DE2927350A1

DE2927350A1 - Bogenentladungslampe mit einem quecksilber-spender, sowie verfahren zur herstellung einer solchen lampe

Info

Publication number: DE2927350A1
Application number: DE2927350A
Authority: DE
Inventors: Robert E Cassidy; Frank M Latassa; John G Ray; J Arthur Roy
Original assignee: GTE Sylvania Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1978-07-10
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1980-01-24
Also published as: JPS5512693A; US4182971A

Description

Die Erfindung betrifft eine Boßenentladungslampe nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Stand der Technik:

Niederdruck-Bogenentladungslampen insbesondere Leuchtstofflampen enthalten Quecksilberdampf. Das Einbringen einer bestimmten Quecksilbermenge ist ein Fertigungsproblem dieser Lampen .

Eine weit verbreitete Methode war die mechanische Abgabe mittels eines geschlitzten Stempels während des Absaugvorgangs. Die.⁰.» Methode erlaubte es nicht, die Quecksilbermenge genau genug zu steuern und machte periodisches Füllen und Reinigen des Quecksilberspenders erforderlich.

Eine andere Methode der Quecksilber-Abgabe zeigen die US-Patente 3.657.5Θ9 und 3.728.004. Danach wird in den Lampenkolben eine Quecksilberverbindung gebracht, die während der folgenden Lampenfertigung indifferent bleibt, aber später zur Freigabe von Quecksilber aktiviert werden kann. Nachteiligerweise werden so auch Verunreinigungen im Lampenkolben hinterlassen, die nur mit speziellen Gettermethoden beseitigt werden können. Außerdem dauert das Aktivieren relativ lang, 20 bis 30 s. Dadurch ist diese Methode für eine Anwendung bei heute üblichen sehr schnell arbeitenden Produktionsmaschinen nicht geeignet.

Eine weitere Methode sieht Quecksilber enthaltende Kapseln vor, die in der Folge zerbrochen werden, um das Quecksilber

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freizugeben. Beispiele dafür sind den US-Patenten 2.2BB.253; 2.415.B95; 3.300.037, 3.764.B42» 3.794.402j 3.895.709; 3.913.999 und 3.983.439 zu entnehmen. Diese Lösungsbeispiele benötigen entweder spezielle Heizer nahe bei der Quecksilber-Kapsel oder es verbleiben im Lampenkolben lose Kapselpartike1, die bei Zerbrechen der Kap °1 auch den Phosphor-Überzug auf der inneren Glaskolbenoberfläche beschädigen können. Außerdem sind diese Lösungen für eine schnelle vollautomatische Produktion ungeeignet.

Die US-PS 4.055.750 neigt eine Lösung mit einem metallischen Spender, der die genannten Nachteile früherer Lösungen überwindet .

Es hat sich aber gezeigt, daß die Lösung noch zu teuer und umständlich in der Handhabung ist.

Aufgabe:

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, die eine gleichmäßig dosierte Abgabe von Quecksilber auf einfache, zuverlässige Weise gestattet und so ein Verfahren bietet, das die Anwendung bei modernen automatischen Fertigungsmaschinen erlaubt.

Diese Aufgabe wird für den Oberbegriff des ersten Anspruchs nach seinem Kennzeichen gelöst. Ein Verfahren zur Fertigung einer entsprechenden Lampe beansprucht Anspruch 4.

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Weitere Einzelheiten sind den übrigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Bbschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung und ihr Vorteil:

öJach der vorliegenden Erfindung wird eine Glaskapsel als Spender für Quecksilber verwendet, der billiger herzustellen und einfacher zu handhaben ist. Dieser Spender ist aus einem Glasröhrchen hergestellt, das mit einem achsial verlaufenden Draht verschmolzen ist. Vor dem Verschließen des zweiten Endes wird ein Tröpfchen Quecksilber eingegeben. Aus der Glaskapsel ragen Drahtenden ^u beiden Enden heraus und dienen zum Befestigen der Glaskapsel durch Anschweißen an einem metallischen Desintegrations-Schirm, der einen Spalt aufweist. Die angeschlossene Glaskapsel überbrückt den Spalt. Der Desintegrations-Schirm ist so an einem Glasfuß befestigt, daß er als geschlossene Schleife die ebenfalls am Glasfuß montierte Katode umgibt und dabei etwa in gleicher Ebene mit ihr ist, wobei diese Ebene normal zur Lampenlängsachse orientiert ist. Nach Montage des Glasfußes in einem Lampenkolben, der evakuiert und hermetisch verschlossen worden ist, wird die Glaskapsel zum Reißen gebracht, indem ein kurzer HF-Strom in der Schleife induziert wird. Dadurch entsteht der gewünschte Quecksilber-Dampfdruck im Lampenkolben.

Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer Bogenentladungslampe mit einem bestimmten für die Lampenfunktion erforderlichen Quecksilber-Dampfdruck besteht aus entsprechenden Verfahrensschritten.

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VorteilhafterwGise ist dieses Verfahren einfach in einen vollautomatischen Herstellungsprozeß, der mit großer Geschwindigkeit läuft, integrierbar. Es treten keine Probleme mit Verunreinigungen im Glaskolben sowie bezüglich des Verletzens des Phosphorüberzuges auf.

Zeichnung:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Glasfußes mit der montierten Glaskapsel als Quecksilber-Spender;

Figur 2 eine vergrößerte Seitenansicht einer Glaskapsel, die parallel zur Längsachse aufgeschnitten ist.

Beschreibung:

Wie die Zeichnung zeigt, sind im Glasfuß 1 einer Dogenentladungslampe die Zuleitungen 2 eingebettet und tragen die Katode 3. Diese wird von einem metallischen Desintegrations-Schirm 5 mit einem Spalt 7 umgeben, der von einem Stützdraht 4 gehalten wird, der im Glasfuß 1 mit eingeschmolzen ist. Der Spalt 7 wird von einem Quecksilberspender in Form einer Glaskapsel 6 mittels des achsial eingeschmolzenen Drahtes 8

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überbrückt, indem die beidseitig herausragenden Enden des Drahtes 8 zu beiden Seiten des Spaltes 7 am Schirm 5 angeschweißt sind.

Eine praktische Ausführung besaß eine Glaskapsel 6 mit einer Länge von 1 cm und war aus Blei^wGlas der Type 0120 mit 2,3 mm Rohrendurchmesser und 0,25 mm Wandstärke hergestellt. Der Draht B war 0,5 mm starker Nickel-platierter "Dumat"-Draht von etwa 22 mm Länge. In der Glaskapsel 6 war eine kleine Kugel 9 aus Quecksilber.

Die Glaskugel B wurde hergestellt, indem der Draht 8 durch eine entsprechende Glasrohre gesteckt und in einer Glas-Drehbank eingespannt wurde. Dann wurde das eine Ende verschmolzen, wobei ein Sauerstoff-Gas-Brenner mit sehr kleiner Mündung verwgndet wurde. Der Verschluß wurde in einem Kasten-Ofen bei 450° C geglüht für wenigstens fünf Minuten. Die Abkühlzeit durch den kritischen Bereich von 45O⁰C war etwa vierzehn Minuten, das sind durchschnittlich 7° C pro Minute. Die Abkühlratc war langsam genug, um übermäßige Spannungen aus dem Glas-Metall-Verschluß zu beseitigen.

Alsdann wurde eine Ouecksilbermenge in das offene Röhrchenende gegeben und zvar unter Benutzung einer "30 gauge"-Injektionsspritze von 12,5 mm Länge, die an einen mit Preßluft betriebenen, impulsgesteuerten Präzisionsgeber angeschlossen war. Die Ouecksilbermenge wurde vom Luftdruck und der Impulszeit gesteuert. Zum Deispiel wurden 16 mg Quecksilber mit nur 2 mg in die Glasröhre gegeben. Dannwurde die Glasrohre vertikal in einem Block nit einem Loch für die Aufrahme des Drahtes am verschmolzenen Ende gestellt. Das Quecksilber ruhte dabei am Boden der Röhre. Der Stützblock wurde in ein

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Kalt-Wdsserbad gestellt und zwar derart, daß der Wasserspiegel gerade über dem Ouecksilberspiegel war. Auf diese Weise ließ es sich vermeiden, daß beim Verschmelzen des anderen Endes der Glaskapsel das Quecksilber siedet. Vor dem Verschließen spülte man das Röhrchen mit Argon, um die Luft daraus zu verdrängen und so die Oxydation des,Quecksilbers zu minimieren. Schließlich wurde das offene Ende mit einem Brenner verschmolzen und die Glaskapsel wieder in einem Kastennfen geglüht bei 450° C. wie zuvor angegeben. Hierdurch wurde die Glaskapsel auf Lecks geprüft, da Quecksilber bei 45O⁰C verdampft.

Nunmehr wurde die Glaskapsel 6 am Schirm 5 wie bereits erwähnt befestigt, wobei, um Spannungen im Glas zu verhindern, die Drahtjnden jeweils etwa S-förmig vor dem SchweiSpunkt gebogen werden. In Figur 1 sind zwei entgegengesetzte, rechtwinklige 3iegungen zu sehen.

Nachdem der Glasfuß 1 wie üblich in einer Leuchtstofflampe montiert war, wurde hermetisch verschlossen und durch Anlegen einer HF-T.nduktionsspule die Glaskapsel 6 zum Reißen gebracht, indem im Draht 8 kurzzeitig ein Induktionsstrom erzeugt wurde. Da der Draht sich wesentlich schneller erhitzt und ausdehnt als das Glas, ergibt sich ein Umfangriß wie gewünscht. Ein solcher typischer Riß 10 ist in Figur 2 eingezeichnet. Es genügen meist drei Sekunden HF-Erhitzung, um den Riß 10 zu erzeugen und es läßt sich dieser Ablauf so steuern, daß die Glaskapsel 6 nicht zerbricht. Lose Glasteilchen im Glaskolben sind wie erwähnt, wegen der Gefahr Kratzer im Phosphor-Überzug zu erzeugen, unerwünscht und deshalb zu vermeiden. Durch den ,EiB 10 in der Glaskapsel 6 wird der gewünschte Dampfdruck im Glaskolben wirksam.

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Claims

GTE-PA 194

PatentenSprüche:

Eine Bogenentladungslampe besitzt einen Glasfuß, in den die beiden Zuleitungen für eine Katode eingebettet sind, die als Halterung für diese dienen, und weist einen Quecksilber-Spender auf, der erst nach der Evakuierung mit dem Verschließen der Lampe geöffnet wird, um so den gewünschten Quecksilberdampfdruck zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Desintegrator-Schirm (5) mit einem Spalt (7) an einer Halterung (4) so befestigt und ausgebildet ist, daß er die Katode (3) in einer Ebene normal zur Längsachse umgibt, daß eine längliche Glaskapsel (B) mit einer bestimmten Menge Quecksilber (9) und einem achsial durch sie verlaufenden Draht (8) versehen ist, der mit ihr hermetisch abdichtend verschmolzen ist und dessen Enden beidseitig herausragen und so an den Schirm (5) angeschweißt sind, daß die Glaskapsel (6) den Spalt (7) überbrückt, und daß in dieser Glaskapsel CB) nach Fertigstellung des umhüllenden Glaskolbens durch Einwirkung von außen ein Riß (10) erzeugt wird, wodurch sich der gewünschte Quecksilberdampfdruck in dem Glaskolben bildet.
2. Eine Bogenentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (5) und der Draht (Θ) eine geschlossene Schleife darstellen, in der induktiv ein HF-Strom erzeugt werden kann.

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3. Eine Bogenentladungslampe nach Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet, daß die Enden des Drahtes (8), die aus der Glaskapsel (6) beidseitig achsial heraustreten, jeweils mit mindestens einer Biegung vor dem Punkt des Anschweissens versehen sind.
4. Verfahren zum Herstellen einer Bogenentladungslampe gemäß Anspruch 1 mit einem bestimmten für die Funktion erforderlichen Quecksilberdampfdruck gekennzeichnet durch folgende Schritte:

A. Austeilen ainer bestimmten Quecksilbermsnge [9] in eine Glaskapsel (6), die cchsial von einem Draht [B) durchdrungen wird, dessen Enden beidseitig herausragen;

B. Hermetisch abdichtendes Verschmelzen beider Seiten der Glaskapsel (6) mit dem eingebetteten Draht- CBj;

C· Befestigten der Enden an dem Desintegrations-Schirm (5) und zwar derart, daß jeweils ein Drahtende in der Nähe des Spaltes [7) angeschweißt und so die Glaskapsel (6) den Spalt (7) überbrückend befestigt ist, so daß sich eine für HF-Induktionserhitzung geeignete geschlossene Schleife ergibt;

D. Montieren des Glasfußes (1) in qinem Lampenkolben sowie Evakuieren und Verschmelzen, um so den Lampenkolben hermetisch zu verschließen;

E. Kurzzeitiges Erhitzen der Glaskapsel (6) und ihres eingebetteten Drahtes (8) durch Induktion eines HF-Stromes bis ein Riß (10) in der Glaskapsel (6) entsteht und dadurch das Quecksilber (9) verdampft und als Folge davon der gewünschte Dampfdruck im Glaskolben erzeugt wird.

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