HU202674B

HU202674B - Method for making high-pressure discharge lamps sealed on two sides

Info

Publication number: HU202674B
Application number: HU896662A
Authority: HU
Inventors: Juergen Heider; Dieter Lang; Richard Kotschenreuther
Original assignee: Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1991-03-28
Also published as: DD290506A5; EP0374677A3; JPH02220328A; EP0374677A2; HUT52895A; JP2831404B2; HU896662D0; DE58909144D1; EP0374677B1; DE3842772A1

Description

A találmány tárgya eljárás kétoldalt lezárt nagynyomású kisülőlámpák előállítására, ahol a lámpa kisülőedényének belső terébe egymással szemben egy-egy elektródarendszert helyezünk be, az elektródákat a kisülőedénybe gáztömör zárást adó módon beforrasztjuk, miközben a belső térből kiszívjuk a levegőt és töltőgázt vezetünk be, továbbá mindkét oldalon a kisülőedényből kinyúló elektródák végeit és a lámpa tengelyvonalában lévő árambevezetőket tömítőfőliába ágyazzuk be.

A találmány különösképpen vonatkozik a manapság általános világítási célra és gépjármű fényszórókban való alkalmazásra egyre gyakoribban javasolt, legfeljebb 50 W villamos teljesítményfelvételű nagynyomású fémhalogén-gázkisülőlámpákra. Az ilyen lámpákat eddig úgy állították elő, hogy egy kiidulási állapotban mindkét végén nyitott kvarccső egyik végét lezárták, majd a későbbi kisülőedényt képező tartományban az üveganyag irányított folyatásával kialakították az edény olajbogyóhoz hasonlító alakját. Ezt követő műveleti lépésekként először a kezdetben lezárt csővéget ismét felnyitották és a kisülőedényhez központosán egy szívócsövet csatlakoztattak. Miután a nyitott csővégekbe egy-egy elektródaegyüttest vezettek be és azokat beforrasztották, a szívócsövön keresztül bevitték a kisülőedénybe a töltőanyagokat és a töltőgázt, majd végül a szívócsövet beforrasztva a kisülőteret lezárták. Ezen ismert, ráfordítás- és munkaigényes előállítási eljárás alapvető hátránya, hogy az amúgyis igen kisméretű - csupán mintegy 7,5 mm hosszú és kb. 5,5 mm átmérőjű - kisülőedény kvarcanyagában a szívócső beültetése majd lezárás céljából történő leolvasztása során anyageloszlás tekintetében inhomogenitások keletkeznek, amelyek egyrészt a hidegpont-hőmérséklet és ezzel a kibocsátott fény színét hátrányosan befolyásolják, másrészt a lámpa által kibocsájtott fénysugarak nem reprodukálhatóan kézbentartható szóródását eredményezik, ami az ilyen lámpák optikai rendszerekhez való kívánt alkalmazása szempontjából különösen hátrányos.

A találmány célja a tárgykörben ismertetett lámpák előállítására egy egyszerű olyan eljárás kialakítása, amelynek foganatosítása során a kisülőedény anyagában inhomogén anyageloszlási helyek nem keletkezhetnek, és így a fentebb említett hátrányok elkerülhetők il. kiküszöbölhetők.

A kitűzött célt olyan eljárás kialakításával és alkalmazásával érjük el, amelynek sorrendben egymást követő, meghatározó műveleti lépései az alábbiak:

a) Egy meghatározott hosszúságú, kvarcüveg anyagú folytonosan hengeres csövet meghatározott tartományában hevítéssel és görgőzéssel előírt alakra formálunk.

b) A cső egyik végébe bevezetjük és abban pozícionáljuk az első előregyártott elektródarendszert.

c) A csövet az első elektródarendszer tömítőfóliájának tartományában felhevítjük, és lapításos lezárással létrehozzuk az első véglezáró beforrasztást.

d) A cső másik, még nyitott végén keresztül a leendő kisülőtérbe bevisszük a töket anyagait és a töltőgázt, majd

e) a cső nyitott végébe bevezetjük és abban pozícionáljuk az előregyártott második elektródarendszert.

f) A cső nyitott végén keresztül bevisszük a töltőgázt, és végül

g) a csövet a második elektródarendszer tömítőfóliájának tartományában felhevítjük, és lapítással előállítjuk a második véglezáró beforrasztást.

A találmány szerinti eljárás előnyös és célszerű továbbfejlesztő intézkedéseit és foganatosítási módjait az aligénypontok tartalmazzák. A végtermék kiindulási anyagát képező cső egyik vége az eljárás szivattyúzó, töltő és lapítás előállító műveleti lépési alatt végig a szivattyúfejbe befogott állapotban marad, így elmaradnak a bonyolult behelyezést és ismételt eltávolítás! műveletek. A találmány eredményeként az eljárási idő lényeges lerövidülése és a teljes előállítási eljárás egyszerűsödése jelentkezik. Annak következtében, hogy a kisülőedény szívócső nélküli kialakítású, nem állnak elő falvastagságkülönbségek vagy másjellegű inhomogenitások. Ennek eredményeként a találmány szerinti eljárással előállított lámpák sugárzáseloszlása lényegesen egyenletesebb, mint az ismert szívócsöves hasonló típusú lámpáké. Ezért az ilyen lámpák különösen előnyösen alkalmazhatók optikai rendszerekben, így pl. gépjármű fényszórókban, ahol rendkívül pontos helyzetbeállításra és a világos sötét határvonal éles és helyzetpontos beállítására van szükség.

A találmány lényegét az alábbiakban konkrét példa segítségével a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesebben. A rajzon az la-lc. ábrák a csőből kiindulóan előírt alakra formált kisülőedény előállításának egyes műveletfázisait érzékeltetik, a

2a-2c. ábrák a kisülőedény első lapításának előállítási lépéssorozatát tüntetik fel, a

3a. és 3b. ábra a kisülőedény második lapításának egy kombinált lapító-szivattyúzó egységben történő létrehozását mutatja be, míg a

4. ábra egy kész, találmány szerinti eljárással előállított nagynyomású fémhalogén kisülőlámpa vonalas rajza.

A csatolt rajz la. ábráján látható egy meghatározott hosszúságra elődarabolt, folytonosan hengeres, kvarcüveg anyagú 1 cső, amely az eljárás egyik kiindulási anyagát képezi. Az adott példaképpeni esetben az 1 cső hossza kb. 150 mm, külső átmérője mintegy 4,5 mm, belső d átmérője pedig 2 mm körüli.

A forgásba hozott 1 csövet 2 megmunkálólángok segítségével először felhevítjük, majd a lágyulási, alakíthatósági hőmérséklet elérésekor az 1 csövön központosán és egymástól előírt távolságban 3 alakítógörgő alkalmazásával az lb. ábrán látható módon 4, 5 behúzásokat hozunk létre. A hevítés és alakítás alatt egyik oldali betáplálással az 1 csőben 10 1/h áramló mennyiségű N₂ nitrogénáramot tartunk fenn. A 4, 5 behúzások létesítésével a majdani 6 kisülőedény (le. ábra) mintegy 7,5 mm hosszúságát pontosan meghatározzuk. A 4 behúzás belső átmérőjét az 5 behúzás belső átmérőjénél kisebbre képezzük ki. Ennek következtében a két 4, 5 behúzás közötti hevített tartományban, amely a majdani 6 kisülőedény tartománya, az N₂ nitrogénáramban p torlónyomás épül fel, ami e tartományban az üveganyag enyhe felfúvódását eredményezi, és így a 6 kisülőedény elnyeri kívánt, mintegy 5,5 mm külső átmérőjű olajbogyóhoz hasonlító alakját.

A 2a. ábrán látható módon a soronkövetkező műveleti lépéshez az előalakított 1 csövet egy 7

HU 202674 Β tartószerkezetbe fogjuk be. E befogott helyzetben az alul nyitott csővégbe alulról behelyezzük és abban pozícionáljuk az öntartó módon előalakított, előregyártott első elektródarendszert (2b. ábra), amely volframanyagú 8 elektródából, molibdénanyagú 9 tömítőfóliából és egy szintén molibdénanyagú 10 árambevezetőből áll. A 8 elektróda 6 kisülőedényben elhelyezkedő vége 11 gömbvégként van kialakítva. A 10 árambevezető a rajz szerinti y-z síkban cikkcakk alakban hajlított, aholis a 10 árambevezető x-z síkből való kiemelésére jellemző a szög kisebb mint 45°, előnyösen mintegy 20°-30’ körüli értékű. Az x-z síkból való kiemelésre ugyancsak jellemző h magasság, tehát azon méret, amely a 10 árambevezető 12 hajlításának x-z sík fölötti magasságát adja meg, az 1 cső belső félátmérőjénél valamivel nagyobb, a gyakorlatban jól bevált a h ~ 0,55 d arány. A 9 tömítőfólia az x-z síkban fekszik, tehát merőleges a többszörösen hajlított 10 áram bevezetőt befoglaló y-z síkra. Az ilymódon kialakított előszerelt és előformált elektródarendszer az 1 csőbe behelyezve helyzettartóan viselkedik, mivel annak 12 hajlításai enyhe előfeszítéssel feltámaszkodnak az 1 cső belső falára. Ha a behelyezett elektródarendszert kívánt helyzetében egyszer pozícionáljuk, úgy az ezen pozícionált helyzetét végleges rögzítéséig megtartja.

A minél biztonságosabb helyzettartó pozicionálhatóság érdekében minden 10 árambevezető legalább három 12 hajlítással van kialakítva. Az ilyen kialakítású elektródarendszer egyben önközpontosító is, tehát önmagától beáll az 1 cső tengelyvonalába, és ezzel biztosított az is, hogy a 9 tömítőfólia síkjának x-koordinátáján mérve a 8 elektróda is automatikusan 6 kisülőedényben központos helyzetbe áll be. A 9 tömítőfólia síkjára merőleges irányú, tehát az y-koordináta mentén jelentkező esetleges központon kívüliséget a később elvégzésre kerülő lapítási művelet kiegyenlíti.

A befogott 1 csövet a 9 tömítőfólia tartományában az alakíthatóságot biztosító, 2200 ’C fölötti hőmérsékletre hevítjük fel. Ennek során az előformált alakú 1 csőben argon védőgázt áramoltattuk. A lapítási hőmérsékletet elérve egymás felé mozgatjuk a 13 lapítópofákat és így létrehozzuk az első 14 lapítást, amely mindig azon csővég lezárása kell legyen, amelyik a kisebb belső átmérővel létrehozott 4 behúzással szomszédos. Az egyoldalt ilymódon belapított csöves féltermék másik oldali nyitott csővégét ezután egy 16 gumizáras 15 szivattyúfejbe fogjuk be. A féltermék ettől kezdve egészen a második véglezáró 17 lapítás elkészítésének befejeztéig a 15 szivattyúfejbe befogott állapotban marad. A 13 lapítópofák már a 17 lapítás elvégzéséhez készenléti helyzetben tartózkodnak. Önmagában ismert ún. öblítéses szivattyúzási módszerrel először tisztító műveletsorozatnak vetjük alá a 6 kisülőedény belső terét. Ehhez a 6 kisülőedény és a 9 tömítőfólia tartományát legalább 400 ’C hőmérsékletre felmelegítjük, majd a meleg 6 kisülőedényt először evakuáljuk, majd argonnal töltjük meg. Ezen öblítő-szivattyúzó műveletet a 6 kisülőedény meleg állapotában négyszer megismételjük. Ezt követően az ismét lehűlt 6 kisülőedénybe először bevisszük a lápatöltet anyagait tartalmazó 18 fémhalogenid tablettát és 19 higanygolyót (3b. ábra), majd pozicionáltan behelyezzük a második elektródarendszert (2b. ábra). A 18 fémhalogenid tabletta és a 18 higanygolyó olyan méretű, hogy könnyen beejthetők a nagyobb belső átmérőjű 5 behúzáson át a 6 kisülőedénybe. Az elektródarendszert, mint ahogy azt már korábban, az első 14 lapítást előkészítő művelet ismertetése kapcsán részletesen leírtuk, pontosan pozícionáljuk előre meghatározott kívánt és előírt öntartó helyzetében úgy, hogy a 8 elektróda a 6 kisülőedényben helyezkedjen el, és a 11 gömbvégek egymástól pontosan előírt térközzel jellemzett helyzetben legyenek. A beviteli műveleteket és az elektródarendszer behelyezését a 15 szivattyúfej e célból nyitott állapotba vitt (a rajzon nem feltüntetett) adagoló csappantyúján keresztül végezzük úgy, hogy közben ellenáramban semleges gázáramlást tartunk fenn, hogy új szennyezők ne juthassanak be a 6 kisülőedény belső terébe. Az adagoló csappantyú zárását követően a 6 kisülőedényt ismételten először kiszivattyúzzuk (evakuáljuk), majd a véglegesnek szánt argontöltéssel árasztjuk el mintegy 500 mbar hidegállapoti töltőnyomással, amely tehát a 6 kisülőedényt környező atmoszférikus nyomásnál kisebb értékű.

Az ilyen készültségi fokon félkész lámpát ezután a második elektródarendszer 9 tömítőfóliájának tartományában a már az első 14 lapítás előkészületeinek ismertetése során leírt módon mintegy 2200 ’C körüli lapítási hőmérsékletre hevítjük fel, és a második 17 lapítást elvégezve létrehozzuk a lámpa második véglezáró beforrasztását, amely a második elektródarendszert is végleges helyzetében rögzítve gáztömören beágyazza. A felhevítés és lapítás műveleti lépése alatt a 6 kisülőedény tartományát mintegy -50 ’C hőmérsékletű hűtött nitrogénnel 100 ’C körüli hőmérsékleten tartjuk, hogy ezzel a 18 fémhalogenid tabletta és a 19 higanygolyó elpárolgását megakadályozzuk.

Végül a lámpát kivesszük a 15 szivattyúfejből, és az 1 cső 14 és 17 lapításokon túlnyúló végnyúlványait eltávolítjuk. Egy találmány szerinti eljárással előállított kész nagynyomású fémhalogén 20 kisülőlámpa vonalas nézeti rajza a 4. ábrán látható.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás kétoldalt lezárt nagynyomású kisülőlámpák előállítására, ahol a lámpa kisülőedényének belső terébe egymással szemben egy-egy elektródarendszert helyezünk be, az elektródákat a kisülőedénybe gáztömör zárást adó módon beforrasztjuk, miközben a belső térből, kiszívjuk a levegőt és töltőgázt vezetünk be, továbbá mindkét oldalon a kisülőedényből kinyúló elektródák végeit és a lámpa tengelyvonalában lévő áramvezetőket tőmítőfóliába ágyazzuk be, azzal jellemezve, hogy a kisülőlámpa (20) előállításához sorrendben az alábbi műveleti lépéseket végezzük, miszerint

a) egy meghatározott hosszúságú, kvarcüveg anyagú folytonosan henberes csövet (1) meghatározott tartományban hevítéssel és görgőzéssel előírt alakra formálunk,

b) a cső (1) egyik végébe bevezetjük és abban pozícionáljuk az első előregyártott elektródarendszert,

c) a csövet (1) az első eletródarendszer tömítőfóliájának (9) tartományában felhevítjük, és lapí3

HU 202674 Β tásos (14) lezárással létrehozzuk az első véglezáró beforrasztást,

d) a cső (1) másik, még nyitott végén keresztül a leendő kisülőtérbe bevisszük a töltet anyagait és a töltőgázt, majd

e) a cső (1) nyitott végébe bevezetjük és abban pozícionáljuk az előregyártott második elektródarendszert,

f) a cső (1) nyitott végén keresztül bevisszük a töltőgázt, és végül

g) a csövet (1) a második elektródarendszer tömítőfóliájának (9) tartományában felhevítjük, és lapítással (17) előállítjuk a második véglezáró beforrasztást.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a görgőzéssel kiképzett behúzások (4, 5) egyikét a másikhoz képest kisebb szabad belső átmérővel alakítjuk ki.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az a) és c) műveleti lépések végzése közven a csőben (1) annak a csekélyebb szabad belső átmérőjű behúzástól (4) távolabbi végirányából bevezetett, a csőben (1) torlónyomást létrehozó, és a cső (1) felhevített, behúzások (4, 5) közötti tartományát olíva alakra formáló semleges gázáramlást hozunk létre és tartunk fenn.
4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy semleges gázként argont vagy nitrogént alkalmazunk.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a c) műveleti lépés végzése alatt a kisülőedény (6) tartományát hűtéssel <1000 ’C hőmérsékleten tartjuk.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a c) és d) műveleti lépések között a kisülőedény (6) belső terét öblítő szivattyúzással tisztítjuk.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a d)-g) műveleti lépések végzése alatt a cső (1) még nyitott végét eltávolítás nélkül folyamatosan egy szivattyúfejbe (15) befogva tartjuk.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a g) műveleti lépés végzése közben a kisülőedény (6) tartományát <100 ’C hőmérsékleten tartjuk.
9. Az 5. vagy 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kisülőedény (6) hűtését ill. hűtött állapotban tartását hűtőközeg ráfúvásával végezzük.
10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy hűtőközegként levegőt, nitrogént vagy argont használunk.
11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kisülőedényt (6) és a csövet (1) a tömi tőfólia (9) tartományában legalább 400 ’C hőmérsékletre felmelegítjük, és ezzel egyidőben először evakuáljuk, majd semleges gázzal töltjük meg.
12. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az evakuálás és semleges gázzal való kitöltés műveletfázisokból álló öblítő szivattyúzást legalább háromszor végezzük.
13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy d)-e) műveleti lépéseket ellenáramban áramoltatott semleges gázatmoszférában végezzük.
14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a d) és e) műveleti lépések elvégzéséhez nyitható adagoló csappantyús szivattyúfejet (15) használunk.
15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az f) műveleti lépést megelőzően a kisülőedényt (6) evakuáljuk.
16. Az 1-15. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) és e) műveleti lépésekhez a cső (1) belsejében helyzetét megtartó alakra előformált árambevezetőt (10) alkalmazunk.
17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a b) és e) műveleti lépésekhez a cső (1) belső falára legalább három ponton feltámaszkodó hajlításos (12) alakra előformált árambevezetőt (10) alkalmazunk.
18. Az 1-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a g) műveleti lépés után az árambevezetők (9) csőfalra belülről feltámaszkodó hajlításait (12) is tartalmazó, a lapításos (14, 17) beforrasztásokon túlnyúló csővégeket részben vagy egészben levágjuk.