mindestens zwei Glaskörper mittels eines Verbindungsmaterials erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass die Parameter des Verbindungsmaterials derart gewählt werden können, dass eine gute Verbindung zwischen den Glaskörpern mit ausreichender Festigkeit und Dichtigkeit bei gleichzeitiger Bereitstellung einer Fluidverbindung zwischen den Glaskörpern ermöglicht wird. Bevorzugt ist als Verbindungsmaterial Glas vorgesehen, das dieselben oder ähnliche Materialparameter aufweist wie das Glas der Glaskörper. Durch entsprechende Wahl der Menge des verwendeten Verbindungsmaterials lassen sich die Verbindungseigenschaften, insbesondere die Festigkeit und der Abstand zwischen den Glaskörpern im verbundenen Zustand, weiter gezielt beeinflussen. Da zusätzliches Verbindungsmaterial aufgebracht wird, kann die Verbindung zwischen den Glaskörpern an beliebigen Stellen vorgesehen werden, insbesondere auch an Endbereichen derselben, an denen die Wanddicke meist geringer ist und eine Verbindung nur schwierig bereitzustellen war, da nicht ausreichend Material zur Verfügung steht.
In einer Ausführungsform des Entladungsgefäßes kann das Verbindungsmaterial hülsen- und insbesondere ringförmig ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass solche Hülsen einfach mit genau definierten Eigenschaften, wie Durchmesser, Wanddicke und Höhe, herstellbar sind und in der Form an die Glaskörper anpassbar sind. Insbesondere haben Hülsen den zusätzlichen Vorteil, dass sie in sich stabil sind, einfach aufbringbar und somit die Verbindung weiter stabilisieren. Das Verbindungsmaterial kann auch aus mehreren Hülsen zusammengesetzt sein, insbesondere können diese aufeinander aufgeschmolzen sein, wie dies beim Herstellen der Verbindung über Verbinden zweier Glaskörper mit jeweils in Verbindungsbereichen aufgebrachten Hülsen erfolgt.
In einer Ausführungsform des Entladungsgefäßes können die Glaskörper im wesentlichen jeweils mit einem Innenbereich des Verbindungsmaterials verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere eine Außenseite der Glaskörper mit dem Verbindungsmaterial verbunden sein kann, wobei die Parameter der Materialien gut aufeinander abstimmbar sind. Insbesondere kann das Verbindungmaterial so angeordnet sein, dass die Verbindung nur über das Verbindungmaterial erfolgt, es kann also beispielsweise gegenüber dem am Glaskörper ausgebildeten Verbindungsbereich vorspringen. So kann ein Verunreinigen der Verbindung durch eventuell auf einer Innenseite der Glaskörper vorhandene Beschichtungen effektiv vermieden und eine stabile Verbindung bereitgestellt werden.
In einer Ausführungsform des Entladungsgefäßes kann mindestens einer der mindestens zwei Glaskörper auf einer Innenseite mit einer Schutzschicht beschichtet sein. Insbesondere können beide oder alle Glaskörper auf ihrer Innenseite neben einer Leuchtstoffbeschichtung eine Schutzschicht aufweisen, die eine sparsamere Quecksilberdosierung in dem in einer Entladungslampe vorzusehenden Gasgemisch sowie eine geringere Verunreinigung des Entladungsgefäßes durch eindiffundiertes Quecksilber ermöglicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die gleichen Bezugszeichen werden fürgleichartige oder gleich wirkende Elemente in allen Figuren verwendet.
Es zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern;
2a eine schematische Darstellung eines Glaskörperabschnitts mit Verbindungsbereich gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in der Schrägansicht;
2b eine schematische Darstellung einer Weiterbildung des Glaskörperabschnitts aus 2a;
2c eine schematische Darstellung einer Weiterbildung des Glaskörperabschnitts aus 2b;
2d eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf zwei zu verbindende Glaskörperabschnitte gemäß 2c;
2e eine schematische Darstellung einer Verbindung zweier hohler Glaskörperabschnitte bei gleichzeitiger Bereitstellung einer Fluidverbindung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
2f eine schematische Darstellung einer alternativen Anordnung der Verbindung zweier hohler Glaskörperabschnitte bei gleichzeitiger Bereitstellung einer Fluidverbindung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung eines hohlen Glaskörperabschnitts mit in Form eines Rings aufgebrachtem Verbindungsmaterial gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
4a eine schematische Darstellung eines hohlen Glaskörperabschnitts mit in Form eines Rings aufgebrachtem Verbindungsmaterial gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel in der Aufsicht;
4b eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch den in 4a gezeigten Glaskörperabschnitt entlang einer Schnittachse A-A;
4c eine schematische Darstellung einer Verbindung zweier hohler Glaskörperabschnitte gemäß 4b bei gleichzeitiger Bereitstellung einer Fluidverbindung entlang einer Schnittachse A-A;
5 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf eine Entladungsgefäßvorstufe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern. Das Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel umfasst die Schritte des Formens jeweils eines Verbindungsbereichs an den Glaskörpern (1), des Aufbringens von Verbindungsmaterial (2), des zumindest teilweisen Öffnens der Verbindungsbereiche (3), des Ansetzens der Glaskörper im Bereich der Verbindungsbereiche (4) und des Verbindens der Glaskörper (5). Es können noch weitere vorteilhafte Zwischenschritte zwischen die Schritte der dargestellten Ausführungsform eingeschoben werden oder Modifikationen der Schritte erfolgen. Insbesondere kann der fünfte Schritt (5) ein Verbinden der Glaskörper über das Verbindungsmaterial dergestalt umfassen, dass die Glaskörper jeweils mit dem Verbindungsmaterial verschmelzen und das Verbindungsmaterial untereinander.
Anhand der 2a bis 2c soll ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens näher erläutert werden. 2a zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Glaskörperabschnitts eines hohlen Glaskörpers 10 mit einem Verbindungsbereich 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in der Schrägansicht. Der Verbindungsbereich 12 ist von einer Oberfläche des Glaskörpers 10 vorspringend ausgebildet und weist einen insbesondere ebenen Zentralabschnitt 14 und einen Umfangsabschnitt 16 auf. Das Ausbilden des Verbindungsbereichs 12 kann insbesondere durch Erwärmen des entsprechenden Bereichs des Glaskörpers 10, Aufbau von Druck auf einer Innenseite des Glaskörpers 10, beispielsweise durch entsprechendes gasdichtes Kontaktieren mit einer Druckquelle oder durch gezieltes Einwirken einer Druckquelle beispielsweise durch Einführen und Richten einer Druckluftdüse auf den entsprechenden Bereich vorbereitet werden. Sodann kann durch Anlegen einer insbesondere vorgeheizten Negativform an den Bereich und Erhöhen des Drucks der Verbindungsbereich 12 geformt werden.
2b zeigt den Glaskörperabschnitt des hohlen Glaskörpers 10 gemäß 2a nach dem Aufbringen von Verbindungsmaterial in Form eines Glasrings 18. Der Glasring 18 ist hier indem Umfangsabschnitt 16 des Verbindungsbereichs 12 aufgebracht, insbesondere kann er angeklebt sein, beispielsweise durch Erwärmen sowohl des Glasrings 18 als auch des Umfangsabschnitts 16. Bei einer entsprechenden Auswahl der jeweiligen Temperaturen kommt es beim Ansetzen nicht zu einem Verschmelzen sondern lediglich zu einem Verkleben, wodurch bereits eine ausreichende Stabilität für die nachfolgenden Verfahrensschritte gewährleistet ist. Der Glasring 18 wird hier bevorzugt so angesetzt, dass er über den Zentralabschnitt 14 des Verbindungsbereichs 12 hinausragt. Hierdurch kann eine ausreichende Menge an Verbindungsmaterial bereitgestellt und gewährleistet werden, dass die Verbindung nur über das Verbindungsmaterial erfolgt. Eine von dem Glaskörper 10 abgewandte Stirnfläche des Glasrings 18 bildet hierbei eine vordere Auflagefläche 28.
2c zeigt den Glaskörperabschnitt des hohlen Glaskörpers 10 gemäß 2b nach dem teilweisen Öffnen des Verbindungsbereichs 12. Hier wurde im Zentralabschnitt 14 eine Öffnung 20 erzeugt, und zwar bevorzugt durch bereichsweises Erhitzen des Zentralabschnitts 14 insbesondere mit einer offenen Flamme. Unter dem Wärmeeinfluss schmilzt das Material des Zentralabschnitts 14 und öffnet sich, dies kann durch Einwirkung eines Luftstroms unterstützt werden. Bevorzugt kann hier durch Einführen einer Druckluftdüse von der Innenseite des Glaskörpers 10 Druck aufgebracht werden. Es kann dieselbe Düse zum Einsatz kommen wie beim Formen des Verbindungsbereichs 12. Alternativ kann auch ein Überdruck im Innenraum des Glaskörpers 10 angelegt werden, der bewirkt, dass das erhitzte und erweichte Material des Zentralabschnitts 14 aufgeblasen wird. Die Druckeinwirkung insbesondere über eine Druckluftdüse könnte auch von außen erfolgen. Insgesamt wird dieser Vorgang als Lochblasen bezeichnet. Der zuvor aufgebrachte Glasring 18 stabilisiert hierbei den durch das Erhitzen destabilisierten Verbindungsbereich 12. Bevorzugt erfolgt das Lochblasen von einer Innenseite des Glaskörpers 10, die Anbringung des Glasrings 18 ist dabei so gewählt, dass beim Öffnen des Zentralabschnitts 14 nach außen gestülptes Material des Glaskörpers 10 nicht bis zu dem Glasring 18 reicht. So kann sichergestellt werden, dass Verunreinigungen durch eventuell auf der Innenseite des Glaskörpers aufgebrachte Beschichtungen nicht bis in den Bereich gelangen, über den in der Folge die Verbindung der Glaskörper 10, 10' erfolgt.
2d zeigt einander im Verbindungsbereich 12. zugewandte Glaskörperabschnitte des hohlen Glaskörpers 10 gemäß 2b und eines entsprechenden weiteren Glaskörpers 10'. Hierbei werden die Auflageflächen 28 der Glasringe 18, 18', die bevorzugt nicht von Material der Glaskörper 10, 10' verunreinigt sind, derart positioniert, dass sie sich gegenüberstehen. Die bevorzugt bereits zuvor erwärmten Glasringe 18, 18' werden in dieser Stellung weiter erhitzt, insbesondere durch offene Flammen, zusammengefügt bzw. verbunden und anschließend verschmolzen. Gleichzeitig mit dem Verschmelzen der Glasringe 18, 18' miteinander erfolgt bevorzugt ein Verschmelzen der Außenabschnitte 16 der Verbindungsbereiche 12 mit Innenbereichen der Glasringe 18, 18'. Es resultiert eine Verbindung 22, wie sie in 2e gezeigt ist. Beim Verschmelzen wird bevorzugt während des Verbindens und insbesondere des Verschmelzens eine Strömung zwischen den Glaskörpern aufrecht erhalten. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die teilweisen Öffnungen 20 der Verbindungsbereiche 12 auch beim Verbinden geöffnet bleiben und nicht zufallen oder verschmelzen. Mit dieser Verbindung 22 wird eine Fluidverbindung zwischen den hohlen Glaskörpern 10 und 10' erzeugt, die stabil und insbesondere gasdicht ist und die Nachteile des Stands der Technik vermeidet. Der Abstand zwischen den Glaskörpern 10, 10' kann durch entsprechende Wahl der Höhe der Glasringe 18, 18' eingestellt werden. Insbesondere kann durch das Vorsehen von Verbindungsmaterial in Form der Glasringe 18 die Verbindung 22 bei entsprechender Anordnung der Verbindungsbereiche 12 auch noch näher am Ende der Glaskörper 10, 10' ausgebildet werden, wie in 2f schematisch dargestellt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines hohlen Glaskörperabschnitts 10 mit einem aufgebrachten Glasring 18 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Detail. Entsprechende Elemente werden mit denselben Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Der Glasring 18 kann durch Einlegen und Erhitzen in einer Negativform auch gleichzeitig mit dem Formen des Verbindungsbereichs 12 mit einem Zentralabschnitt 14 und einem Umfangsabschnitt 16 aufgebracht werden. Insbesondere wird beim Aufbringen des Glasrings 18 sichergestellt, dass ein Vorsprung 26 zwischen einer Auflagefläche 28 des Glasrings 18 und dem Zentralabschnitt 14 verbleibt, der derart bemessen ist, dass eine Verunreinigung der Auflagefläche 28 und benachbarter Bereiche des Glasrings 18 beim Lochblasen sicher verhindert wird.
4a zeigt eine schematische Darstellung eines hohlen Glaskörperabschnitts 10 mit aufgebrachtem Glasring 18 gemäß 3 nach dem Lochblasen in der Aufsicht. Hier ist dargestellt, wie sich das Material des Glaskörpers 10 beim Lochblasen, insbesondere bei Vorhandensein einer entsprechenden Beschichtung auf seiner Innenseite, aufstülpt und in Form eines Wulstes 24 an dem Zentralabschnitt 14 anlegt. Durch entsprechendes Ausbilden/Anordnen der Öffnung 20 wird insbesondere sichergestellt, dass der Glasring 18 nicht mit Wulstmaterial verunreinigt wird, welches Beschichtungsmaterial enthalten kann. Da der Glasring 18 und der Abschnitt des Verbindungsbereichs 12, der mit dem Glasring 18 in Kontakt kommt, frei von Verunreinigungen ist, kann eine gute Verbindung zwischen Glaskörper 10 und Glasring 18 durch Verkleben und späteres Verschmelzen gewährleistet werden.
In 4b ist ein Querschnitt durch den in 4a gezeigten Glaskörperabschnitt 10 entlang einer Schnittachse A-A schematisch dargestellt. Hieraus wird ersichtlich, dass der Wulst 24 sich nicht bis in einen Bereich des Glasrings 18 erstreckt und insbesondere ein nicht bedeckter Vorsprung 26 gewahrt bleibt, über den die Verbindung 22 mit einem weiteren Glaskörper 10' über entsprechendes Verbindungsmaterial hergestellt werden kann, wie in 4c entlang der Schnittachse A-A schematisch gezeigt. Die in der Verbindung 22 verbleibenden Wulste 24 stören im Fall eines Entladungsgefäßes bei der Ausbildung eines Entladungsweges im Bereich der Verbindung 22 nicht, da dieser sich im wesentlichen mittig, also im Bereich der Öffnungen 20 ausbildet. Für eine uniforme Ausleuchtung des Entladungsgefäßes ist es in diesem Zusammenhang wichtiger, dass durch die Verwendung von Verbindungsmaterial die Verbindung 22 bis an das Ende der Glaskörper 10, 10' geschoben werden kann, wie beispielsweise in 2f gezeigt.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf eine Entladungsgefäßvorstufe 30 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Für die Entladungsgefäßvorstufe 30 sind zwei rohrförmige hohle Glaskörper 10, 10' über eine Verbindung 22 unter Erzeugen einer Fluidverbindung verbunden.
Der Glaskörper 10' ist hierbei an einem Ende mit einem Pumpstängel 32 verbunden, der ein Aufbringen von Druck in einem Innenraum der Entladungsgefäßvorstufe 30 ermöglicht, beispielsweise für ein nachfolgendes Lochblasen. Die weiteren Stirnseiten der rohrförmigen Glaskörper 10, 10' sind durch entsprechendes Abtrennen unter Erhitzen gasdicht verschlossen. Hierbei bleibt eine auf einer Innenseite der Glaskörper 10, 10' vorhandene Beschichtung bestehen. An einem linken seitlichen Ende des Glaskörpers 10 ist ein Verbindungsbereich 12 mit einem Zentralabschnitt 14 und einem Umfangsabschnitt 16 ausgeformt, an den in der Folge Verbindungsmaterial aufgebracht werden kann zum Erzeugen einer weiteren Verbindung 22 zu einem weiteren Glaskörper, der gegengleich zu dem Glasköper 10' ausgebildet sein kann. Solche Entladungslampen sind beispielsweise für die nahtlose Beleuchtung von Bändern und Kanten im Einsatz, da sich bei ihnen ein Entladungsweg im wesentlichen über die volle Länge des Glaskörpers 10 erstreckt und keine dunklen Enden an den Stirnflächen auftreten, an denen bei konventionellen stabförmigen Gasentladungslampen die Elektroden angeordnet sind. Hier ist es insbesondere von Vorteil, dass die Verbindungen 22 durch die Verwendung von Verbindungsmaterial sehr nahe an den Stirnenden des Glaskörpers 10 vorgesehen werden können.
ABSCHLIESSENDE FESTSTELLUNG
Das Verfahren zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern und das Entladungsgefäß mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern, die miteinander in Fluidverbindung stehen, wurden zur Veranschaulichung des zugrundeliegenden Gedankens anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf bestimmte Merkmalskombinationen beschränkt. Auch wenn einige Merkmale und Ausgestaltungen nur im Zusammenhang mit einem besonderen Ausführungsbeispiel oder einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, können sie jeweils mit anderen Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden. Es ist ebenso denkbar, in Ausführungsbeispielen einzelne dargestellte Merkmale oder besondere Ausgestaltungen wegzulassen oder hinzuzufügen, soweit die allgemeine technische Lehre realisiert bleibt.
Auch wenn die Schritte des Verfahrens zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben sind, so ist es selbstverständlich, dass jedes der in dieser Offenbarung beschriebenen Verfahren in jeder anderen, sinnvollen Reihenfolge durchgeführt werden kann, wobei auch Verfahrensschritte ausgelassen oder hinzugefügt werden können, soweit nicht von dem Grundgedanken der beschriebenen technischen Lehre abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

1: Formen eines Verbindungsbereichs
2: Aufbringen von Verbindungsmaterial
3: teilweises Öffnen des Verbindungsbereichs
4: Ansetzen der Glaskörper im Verbindungsbereich
5: Verbinden der Glaskörper
10, 10': hohler Glaskörper
12: Verbindungsbereich
14: Zentralabschnitt
16: Umfangsabschnitt
18, 18': Glasring
20: Öffnung
22: Verbindung
24: Wulst
26: Vorsprung
28: Auflagefläche
30: Entladungsgefäßvorstufe
32: Pumpstängel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0267340 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Fluidverbindung zwischen hohlen Glaskörpern (10, 10') umfassend – Formen jeweils eines Verbindungsbereichs (12) an den Glaskörpern (10, 10') – zumindest teilweises Öffnen der Verbindungsbereiche (12) – Ansetzen der Glaskörper (10, 10') im Bereich der Verbindungsbereiche (12) – Verbinden der Glaskörper (10, 10').
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsbereich (12) von einer Oberfläche des Glaskörpers (10, 10') vorspringend mit einem Zentral- (14) und einem Umfangsabschnitt (16) ausgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Formen des Verbindungsbereichs (12) durch bereichsweises Erwärmen des Glaskörpers (10, 10'), Druckaufbau im Glaskörper (10, 10') und Ausformung in einer Negativform erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zumindest teilweise Öffnen des Verbindungsbereichs (12) durch Erwärmen und Lochblasen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend Aufbringen von Verbindungsmaterial im Bereich der Verbindungsbereiche (12), insbesondere vor dem zumindest teilweisen Öffnen der Verbindungsbereiche (12).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Verbinden ein Verschmelzen des Verbindungsmaterials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Verbindungsmaterial in Form einer Hülse, insbesondere eines Rings (18, 18'), am Verbindungsbereich (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein Innenbereich der Hülse auf einem Umfangsabschnitt (16) des Verbindungsbereichs (12) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Formen des Verbindungsbereichs (12) und das Aufbringen des Verbindungsmaterials in einem Schritt erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das Verbindungsmaterial beim Verbinden der Glaskörper (10, 10') mit den Glaskörpern (10, 10') verschmilzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei mindestens einer der Glaskörper (10, 10') auf einer Innenseite eine Beschichtung, insbesondere eine Schutzschicht aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zum Herstellen eines Entladungsgefäßes für eine Gasentladungslampe.
Entladungsgefäß mit mindestens zwei hohlen Glaskörpern (10, 10'), die miteinander in Fluidverbindung stehen, wobei die mindestens zwei Glaskörper (10, 10') über Verbindungsmaterial verbunden sind.
Entladungsgefäß nach Anspruch 13, wobei das Verbindungsmaterial hülsenförmig, insbesondere ringförmig ausgebildet ist.
Entladungsgefäß nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskörper (10, 10') jeweils mit einem Innenbereich des Verbindungsmaterials verbunden sind.
Entladungsgefäß nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Glaskörper (10, 10') auf einer Innenseite mit einer Schutzschicht beschichtet ist.