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Verfahren zur Herstellung von Hochdruck-Entladungslampen Die Erfindung
bezieht sich auf Quecksilberdampf-Hochdruck-Gasentladungslampen sowie auf die Art
des Abschlusses derartiger Lampen.
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Bei bekannten Lampen dieser Gattung besteht die Hülle aus glasartigem
Werkstoff von hohem Schmelzpunkt, z. B. Quarz, der den hohen Temperaturen und Drücken,
die während des Betriebes auftreten, gewachsen ist. Bei solchen Lampen mit Entladungselektroden
und diese Elektroden tragenden Einführungsleiterelementen ist das schwierigste Problem
das der Herbeiführung eines hermetischen Abschlusses zwischen den Einführungsleiterelementen
und der Quarzhülle. Bisher löste man dieses Problem entweder durch Verwendung von
kostspieligen, aus Einzelteilen unterschiedlicher Wärmedelinungskoeffizienten zusammengesetzten
Abschlußelementen oder, in jüngerer Zeit, durch Anschmelzen von Glasperlen an die
Einführungsleiterelemente und durch Verschmelzen dieser Glasperlen mit röhrenförmigen
Erweiterungen der Glashülle, nach Einführung der Leiterelemente in diese Erweiterungen,
um so die Leiterelemente in eine geschmolzene Glasmasse einzubetten.
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Obgleich sich diese Ausführungen bei Hochspannungslampen, die keine
Startelektrode benötigen und bei denen verhältnismäßig niedrige Betriebstemperaturen
herrschen, bewährt haben, hat es sich gezeigt, daB bei Anwendung dieser Verfahren
an Hochdruckquecksilberdampflampen, die gekapselt sind und unter hohen Temperaturen
arbeiten, an den Stellen, wo die mit den Glasperlen versehenen Leiterelemente in
die Hülle eingeschmolzen
werden, Sprünge entstehen, und zwar besonders
an dem Ende, an dem zwei parallele Einführungsleiterelemente, das eine für eine
Hauptelektrode, das andere für eine der Hauptelektrode benachbarte Startelektrode,
die Glasschmelzmasse durchdringen. Die Ursachen für diese Erscheinung sind zwar
nicht hinreichend aufgeklärt; es wird aber angenommen, daß ein Grund die Oxydation
des Leiterelements durch Sauerstoff ist, der bei erhöhten Temperaturen aus der Glasperle
ausgetrieben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abschluß für Hochdruck-Entladelampen
zu schaffen, der auch bei langem Betrieb und langer Lebensdauer zuverlässig ist,
d. 1i. nicht springt.
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Die Erfindung wird an Hand der Figuren beisliielsweise erläutert.
Es stellt dar Fig. i einen Aufriß, teilweise geschnitten, einer I-loclidruckquecksill>erdampflampe
mit einem erfindungsgemäßen hermetischen Abschluß, Fig. 2 die eigentliche Lampe
der Fig. i vergrößert und im Achsschnitt, Fig. 3 den Schnitt nach Linie 111-11I
zu Fig. 2, 1711-. -t ein Einführungs- .und Elektrodenträger--element im Schrägriß,
Fig. 5 ein ebensolches Trägerelement für die in den Fig. i und 2 vorgesehene Startelektrode,
Fig. 6 den Achsschnitt durch ein Rohr, aus welchem der Hauptkolben der Lampe erzeugt
wird, Fig. 7 die Anbringung eines der Aufnahme der Einführungsleiterelemente nach
Fig. 4 und 5 dienenden Endansatzes an den Hauptkolben, Fig. 8 Hauptkolben und Endansatz
gemäß Fig. 7 nach ihrer Vereinigung, Fig. 9 den an beiden Enden mit Verlängerungsansätzen
versehenen Lampenkörper im Aufriß, Fig. io denselben Lampenkörper im Achsschnitt
nach (lern Einbringen der Einführungsleitern lemente, Fig. i i die gleiche Darstellung
wie in Fig. io nach \'erschließung der zuerst offenen Enden der Verlängerungsansätze
Fig. 12 den Lampenkörper im Zustand der hig. i i nach der Evakuierung und Trennung
von d;^r `-akuumpumpe, Fig. 13 den Vorgang des Verformens eines Verliingerungsansatzes
zu einer die eingeschlossenen l:infiihrungsleiterelemente einbettenden und damit
die Lampe dicht abschließenden Glasschmelzmasse, Fig. 14 den Schnitt nach Linie
XIV-XIV zu 1# ig. 13.
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Gemäß Fig. @i besteht die Hochdruckquecksilberdampflatnpe aus einer
äußeren Hülle 5 aus einem für Licht durchlässigen Werkstoff, z. B. Glas,
oder einem für Ultraviolett durchlässigen Werkstoff. An der Hülle 5 ist ein mit
Gewinde versehener Sockel 6 befestigt, so daß die Lampe in d,ie übliche Fassung
geschraubt werden kann. Die Hülle besitzt einen z#inspringenden Stengel 7, in welchen
ein Paar von Einführungsleiterelementen 8 und 9 eingeschmolzen ist. An dem Einführungsleiterelement9
ist ein Paar von stabähnlichen Trägern io und 12 befestigt, die sich nach außen
verzweigen und anschließend parallel längs der Hülle 5 verlaufen. Diese Trägerstäbe
sind durch Brücken 13 und 14 von geeignetem Werkstoff, z. B. Glimmer oder Metall,
verbunden, so daß ein starrer Trägerrahmen für die Hockdruckquecksillierdampflampe
15 entsteht.
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Diese Lampe umfaßt, wie Fig. 2 zeigt, den eigentlichen Lampenkolben
16, der widerstandsfähig ist gegen die hohen Betriebstemperaturen und Drücke von
einigen Atmosphären, vorzugsweise aus Quarz oder Vycorglas (letzteres ist ein Borsilicatglas
finit einem Gehalt von ungefähr 96% gebundener Kieselsäure). In dem Kolben 16 sind
die Hauptelektroden 17 und 18 einander gegenüberstehend angeordnet; an einem Ende
des Kolbens, neben einer der Hauptelektroden 18, befindet sich eine Startelektrode
i9. Die Hauptelektroden 17 und 18 sind durch flexible Leiter 20 und 22 an den Stab
12 bzw. das Einführungsleiterelement 8 angeschlossen, während die Startelektrode
durch einen Widerstand 23 mit dem Stab » 2 und damit mit der Hauptelektrode 1 7
elektrisch verbunden ist.
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Bei diesen an sich bekannten Lampen werden nun die Elektroden 17,
18 und i9 durch Leiterelemente getragen, welche einen hermetischen Abschluß mit
Verlängerungsansätzen 24 und 25 des Kolbens 16 bilden (Fig. 2). Gemäß den Fi,g.
4 und 5 sind die eigentlichen Elektroden mit einem kurzen Stab 26 aus feuerfestem
Werkstoff, wie Wolfram o. dgl., verseben, der an einen bandförmigen Streifen 27
von beispielsweise 0,015 mm Stärke aus Tantai oder Molybdän angeschweißt
ist. Am freien Ende erhält der bandförmige Streifen eine Schleife 28 von etwa o,
i nim Stärke, ebenfalls aus Tantal oder 1\Iolylidän. Nach der Befestigung (Festschweißen)
der! Schleife 28 an dem bandförmigen Streifen 27 wird sie abgeschnitten, so daß
ein V-förmiges Ende entsteht, dessen Schenkel selbstfedernd auseinanderspreizen.
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Die Hochdruckquecksilberdampflampe 16 wird in der Weise erzeugt, daß
man ausgeht von einem Quarzrohr 32, das den Kolben bildet und das mit einem Anschlußrohrstutzen
33 kleineren Durchmessers versehen wird, wie in Fig.6 gezeigt. Bei senkrechter Lage
des Kolbenteils 32 wird ein in der Achsrichtung durch eine Zwischenwand in zwei
Kammern unterteiltes Quarzrohr 34 mit seinem Ende um einen kleinen Betrag in das
Kolbenrohr 32 eingesetzt (Fig. 7). Die sich kurz überlappenden Enden der Rohre 32
und 34 werden durch die Flammen 35 eines Gasbrenners erhitzt, bis das obere offene
Ende des Kolbenrohres 32 sich um das Rohr 34 herum schließt, d. 1i. mit (lern Rohr
34 verschmnilzt (Fig. 8). In gleicher Meise wird ein nur mit einer einzigen, durchgehenden
Bohrung versehenes Rohr 36 am gegenüberliegenden Ende des Koll),enteils 32 . angesetzt,
so daß schließlich der Lampenkörper der Fig. 9 entsteht.
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Nunmehr werden die Elektroden der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführung
eingesetzt. Eine der beiden Hauptelektroden, 17, wird in die einzige Bohrung des
rohrförmigen Ansatzes 36 eingeführt
und durch die Federspannung
des V-förmigen Endes, entstanden durch Abschneiden der Schleife 28, an Ort gehalten.
In gleicher Weise werden am gegenüberliegenden Ende in die beiden Kammern des. rohrf(irmigen
:\nsatzes 34 die andere Elektrode, 18, und die Startelektrode i9 eingesetzt und
an Ort gehalten. Diese beiden Elektroden sind durch die axiale Zwischenwand im Innern
des rohrförmigen .'Ansatzes 34 getrennt. Hierauf wird der Lampenkörper Tiber den
Stutzen 33 mit inertem Gas durchspült. Die offenen 1?nden der rohrförmigen :'\nsätzr
34 und 36 werden nun unter einer Sauerstoflflatnme mit geringer Menge von inertem
Gas zugeschmolzen, um eine Oxydation der metallischen landförmigen Streifen 27 zu
verhindern (Fig. i i). Schließlich wird der Lampenkörper auf ein entsprechendes
Vakuum evakuiert und am Ende des Stutzens 33 zugeschmolzen (Fig. 12).
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Nach Fertigstellung des in Fig. 12 gezeigten Gebildes wird in einer
geeigneten Maschine der röhrenförmige Ansatz 34 durch Flammen 37 eines Brenners
erhitzt (Fig. 13), bis der Ansatz zu einer den eingeschlossenen bandförmigen Streifen
27 einbettenden Masse zusammenschmilzt (Fig. 1, 2 und 3). Aus vorstehendem ergibt
sich, daß während des Einschmelzvorganges die Einführungsleiterelemente einem Vakuum
unterliegen und daß somit keine zu Schmelzbrüchen führende Oxydation des Metalls
stattfinden kann, im Gegensatz zu dem eingangs erwähnten, mit .angeschmolzenen Glasperlen
arbeitenden Verfahren.
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In der gleichen Weise wie der röhrenförmige Ansatz 34 wird auch der
Ansatz 36 und das Einführungsleiter- undTrägerelement 27 der Elektrode 17 geschlossen
bzw. zusammengeschmolzen. Die Enden der zusammengeschmolzenen Verlängerungsansätze
34 und 36 werden, beispielsweise mittels einer rotierenden Schneidscheibe 38, abgeschnitten,
wobei darauf zu achten ist, daß die metallischen Enden 28 der Einführungsleiterelemente
nicht mit abgeschnitten werden. Die Lampe wird nun nach Aufbrechen des Rohrstutzens
33 noch einmal evakuiert und hierauf mit einem üblichen, monatomaren Startgas sowie
mit einer kleinen Menge Quecksilber gefüllt. Der Rohrstutzen 33 wird dann wieder
zuggschmolzen. Wenn auch das endgültige Evakuieren und Füllen mit Gas unmittelbar
aufeinand-erfolgen, so ist es doch zweckmäßig, den l.ampenkörl)-er nach Beendigung
des in Fig. 13 veranschaulichten Schmelzprozesses längere Zeit, z. B. über Nacht,
stehenzulassen. Es kann dann nach Ablauf dieser Zeit vor der weiteren Verarbeitung
geprüft werden, ob Leckstellen vorhanden sind; dadurch ergibt sich eine erhebliche
Verringerung der durch Fehlerzeugnisse verursachten Kosten. Die fertige, in Fig.
2 zur Darstellung gebrachte Lampe wird schließlich in die Außenhülle 5 gemäß Fig.
i eingesetzt und zum handelsfertigen Gerät vervollständigt.
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Durch das erfindungsmäße Verfahren wird eine Hochdruckquecksilberdampflampe
erzeugt, bei welcher die Einführungsleiter- und Trägerelemente der Elektroden oxydationsfrei
dicht in Glas-Schmelzmasse eingebettet sind. Infolge des Umstandes, daß die zusammengeschmolzene
Glasflußmasse aus einem unterteilten Rohr erzeugt wird, welches während des Schmelzprozesses
evakuiert ist, so daß d-ie atmosphärische Luft einen gleichmäßigen Preßdruck auf
die äußere Oberfläche des evakuierten Rohres während der Erhitzung desselben ausübt,
werden nicht bloß .die Einführungsleiterelemente der Startelektrode und der benachbarten
Hauptelektrode exakt parallel zueinander gehalten, sondern es ist auch die Dicke
des diese Elemente einbettenden Schmelzflusses im wesentlichen gleichförmig über
die ganze Länge der Ansätze 24 und 25. Darüber hinaus gewährleistet das erfindungsgemäße
Verfahren des Einschmelzens das richtige Instellun.gbringen der Elektroden in den
Lampenkolben und die Erhaltung diieser Stellung während des Schmelzprozesses; durch
Verwendung des durch eine Trennwand in zwei axiale Kammern unterteilten röhrenförmigen
Ansatzes wird eine gegenseitige Berührung des Einführungsleiter- und Trägerelementes
der Startelektrode mit dem Einführungsleiterelement der benachbarten Hauptelektrode
auf die ganze Länge dieser Leiter zuverlässig ausgeschlossen.