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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Eine herkömmliche Glühlampe, wie z. B. eine Wolframhalogenlampe,
welche bei herkömmlicher
Spannung leuchtet, weist, wie es in der Vorderansicht von 8 und in der Seitenansicht
von 9 dargestellt ist,
einen Kolben 11 mit einer Gesamtlänge von 55 mm auf. Der Kolben
umfaßt
einen sphäroidischen
expandierten Abschnitt 11a, einen verengten Abschnitt 11b und
einen quetschversiegelten Abschnitt 11c. Der Kolben 11 enthält in seinem
Inneren eine Glühfadenanordnung 12,
welche aus einer Glühfadenwendel
besteht. Der maximale Außendurchmesser
des expandierten Abschnittes 11a beträgt 14 mm.
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Ein Verfahren für die Herstellung einer derartigen
Wolframhalogenlampe ist in US-A-4756701
offenbart und ist wie folgt.
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Gemäß Darstellung in 10 wird ein zylindrischer
Glaskolben 14, welcher mit seinem einen Ende mit einem
Absaugrohr 13 in Verbindung steht, wird zur Erweichung
mittels eines (nicht dargestellten) Brenners erwärmt. Anschließend werden,
während
das dem Absaugrohr 13 des Glaskolbens 14 gegenüberliegende
Ende mit einem Schließelement 15 geschlossen
wird und ein Schutzgas aus dem Absaugrohr 13 eingegeben
wird (nicht dargestellte) Formwerkzeuge auf das Ende an der Seite
des Absaugrohres 13 des Glaskolbens 14 gepreßt, um dadurch
den expandierten Abschnitt 11a und den zylindrisch verengten
Abschnitt 11b zu erzeugen.
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Dann wird gemäß Darstellung in 11 das Schließelement 15 weggenommen
und die Glühfadenanordnung 12 innerhalb
des Glaskolbens 14 angeordnet. Ein dem Absaugrohr 13 des
Glaskolbens 14 gegenüberliegender
zylindrischer Abschnitt 14a wird zur Erweichung mittels
eines Brenners 16 erwärmt
und gemäß Darstellung
in 12 wird der zylindrische
Abschnitt 14a durch Formwerkzeuge 17 mit einer
L-Form in Querschnitt quetschversiegelt, um dadurch den quetschversiegelten
Abschnitt 11c gemäß Darstellung
in 13 zu erzeugen.
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Der Glaskolben 14 wird durch
das Absaugrohr 13 abgepumpt und mit einer vorbestimmten Menge
eines Füllgases
gefüllt
und das Absaugrohr 13 versiegelt. Auf diese Weise wird
eine Wolframhalogenlampe hergestellt.
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Ein derartiges herkömmliches
Verfahren zur Herstellung der Wolframhalogenlampe bereitet kein Problem,
wenn es bei einer Lampe angewendet wird, welche bei einer üblichen
Spannung brennt. Im Falle der Herstellung einer kleineren Wolframhalogenlampe,
welche mit einer niedrigeren Spannung von beispielsweise etwa 12
V oder 24 V brennt, entstehend jedoch die nachstehenden Probleme.
Wenn der expandierte Abschnitt 11a und der verengte Abschnitt 11b im
Voraus erzeugt werden und dann der quetschversiegelte Abschnitt 11c erzeugt
wird, werden aufgrund der Effekte der Wärme des Brenners 16 zum
Zeitpunkt der Quetschversiegelung und aufgrund der Quetschversiegelung
selbst der expandierte Abschnitt 11a und der verengte Abschnitt 11b verformt,
und der kommerzielle Wert der Lampe verschlechtert sich.
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Die Verformung des expandierten Abschnittes 11a und
des verengten Abschnittes 11b bewirkt, daß sowohl
die Dicke des expandierten Abschnittes 11a, als auch des
verengten Abschnittes 11b variieren. Demzufolge tritt ein
Problem auf, daß der
Kolben 11 aufgrund des Druckes des Füllgases (höher als 1 Atmosphärendruck)
bricht, wenn die Lampe brennt.
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Ferner ist es erforderlich, das dem
Absaugrohr 13 gegenüberliegende
Ende des Glaskolbens 14 mit dem Schließelement 15 zu verschließen, um den
expandierten Abschnitt 11a und den verengten Abschnitt 11b zu
erzeugen. Dieses bewirkt ein Problem dahingehend, daß die Anzahl
der Fertigungsschritte zunimmt und die Kosten höher werden. Die vorliegende
Erfindung wurde zur Lösung
dieser Probleme gemacht und hat eine Aufgabe, ein Verfahren zum
Herstellen einer preiswerten Lampe bereitzustellen, das in der Lage
ist, eine Verformung des Kolbens, eine Verringerung des kommerziellen
Wertes und einem Bruch des Kolbens zu verhindern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der beanspruchten Erfindung
wird ein Verfahren zur Herstellung einer Lampe bereitgestellt, welche
einen Kolben, mit einer darin enthaltenen Glühfadenanordnung und einen expandierten Abschnitt
und einen quetschversiegelten Abschnitt umfaßt, wobei das Verfahren die
Schritt umfaßt:
Erweichen des Kolbens, welcher mit seinem einen Ende mit einem Absaugrohr
in Verbindung steht, wobei die Glühfadenanordnung in dem Kolben
angeordnet ist; Quetschversiegeln des dem Absaugrohr gegenüberliegenden
Endes des Kolbens; und dann Erzeugen des expandierten Abschnittes
durch Anpressen von Formwerkzeugen mit jeweils einer vorbestimmten
Form an den Kolben unter Zuführen
eines Schutzgases aus dem Absaugrohr.
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Demzufolge kann die Verformung des
Kolbens verhindert werden und der Herstellungsprozeß vereinfacht
werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht einer an einem Ende versiegelten Wolframhalogenlampe,
die mittels eines Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wurde;
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2 ist
eine Seitenansicht der Wolframhalogenlampe;
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3 veranschaulicht
ein Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
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4 veranschaulicht
das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
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5 veranschaulicht
das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
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6 veranschaulicht
das Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ist
eine Vorderansicht einer Wolframhalogenlampe, welche mittels des
Verfahrens der Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wurde und ein auf der Außenoberfläche als
Schicht aufgebrachtes Infrarot reflektierendes, sichtbares Licht
hindurchlassendes Filter besitzt;
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8 ist
eine Vorderansicht einer herkömmlichen
Wolframhalogenlampe;
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9 ist
eine Seitenansicht einer herkömmlichen
Wolframhalogenlampe;
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10 veranschaulicht
ein herkömmliches Verfahren
zur Herstellung der Wolframhalogenlampe;
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11 veranschaulicht
das herkömmliche Verfahren
zur Herstellung der Wolframhalogenlampe;
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12 veranschaulicht
das herkömmliche Verfahren
zur Herstellung der Wolframhalogenlampe; und
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13 veranschaulicht
das herkömmliche Verfahren
zur Herstellung der Wolframhalogenlampe.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird hierin
nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Gemäß Darstellung in der Vorderansicht
von 1 und der Seitenansicht
von 2 hat eine Wolframhalogenlampe
mit einem versiegelten Ende, welche für 12 Volt und 50 Watt ausgelegt
ist, und unter Anwendung eines Herstellungsverfahrens gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung hergestellt wird, eine Gesamtlänge von 43 mm und umfaßt einen
Kolben 1 mit einer Versiegelungsspitze 1a, einen
expandierten Abschnitt 1b und einen verengten Abschnitt 1c,
und einen quetschversiegelten Abschnitt 1d, welche nacheinander
in einen Körper
ausgebildet werden.
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Der Kolben 1 wird mit einer
vorbestimmten Menge eines Halogenelementes und eines Edelgases gefüllt.
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Der expandierte Abschnitt 1b besitzt
eine sphäroidische
Form. Die Brennweite des Sphäroids ist
3,5 mm und der Außendurchmesser
in der Richtung der kleineren Achse des expandierten Abschnittes 1b ist
12 mm. Der Außendurchmesser
des verengten Abschnittes 1c ist 5,5 mm.
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In dem expandierten Abschnitt 1b ist
ein Glühfaden 2,
der eine aus Wolfram bestehend Glühfadenwendel umfaßt, vorgesehen.
Eine Wendel 2a, des Glühfadens 2 besitzt
eine Länge
von 3,5 mm und beide Enden der Wendel 2a sind an den Brennpunkten
des Sphäroids
positioniert. Der Glühfaden 2 ist mit
Zuleitungsdrähten 4 über Metallfolien 3 verbunden,
welche in dem quetschversiegelten Abschnitt 1d eingesiegelt
sind.
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Das Verfahren zur Herstellung dieser
Wolframhalogenlampe wird nun beschrieben.
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Zuerst wird, wie es in 3 dargestellt ist, eine
Anordnung des Glühfadens 2,
der Metallfolien 3 und der Zuleitungsdrähte 4 in einem zylindrischen Glaskolben 6 mit
einem Außendurchmesser
von 9 mm angeordnet. Ein Absaugrohr 5 steht vorab mit einem
Ende des Glaskolbens 6 in Verbindung. Zu diesem Zeitpunkt
wird der Glühfaden 12 in
dem Glaskolben 6 an einem Abschnitt angeordnet, welcher
in dem expandierten Abschnitt 11b ausgebildet wird.
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Ein von GE 214 hergestelltes Quarzglasrohr mit
8 mm (Innendurchmesser) × 10
mm (Außendurchmesser)
wird für
den Glaskolben 6 verwendet.
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Anschließend wird, wie es in 4 dargestellt ist, während ein
Schutzgas, wie z. B. Stickstoff, aus dem Absaugrohr 5 in
den Glaskolben 6 eingebracht wird, der gesamte Glaskolben 6 durch
einen Brenner 7 unter Verwendung eines Mischgases aus Sauerstoff
und Wasserstoff erwärmt.
Der Brenner 7 besteht aus einer ersten Brennereinheit 7a zum
Erwärmen
eines den quetschversiegelten Abschnitt 1d des Glaskolbens 6 entsprechenden
Abschnittes und einer zweiten Brennereinheit 7b und Erwärmen eines dem expandierten
Abschnitt 1b und dem verengten Abschnitt 1c entsprechenden
Abschnittes.
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Nachdem der dem quetschversiegelten
Abschnitt 1d des Glaskolbens 6 entsprechenden
Abschnitt eine vorbestimmte Temperatur erreicht und erweicht ist,
wird die Flamme der ersten Brennereinheit 7a ausgeschaltet.
Wie es in 5 dargestellt
ist, wird ein Paar von Formwerkzeugen 8, jedes mit einer L-Form
im Querschnitt sofort in der Richtung A bewegt, um das dem Absaugrohr 5 des
Glaskolben 8 gegenüberliegende
Ende durch die Formwerkzeuge 8 durch Quetschung zu versiegeln,
und dadurch den quetschversiegelten Abschnitt 1d auszubilden,
wie es in 6 dargestellt
ist. Während
der quetschversiegelte Abschnitt 1d nach der Erwärmung ausgebildet
wird, wird, obwohl es in 5 nicht
dargestellt ist, der dem expandierten Abschnitt 1b und
dem verengten Abschnitt 1c entsprechende Abschnitt kontinuierlich
durch die zweite Brennereinheit 7b erwärmt. Unmittelbar, nachdem der
quetschversiegelte Abschnitt 1d erzeugt ist, wird unter
Zuführung
eines Schutzgases, wie z. B. Stickstoff aus dem Absaugrohr 5 in
den Glaskolben 6 ein Paar von Formwerkzeugen 9 jedes mit
einer vorbestimmten Form zum Erzeugen des expandierten Abschnittes 1b und
des verengten Abschnittes 1c in der Richtung B bewegt und
gegen den Glaskolben 6 gedrückt, um dadurch den expandierten
Abschnitt 1b und den verengten Abschnitt 1c gemäß Darstellung
in 6 zu erzeugen.
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Anschließend wird der Glaskolben 6 durch das
Absaugrohr 5 abgepumpt und dann mit einer vorbestimmten
Menge eines Halogenelementes und eines Edelgases durch das Absaugrohr 5 hindurch
gefüllt,
und das Absaugrohr 5 verschlossen und dadurch die Wolframhalogenlampe
gemäß Darstellung in 1 und 2 hergestellt.
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Der verschlossene Abschnitt des Absaugrohres 5 entspricht
der Versiegelungsspitze 1a.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren
der Erfindung kann, da der expandierte Abschnitt 1b nach der
Formung des quetschversiegelten Abschnittes 1d geformt
wird, die Verformung des Kolbens 1 verhindert werden kann,
eine Verschlechterung des kommerziellen Wertes verhindert werden
und Veränderungen
in der Wanddicke des expandierten Abschnittes 1b und des
verengten Abschnittes 1c unterdrückt werden, so daß ein Brechen
des Kolbens 1 verhindert werden kann. Wenn der expandierte
Abschnitt 1b durch Zufüh ren
des Schutzgases erzeugt ist, wird das dem Absaugrohr 5 des
Glaskolbens 6 gegenüberliegende
Ende durch den quetschversiegelter Abschnitt 1d verschlossen.
Daher ist es nicht erforderlich, das Schließelement zu verwenden, welches
herkömmlicherweise
eingesetzt wurde. Der Herstellungsprozeß kann somit vereinfacht und
die Kosten reduziert werden. Insbesondere wird der verengte Abschnitt 1c zwischen
dem expandierten Abschnitt 1b und dem quetschversiegelten
Abschnitt 1d gleichzeitig mit der Erzeugung des expandierten
Abschnittes 1b erzeugt.
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Demzufolge kann die Verformung des
Kolbens 1, welche beispielsweise durch eine Auswirkung
der für
die Formung des verengten Abschnittes 1d verwendeten Wärme verursacht
wird, weiter unterdrückt
werden, und der Herstellungsprozeß kann weiter vereinfacht werden.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren
der Erfindung bleiben, da der expandierte Abschnitt 1b und der
verengte Abschnitt 1c durch die Formwerkzeuge 9 erzeugt
werden, sich ergebende Streifen oder Verbindungssäume auf
einem Teil der Oberfläche
sowohl des expandierten Abschnittes 1b, als auch des verengten
Abschnittes 1c zurück.
Die Säume
sind jedoch extrem dünn
und klein und stellen kein optisches Problem und vom Gesichtspunkt
des Aussehens her dar.
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Wenn der Außendurchmesser des Glaskolbens 6 als
d (mm) festgelegt ist und der Außenseitendurchmesser des expandierten
Abschnittes 1d als D (mm) festgelegt ist, und der Beziehungsausdruck
1 ≤ D/d ≤ 1,8 erfüllt ist,
kann die Festigkeit des expandierten Abschnittes 1d verbessert
werden, und dadurch zuverlässiger
ein Brechen des Kolbens 1 verhindert werden.
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Andererseits wird, wenn D/d > 1,8 wird, die Wanddicke
des expandierten Abschnittes 1d zu dünn, die Festigkeit verschlechtert,
und der Kolben 1 kann leicht brechen. Außerdem ist
D/d < 1 nicht praxisgerecht,
da es schwierig ist, einen solchen Glaskolben herzustellen, welcher
diese Bedingung erfüllt.
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Wenn der Außendurchmesser des verengten
Abschnittes 1c als S (mm) festgelegt ist und der Beziehungsausdruck
von 0,5 ≤ S/d ≤ 1 gilt, wird
die Form des verengten Abschnittes 1c stabilisiert und es
kann eine Veränderung
der optischen Eigenschaften ver hindert werden. Ferner kann, wenn
die Formwerkzeuge 9 angepreßt werden, ein Herausdrücken des
Glases aus dem Spalt zwischen den Formwerkzeugen 9 verhindert
werden, was sichtbare Streifen auf dem Kolben zurückläßt, welche
den kommerziellen Wert verschlechtern.
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Andererseits wird, wenn S/d < 0,5 ist, wenn der
verengte Abschnitt 1c erzeugt wird, der verengte Abschnitt 1c zu
sehr zusammengedrückt,
so daß ein verdickter
Abschnitt in der Wand des verengten Abschnittes erzeugt wird, welche
eine Veränderung
der optischen Eigenschaften bewirkt. Wenn der verdickte Abschnitt
mit dem Glühfaden 3 in
Kontakt kommt, so daß er
eine Kippung der Wendel 2a und Abweichung von der mittigen
Stellung des Kolbens 1 bewirkt, ändern sich auch die optischen
Eigenschaften. Ferner wird, wenn die Formwerkzeuge 9 angepreßt werden, das
Glas aus dem Spalt zwischen dem Formwerkzeugen 9 gedrückt, so
daß sichtbare
Streifen auf dem Kolben hinterlassen werden und sich der kommerzielle
Wert verringert. Außerdem
ist S/d > 1 nicht
praxisgerecht, da es schwierig ist, einen Glaskolben herzustellen,
welcher diese Bedingung erfüllt.
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Gemäß Darstellung in 7 ist ein Infrarot reflektierender,
sichtbares Licht durchlassender Filter 10, in welchem Tantaloxid
und Siliziumoxid abwechselnd durch eine übliche chemische Niederdruck-Dampfabscheidung übereinandergestapelt werden,
auf der Außenoberfläche des
expandierten Abschnittes 1b und des verengten Abschnittes 1c der Wolframhalogenlampe
ausgebildet, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde. Demzufolge kann
die Lichtausbeute um 30% im Vergleich zu dem Fall vergrößert werden,
welcher das sichtbares Licht durchlassende, Infrarot reflektierende
Filter nicht ausgebildet ist.
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Obwohl die Wolframhalogenlampe, welche den
Kolben 1 mit dem expandierten Abschnitt 1b und dem
verengten Abschnitt 1c in der vorstehenden Ausführungsform
beschrieben wurde, können ähnliche
Effekte auch mittels einer Wolframhalogenlampe erzielt werden, in
welcher der expandierte Abschnitt 1b und der quetschversiegelte
Abschnitt 1d so geformt werden, daß sie direkt miteinander, ohne
den verengten Abschnitt 1c dazwischen verbunden sind.
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Obwohl der Fall der Verwendung des
Kolbens 1 mit dem expandierten Abschnitt 1d mit
einer sphäroiden
Form in der vorstehenden Ausführungsform
beschrieben wurde, können
Effekte, ähnlich
den vorstehenden auch in dem Falle erzielt werden, in welcher ein
Kolben mit einem expandierten Abschnitt 1b mit einer kugelartigen
Form verwendet wird.
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Ferner ist, obwohl der Fall der auf
12 V ausgelegten Wolframhalogenlampe in der Ausführungsform beschrieben worden
ist, die beanspruchte Erfindung nicht auf diese Lampe beschränkt. Wenn
das Herstellungsverfahren der Erfindung auf kleine Wolframhalogenlampen
mit einer Auslegung auf 6 V, 24 V oder dergleichen angewendet wird,
oder auf eine Hochleistungs-Entladungslampe, wie z. B. eine einpolige
Halogen-Metalldampflampe,
können ähnliche Effekte
wie die vorstehenden erzielt werden.
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Gemäß den Ansprüchen kann ein Verfahren zur
Herstellung einer preiswerten Lampe bereitgestellt werden. Das Verfahren
kann die Verformung des Kolbens verhindern, und dadurch eine Verringerung
des kommerziellen Wertes verhindern, und kann Veränderungen
in der Wanddicke des Kolbens verhindern und dadurch ein Brechen
des Kolbens verhindern.