DE19623499A1

DE19623499A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halogenglühlampe

Info

Publication number: DE19623499A1
Application number: DE19623499A
Authority: DE
Inventors: Rolf Kiesel
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-18
Also published as: HUP9701035A2; HU9701035D0; US5913705A; CA2207582A1; KR980005268A; EP0813229A3; HUP9701035A3; JPH1055787A; EP0813229A2

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Halo genglühlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es handelt sich dabei um einseitig gequetschte Halogenglühlampen, insbe sondere um Halogenglühlampen zur Verwendung in Reflektoren. Häufig besitzen diese Lampen eine infrarotreflektierende Beschichtung auf dem Lampenkolben zur Absenkung der Leistungsaufnahme bei konstanter Wen deltemperatur. Dabei wird vorteilhaft ein elliptisch geformter Lampenkolben verwendet.

Ein Herstellverfahren für derartige Halogenglühlampen ist aus der US-PS 4 756 701 bekannt. Dabei wird zunächst ein als zukünftiger Lampenkolben vorgesehenes Glasrohr am ersten Ende kuppenartig vorgeformt, wobei eine Öffnung in der Kuppe verbleibt. In diese Öffnung wird anschließend ein Pumprohr eingeschmolzen. Diese Montageeinheit wird in eine Form einge legt, die die Montageeinheit voll umschließt, jedoch das Ende des Pumprohrs freiläßt. Der Kolben wird mittels Inertgas, das mit Überdruck durch das Pumprohr eingeleitet wird, an die Innenkontur der Form angepaßt, wobei der größte Teil des Kolbens seine endgültige Gestalt erhält, insbesondere im Bereich der Kuppe und der daran anschließenden Kolbenzone. Nach dem Einsetzen des Gestells mit dem Leuchtkörper wird die Montageeinheit in eine Quetschform gelegt, die das zweite Ende des Lampenkolbens mit einer Quetschung verschließt, wobei gleichzeitig der restliche Teil des Lampenkol bens geformt wird. Anschließend wird der Lampenkolben über das Pum prohr evakuiert und gefüllt. Dann wird das Pumprohr abgetrennt und die verbleibende Öffnung zugeschmolzen.

Dieses Herstellverfahren benötigt relativ viele Einzelschritte und ist daher zeit- und kostenaufwendig. Außerdem wird beim Formen ein Bereich an der Kuppe zwangsläufig ausgespart, so daß hier die Kontur der Kolbenoberflä che nicht exakt der gewünschten Gestalt folgt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Herstellverfah ren für eine Halogenglühlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, das Zeit und Kosten spart und das die gewünschte Kontur genauer formt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängi gen Ansprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Halogenglühlampe her, deren Lampenkolben mittels einer einzigen Quetschung abgedichtet ist. Der Kol ben weist auf der der Quetschung abgewandten Seite im wesentlichen die Gestalt einer Kuppe auf, wobei durch die Quetschung zwei Stromzuführun gen eines Gestells gasdicht geführt sind, die mit einem im Lampenkolben angeordneten Leuchtkörper verbunden sind. Es verwendet folgende Arbeits schritte:

a) Bereitstellen eines Kolbenrohrs, eines Pumprohrs und eines Gestells;
b) Verschließen des ersten Endes des Kolbenrohrs und Abrunden des ver schlossenen ersten Endes des Kolbenrohrs;
c) Einbringen des Kolbenrohrs in eine Form, deren Kontur die zukünftige Gestalt des Lampenkolbens vorgibt, und Ausformen der Gestalt des Lam penkolbens durch Einblasen von Inertgas durch das zweite, noch offene Ende des Kolbenrohrs, wobei am ersten Ende, das vollständig in der Form eingebettet ist, ein Pumprohransatz mit zentraler Kuppel angeformt wird;
d) Entnehmen des Kolbenrohrs aus der Form; anschließend Abtrennen des verbleibenden Rohransatzes am zweiten Ende des Kolbenrohrs und Ab trennen der zentralen Kuppel des Pumprohransatzes am ersten Ende des Kolbenrohrs, so daß eine offene Kanüle verbleibt;
e) Ansetzen des Pumprohrs an der offenen Kanüle;
f) Einführen des Gestells in das offene, zweite Ende des Kolbenrohrs;
g) Verschließen des zweiten Endes durch eine Quetschung, die von Formquetschbacken hergestellt wird, wobei die Formquetschbacken außer den die Quetschung erzeugenden Quetschflächen zusätzlich Ausformun gen besitzen, die zusätzlich den an die Quetschung anschließenden Be reich des Kolbens formen;
h) Evakuieren und Füllen des Lampenkolbens durch das Pumprohr;
i) Abschmelzen des Kolbens vom Pumprohr.

Durch dieses Verfahren wird der Kuppenbereich am ersten Kolbenende ex akt in die gewünschte Gestalt gebracht, da das erste Ende vollständig ge formt wird und auch keine Unregelmäßigkeiten durch das Anschmelzen des Pumprohrs an die Kolbenkuppe (vorgeformte Ansatzstelle des Pumprohrs) aufweist. Feine Lecks, die im Bereich des Übergangs zwischen Kolbenwand- und Pumprohr-Material auftreten können, werden durch den späteren Ar beitsgang des Abschmelzens prinzipiell vermieden.

Beim Verfahrensschritt g) wird insbesondere die ursprüngliche Form des Kolbens, die durch den Heizprozeß vor dem Quetschen mehr oder weniger deformiert sein kann, wiederhergestellt. Es ist ausreichend, wenn die Aus formungen an den Quetschbacken den Kolben über eine Breite von etwa 5 bis 8 mm, gerechnet vom Quetschungsansatz, neu formen bzw. ihm die ur sprüngliche Gestalt wiedergeben.

Bevorzugt ist die gewünschte Gestalt des Lampenkolbens exakt oder zumin dest näherungsweise ein Ellipsoid. Insbesondere ist der Lampenkolben mit einer an sich bekannten infrarotreflektierenden Beschichtung versehen. Sie besteht beispielsweise aus einem Interferenzfilter, bei dem sich Schichten aus Titanoxid und Siliziumoxid abwechseln. Beide Maßnahmen erhöhen die Ef fizienz der Lampe.

Der Lampenkolben kann aus Quarzglas oder Hartglas geformt sein. Im er steren Fall umfaßt das Gestell neben Stromzuführungen und sich nach außen erstreckenden Kontaktstiften auch Folien, die im letzteren Fall nicht benötigt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine sehr gleichmäßige Wandstärke im Bereich des Lampenkolbens erzielen. Bei Verwendung eines ursprünglichen Kolbenrohrs mit einer Wandstärke von 1 mm ist sicherge stellt, daß der fertig geformte Kolben an keiner Stelle dünner als 0.6 mm ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Halogenglühlampe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Herstellung der Halogenglühlampe gemäß Fig. 1 in verschiedenen Schritten.

Die in Fig. 1 gezeigte einseitig gequetschte Halogenglühlampe besitzt einen Kolben 1 aus Hartglas, der eine ellipsoidförmige Oberfläche 2 besitzt. Er ent hält eine Füllung aus Inertgas und Halogenzusatz. Das erste Ende 3 ist zu einer Kuppe 4 abgerundet. In ihrem Bereich befindet sich die Pumprohrab ziehstelle 5. Das zweite Ende 6, das ebenfalls abgerundet ist, ist mit einer Quetschung 7 verschlossen. Ein Gestell 8 haltert den axial angeordneten Leuchtkörper 9. Das Gestell 8 besteht aus zwei abgewinkelten Stromzufüh rungen 10 innerhalb des Lampenkolbens, die mit zwei massiven Kontaktstif ten 11 im Bereich der Quetschung 7 verschweißt sind. Der Kolben ist außer dem mit einer Interferenzfilterbeschichtung 12 versehen, die IR-reflektierend wirkt.

Die Herstellung der Lampe ist in Fig. 2 dargestellt. In einem ersten Schritt (Fig. 2a) wird ein zylindrisches Kolbenrohr 20 aus Hartglas an seinem ersten Ende 3 mit einer Kuppe 26 verschlossen. Hierzu wird das Kolbenrohr 20 mit einer Länge von ca. 1200 mm vertikal gehalten und um seine Achse in Rota tion versetzt (Pfeil). In ca. 10 mm Abstand vom unteren Rand wird es mit Gasbrennern 21 örtlich erhitzt. Nach Erreichen der Erweichungstemperatur wird mittels einer Rolle 22 eine Einschnürung 23 gebildet und der restliche Rohrabschnitt 24 nach unten abgezogen. Der Abziehvorgang muß relativ langsam erfolgen (mit einer Geschwindigkeit von höchstens 10 mm/sec), so daß das erweichte Glas zu einem Faden 25 mit einem Durchmesser von min destens 1 mm zusammenfällt. Mit einer scharfen Flamme wird der Faden ca. 2 mm unterhalb des abgezogenen Rohrs 20 durchgetrennt. Dabei entsteht aus dem Fadenrest eine kleine Glasspitze 19 (gestrichelt dargestellt in Fig. 2b).

Die überstehende Glasspitze 19 wird auf die Kolbenkuppe 26 mittels Gas brenner 21 aufgeschmolzen (Fig. 2b). Dadurch wird an dieser Stelle die Wanddicke verstärkt. Diese Verstärkung wird benötigt, damit beim späteren Kolbenblasen der Pumprohransatz eine ausreichende Wanddicke erhält. Der Pumprohransatz, der aus dem Kolbenmaterial gebildet ist, soll in etwa die gleiche Wanddicke wie das separat bereitgestellte Pumprohr aufweisen.

Anschließend wird das Kolbenrohr 20 auf der Länge, die für das Formen des Ellipsoids benötigt wird, rotierend auf Erweichungstemperatur erwärmt und in eine Ellipsoidform 27, die aus zwei Formbacken besteht, eingelegt (Fig. 2c). Das zweite, noch offene Ende 28 des Kolbenrohrs ragt dabei aus der El lipsoidform 27 heraus, während das erste, abgerundete Ende 26 vollständig in der Ellipsoidform 27 eingebettet ist. Im Bereich des ersten Endes besitzt die Ellipsoidform 27 eine kleine Ausbuchtung 29′ zur Bildung des integralen Pumprohransatzes. Nun wird die endgültige Kolbengestalt geblasen. Hierzu wird vom zweiten, offenen Ende her Inertgas (Pfeil) unter Überdruck in das Kolbenrohr eingeblasen, wodurch sich das ursprünglich zylindrische Kol benrohr der Innenkontur der Ellipsoidform 27 anpaßt. Weiterhin entsteht dabei auch in der Ausbuchtung 29′ der Pumprohransatz 29 am ersten Ende. Das zweite Ende 28 bleibt weiterhin offen. Das Kolbenblasen kann sowohl rotierend als auch stehend erfolgen.

Zu diesem Zeitpunkt weist der Pumprohransatz 29 an seinem äußeren Ende noch eine geschlossene Kuppel 39 auf. Fig. 2d zeigt, daß diese Kuppel 39 im nächsten Schritt abgetrennt wird, so daß der Ansatz 29 eine offene Kanüle 30 bildet. Die Trennkante zwischen Kanüle und Kuppel liegt vorteilhaft mög lichst nah am äußeren Ende, damit die Kante sich in einem späteren Arbeits schritt zuverlässig im Bereich der Abschmelzzone des Pumprohrs befindet. Dadurch werden eventuelle feine Lecks zwischen dem Material der Kolben wand und des Pumprohrs sicher vermieden, weil sich diese Zone innerhalb der Pumprohrabziehstelle befindet und somit später nochmals aufgeschmol zen wird.

Ungefähr zur gleichen Zeit (d. h. kurz davor oder danach oder auch gleich zeitig) wird auf der gegenüberliegenden Seite, also im Bereich des zweiten Endes 28 des Kolbenrohrs, mittels einer spitzen Gasflamme 21′ eine thermi sche Spannung 31 ringförmig an das restliche Rohr knapp unterhalb des ge formten Kolbens gelegt und das überstehende zylindrische Rohrende abge sprengt.

Anschließend wird gemäß Fig. 2e der Bereich der Kanüle 30 erwärmt (wieder durch Gasbrenner 21) und das Pumprohr 32 an die Kanüle 30 ange setzt. Bevorzugt besteht das Pumprohr aus dem gleichen Material wie der Kolben. Es kann jedoch auch aus einem anderen Glas gefertigt sein.

Nun wird (Fig. 2f) das vorgefertigte Gestell 8, bestehend aus zwei Stromzu führungen 10, an die jeweils Kontaktstifte 11 stumpf angeschweißt sind und die den Leuchtkörper 9 zwischen ihren abgewinkelten Enden halten, in das zweite, noch offene Ende 28 des Kolbenrohrs eingeführt.

Diese Montageeinheit wird nun im Bereich des offenen Endes 28 erwärmt (nicht dargestellt) und anschließend (Fig. 2g) in Formquetschbacken 35 ein gesetzt, die die Quetschung 7 herstellen. Die Formquetschbacken 35 weisen neben den eigentlichen Quetschbacken 35′ daran ansetzende Ausformungen 36 auf, insbesondere Ellipsoidflächen. Um beim Quetschvorgang die ge wünschte ellipsoid-ähnliche Gestalt des Kolbens vollständig zu erzielen bzw. wieder zu erhalten, wird gleichzeitig mittels Spülgas (z. B. Argon), das über das Pumprohr 32 eingeleitet wird (Pfeil), der quetschungsnahe Kolbenbe reich über eine Breite von ca. 6 mm durch Überdruck mit Hilfe der Ausfor mungen 36 nochmals nachgeformt.

Schließlich wird über das Pumprohr 32 der Lampenkolben gespült, evakuiert und mit Inertgas und Halogenzusatz gefüllt. Der Bereich der Verbindung zwischen Pumprohr und Kolben wird erhitzt und das Pumprohr wird abge schmolzen, so daß lediglich die Pumprohrabziehstelle 5 am Kolben verbleibt (siehe Fig. 1).

Die gewählte Geometrie des Ellipsoids hängt von den gewünschten Abmes jungen des Leuchtkörpers ab; sie ist insbesondere auf die Länge des Leucht körpers abgestimmt. Dabei liegen die Brennpunkte des Ellipsoids auf dem Leuchtkörper. Statt eines Ellipsoids kann auch eine andere Kontur gewählt werden, beispielsweise eine Freiflächenform ähnlich einem Ellipsoid. Statt einer vollständigen Formung der Kolbenwand kann im in Fig. 2c dargestell ten Verfahrensschritt auch nur ein beträchtlicher Teil des Kolbens insbesondere die obere Hälfte) geformt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Halogenglühlampe, die einen Lam penkolben und einen Leuchtkörper aufweist, wobei der Lampenkol ben (1) mittels einer einzigen Quetschung (7) abgedichtet ist und auf der der Quetschung (7) abgewandten Seite im wesentlichen die Ge stalt einer Kuppe (4) aufweist, wobei durch die Quetschung (7) ein zwei Stromzuführungen (10) enthaltendes Gestell (8) gasdicht geführt ist, das mit dem im Lampenkolben angeordneten Leuchtkörper (9) verbunden ist, gekennzeichnet durch den Ablauf folgender Arbeits schritte:

a) Bereitstellen eines Kolbenrohrs (20) und eines Pumprohrs (32) sowie eines Gestells (8)
b) Verschließen des ersten Endes (26) des Kolbenrohrs und Ab runden des verschlossenen ersten Endes des Kolbenrohrs zu ei ner Kuppe (26);
c) Einbringen des Kolbenrohrs (20) in eine Form (27), deren Kon tur die zukünftige Gestalt des Lampenkolbens vorgibt und zu sätzlich eine Ausbuchtung (29′) enthält; Ausformen der Gestalt des Lampenkolbens durch Einblasen von Inertgas durch das zweite, noch offene Ende (28) des Kolbenrohrs, wobei am ersten Ende, das vollständig in der Form (27) eingebettet ist, im Be reich der Ausbuchtung (29′) ein Pumprohransatz (29) mit zen traler Kuppel (39) angeformt wird;
d) Entnehmen des Kolbenrohrs (20) aus der Form; anschließend Abtrennen des verbleibenden Rohrüberstands (28′) am zweiten Ende des Kolbenrohrs (28) und Abtrennen der zentralen Kup pel (39) des Pumprohransatzes am ersten Ende des Kolben rohrs, so daß eine offene Kanüle (30) verbleibt;
e) Ansetzen des Pumprohrs (32) an der offenen Kanüle (30);
f) Einführen des Gestells (8) in das offene zweite Ende (28) des Kolbenrohrs;
g) Verschließen des zweiten Endes (28), indem Formquetschbacken (35) eine Quetschung bilden, wobei die Formquetschbacken außer den die Quetschung erzeugenden Quetschflächen (35′) zusätzlich Ausformungen (36) besitzen, die den an die Quet schung (7) anschließenden Bereich des Kolbens formen;
h) Evakuieren und Füllen des Lampenkolbens (1) durch das Pum prohr (32);
i) Abschmelzen des Kolbens vom Pumprohr (32), so daß eine Pumprohrabziehstelle (5) gebildet wird.

2. Herstellverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Gestalt des Lampenkolbens exakt oder näherungsweise ein Ellipsoid ist.

3. Herstellverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkolben (1) zusätzlich mit einer infrarotreflektierenden Beschichtung (12) versehen wird.

4. Herstellverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenkolben (1) aus Quarzglas oder Hartglas geformt ist.

5. Herstellverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt b) das Verschließen durch Erhitzen und Ein schnüren des ersten Endes des Kolbenrohrs erfolgt.

6. Herstellverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt b) nach dem Einschnüren ein langsames Ab ziehen des restlichen Rohrs erfolgt, so daß eine Glasspitze (19) stehen bleibt, die bei der anschließenden Kuppenformung die Wand ver stärkt.