HU214232B - Eljárás kerámia kisülési edényes kisülési lámpa előállítására - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás kerámia kisülési edényes, fémhalőgenidkisülési lámpa előállítására. Először a kisülési edény (4) két végét(6a, 6b) elektródarendszerrel látjűk el, és t mítjük úgy, hőgy aszivattyúzási vég (6a) közelében egy töltőfűrat (15) nyitőtt marad, ésezt csak űtólag, a töltés űtán zárjűk le. ŕ

Description

A találmány tárgya eljárás kerámia kisülési edényes, fémhalogenid kisülési lámpa előállítására.

Az ilyen lámpák kisülési edénye általában kvarcüvegből van. Az utóbbi időben azonban erőfeszítések történtek ezen lámpák színvisszaadásának javítására. Az ehhez szükséges magas üzemi hőmérséklet kerámia kisülési edénnyel valósítható meg. A tipikus teljesítmény lépcsők 100 ... 250 W. A cső alakú kisülési edény végei általában henger alakú kerámia záródugókkal vannak lezárva, amelyekbe központosán egy fém áramátvezető van behelyezve.

Hasonló technikát alkalmaznak a nagynyomású nátrium lámpáknál is. A GB-PS 1 465 212 és EP-PS 34 113 sz. szabadalmi leírásokból ismertek mind cső, mind csap alakú nióbium átvezetők, amelyek üvegforrasz vagy forrasztó kerámia segítségével egy kerámia záródugóba vannak beforrasztva. Az EP-PS 136 505 sz. leírás ismertet továbbá egy közvetlen, üvegforrasz mentes szinterező módszert nióbium csövekre. A nagynyomású nátrium kisülési lámpák különlegessége az, hogy a töltet nátrium-amalgámot tartalmaz, ami gyakran egy tartályban, egy átvezetőként alkalmazott nióbium cső belsejében van.

A kisülési edény töltésére és evakuálására egy különösen egyszerű lehetőséget ismertet a GB-PS 2 072 939 sz. szabadalmi leírás, ami szerint a két nióbium cső egyikének van egy kis nyílása a csőnél elhelyezett elektródaszár közelében, a kisülési edény belsejében, így az evakuálás és az amalgám, valamint az inért gáz betöltése ezen a nyíláson át lehetséges. A töltési folyamat befejezése után a nióbium cső kiálló végét lapítással, azt követően hegesztéssel gázzáróan lezárják. A nyílás azonban mindig az elektródaszár közelében marad, hogy a működés alatt biztosított legyen a kapcsolat a kisülési edény belső tere és az átvezető cső hideg helyként működő belseje között.

Egy további eljárás nagynyomású nátrium lámpák lezárására a DE-PS 25 48 732 sz. szabadalmi leírásból ismert. Ennél cső alakú wolfram, molibdén vagy rénium átvezetőket alkalmaznak, amelyeket a dugókba egy henger alakú, kerámia idomdarab segítségével forrasztó kerámiával gázzáróan beforrasztanak a cső belsejébe.

A töltési folyamat befejezése után a külső csővég lapításáról itt eltekintenek, mert mint ismeretes, ezek a fémek a nióbiummal ellentétben nagyon ridegek, és ezért csak nagyon nehezen megmunkálhatók. A nióbium csőre alkalmazott ismert lezárási eljárások ezért nem vehetők át minden további nélkül. Ehelyett a kerámia idomdarabot egy tengelyirányú furattal látják el, ami evakuáláskor és töltéskor együttműködik a csőben, az elektródaszár közelében lévő nyílással. A töltés után az idomdarab tengelyirányú furatát forrasztó kerámiával lezárják, úgyhogy elmarad a molibdénhez hasonló, rideg fém megmunkálása. Ez az eljárás azonban nagyon körülményes, ezért költséges és időigényes.

Találmányunk célja eljárás kerámia kisülési edényes, fémhalogenid kisülési lámpa előállítására. Az eljárás különösen a kisülési edény evakuálására és töltésére legyen alkalmas.

A kerámia edény kisülési teret vesz körül. Az edény két végét tömítőelemek zárják, és legalább az első végnél lévő elem egy villamosán vezető átvezetőt tartalmaz, ami összeköt egy a kisülési térben lévő elektródát egy külső elektromos vezetékkel.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy előállítjuk az egy elektródából, egy tömítöelemből, egy átvezetőböl, valamint adott esetben egy külső vezetékből álló elektródarendszereket; a kisülési edény két végét ellátjuk elektródarendszerrel; hevítéssel tömítjük a két véget, a második véget mint vakvéget teljesen tömítjük, míg az első vég közelében, ami szivattyúzási végként működik, nyitott marad egy töltőfurat, ami összeköti a kisülési a külső térrel; a töltőfuraton át evakuáljuk és megtöltjük a kisülési teret, és a töltési folyamat alatt a kisülési térbe helyezünk többek között egy szilárd, fémhalogenid tartalmú testet; lezárjuk a töltőfuratot, és gázzáróan tömítjük a kisülési teret.

Ha a nagynyomású nátrium lámpáknál ismert átvezetési eljárásokat a találmány szerinti lámpákra át akarjuk venni, figyelembe kell venni, hogy a halogenidek mind a forrasztó kerámiát, mind a fém átvezetőt megtámadják.

Ebből az okból nióbium vagy nióbiumhoz hasonló fémek (például tantál) alkalmazásakor figyelni kell arra, hogy az átvezető megfelelően védett legyen az agresszív töltőanyagokkal szemben. Molibdén vagy molibdénhoz hasonló fémek (például wolfram, rénium) alkalmazásakor ez a probléma nem lép fel, mivel ezek az anyagok nagyon korrózióállók, emiatt az átvezető meghatározott kiviteli alakjaiban a molibdén mint anyag előnyös. Ez főként a cső alakú átvezetőkre érvényes, míg csap alakú átvezetőknél nincs lényeges előnye.

A kisülési edény végében lévő átvezető gázzáró tömítésének konkrét formája, például egy lényegében kerámia dugó vagy egy fém fedösapka - ahogy ez a DE-OS 30 12 322 sz. szabadalmi leírásból ismert a jelen találmány számára alárendelt jelentőségű. A tömítés létrejöhet például üvegforrasz, illetve forrasztó kerámia segítségével vagy közvetlen szinterezéssel.

Jóllehet a találmány szerinti eljárás mind nióbiumhoz, mind molibdénhoz hasonló átvezetők esetén alkalmazható, több kiviteli alaknál, molibdénhoz hasonló anyagok esetén megnyilvánul egy különös előnye, ugyanis az eljárás során az anyag duktilitásra nincs terhelve. A jelen bejelentés ezért különösen azzal a problémával foglalkozik, hogy hogyan lehet a rideg átvezetőket megmunkálni, és hogyan lehet megvalósítani a kisülési edény evakuálását és töltését úgy, hogy rideg, molibdénhoz hasonló anyagok is alkalmazhatók legyenek.

A DE-OS 40 37 721 sz. leírás (54(3).sz. cikkely) ismertet egy tömítési eljárást nagynyomású nátrium lámpákhoz, amely szerint a kisülési edény első végét lezárják, majd a kisülési térfogatot egy „gloveboxban” a második, még nyitott végen át evakuálják és megtöltik. Ezután a második véget ellátják egy elektródarendszerrel, és hevítéssel lezárják, miközben az első véget hűteni kell, nehogy a töltet elszökjön. Ez az eljárás mindazonáltal meglehetősen körülményes és idő- és költségigényes, mert a két véget eltérő időpontban kell tömíteni, azon kívül szükség van egy „gloveboxra” is.

A találmány szerinti eljárás ezzel szemben azzal tűnik ki, hogy a kerámia kisülési edény mindkét vége el van

HU 214 232 Β látva elektródarendszerrel, amelyeket aztán hevítéssel forrasztó kerámiával történő forrasztással vagy közvetlen szinterezéssel - tömítünk. Elektródarendszeren a következőkben mindenkor egy előszerelt építési egységet értünk, ami elektródákból (szár és csúcs) áll, amelyek az átvezetőhöz vannak rögzítve például tompahegesztéssel, és az átvezető a tömítöelembe (ami általában egy kerámia záródugó) van helyezve. Az átvezető adott körülmények között a dugó egy vagy mindkét oldalánál süllyesztve lehet elhelyezve, és az átvezetőnél kiegészítőleg rögzíteni lehet egy külső elektromos vezetéket. Az átvezető maga is átveheti a tömítőelem szerepét.

A hevítéskor a vakvégként kialakított véget teljesen tömítjük. Az átvezető itt alkalmazott típusa a jelen találmány szempontjából lényegtelen. A másik véget ugyanúgy messzemenően tömítjük, de csak annyira, hogy még szivattyúzási végként tudjon funkcionálni azáltal, hogy mindenekelőtt egy kiegészítő töltőfurat van szabadon hagyva, ami összeköti a kisülési térfogatot a „gloveboxban” lévő külső térrel. A furatot esetleg közvetlenül is, egy csatlakozón át össze lehet kötni az evakuáló és/vagy a töltő vezetékekkel. Ennek az eljárásnak az előnye, hogy a vakvég hűtése a töltőfurat tömítésekor elmarad, és így a lámpa építési hossza jelentősen megrövidíthető. A töltőfurat lezárásának energiafelhasználása ugyanis csak töredéke az elektródarendszer tömítéséhez szükséges hőközlésnek.

A furatot el lehet helyezni az első kiviteli alakban a kisülési lámpa oldalfalában vagy a második és harmadik kiviteli alakban az elektródarendszerben (tömítőelem, illetve átvezető).

Az első kiviteli alak előnye, hogy a lámpa üzemelése közben a termikus terhelés az oldalfalnál jelentősen kisebb, mint az elektródarendszerben, úgyhogy a tömítéshez egy egyszerű forrasztó kerámia (vagy üvegforrasz) alkalmazható. Az átvezető ennél a végnél csap vagy cső alakú lehet.

A második kiviteli alaknál a furat a tömítőelemben a lámpatengelyen kívül van elhelyezve. Ez a kialakítás különösen kedvező csap alakú átvezetőnél, valamint cermet dugónál, amelyeknél a tömítéshez a lehető legmagasabb olvadáspontú forrasztó kerámiát kell használni. Ez azonban cső alakú átvezetőnél is alkalmazható.

Egy különösen elegáns megoldást nyújt a harmadik kiviteli alak. Ennél az átvezető cső alakú, és a töltőfurat az elektródaszár közelében található, az átvezető kisülési tér felé eső részében. A furat a kisülési teret köti össze a cső alakú átvezető belsejével. A furat vagy a cső oldalfalában, vagy a csővégben található. Az utóbbi elrendezés különösen előnyös, mert a töltet szilárd alkatrészei a függőleges csövön - beleértve a töltőfuratot - a nehézségi erő hatására különösen könnyen áthaladnak, és az utólagos lezárás könnyebbé válik.

Mindegyik kiviteli alakban a töltőfurat a kisülési tér evakuálására és töltésére szolgál. Mind az inért gáz, mind a fémhalogenid vagy fémhalogenidek és adott esetben a feleslegben lévő fém, amelyek mindig szilárdak (a fémhalogenidek sajtolva, a fém huzaldarabként vagy fóliaként állnak rendelkezésre), a furaton keresztül jut a kisülési térbe. Ezután a furatot közvetve vagy közvetlenül hevítéssel lezárjuk. Ha a furat kerámiaanyagban, különösen az oldalfalban vagy a többnyire kerámia tömítőelemben van, akkor a töltőfüratot lassan és nagy felületen kell hevíteni, például gázégő vagy kiszélesített lézersugár segítségével, különben a kerámiában repedések keletkeznek.

Különösen előnyös ebben a tekintetben a harmadik kiviteli alak, nevezetesen egy cső alakú átvezető, furattal az elektródaszár közelében. Ha a furat fém helyett kerámiaanyagban van, jóval gyorsabban és pontszerűen hevíthető, úgyhogy teljesen el lehet hagyni a vakvég hűtését, és a lámpa építési hosszát különösen rövidre lehet választani.

Különösen alkalmas a melegítésre és a lezárásra egy a csőbe bevezetett, fókuszált lézersugár. Különösen megfelelő egy 1.06 pm hullámhosszú Nd-YAG-lézer. Lézer segítségével a melegítés a kisülési edény falán át is történhet, mivel ennek fényátbocsátó kerámiaanyaga az 1.06 pm hullámhosszú sugárzást nem abszorbeálja.

Ezen a módon a gyártás jelentősen leegyszerűsíthető, mivel a furat tömítése kevesebb időt és energiát igényel. A tömítést vagy egy korábban betöltött, magas olvadáspontú (előnyös módon 1700 °C felett olvadó) fémforrasszal vagy magának a csőanyagnak a megolvasztásával végezzük. Egy különösen előnyös kiviteli alaknál a lezárás közvetlenül hevítéssel történik. A hevítés közben bevezetünk a csőbe egy a cső belső átmérőjéhez illeszkedő töltőpálcát, aminek a hossza nagyjából megegyezik a cső hosszával, és összehegesztjük a csőnek a kisüléstől távolabb eső végével. Ennek az elrendezésnek az előnye a különösen megbízható tömítés és a könnyű hozzáférhetőség a hegesztési helyhez. így nincs szükség lézersugár bevezetésére, és az elkészült tömítés minősége jobban ellenőrizhető. Ezzel szemben áll a masszív töltőpálca nagy anyagfelhasználása. Ez a nagynyomású nátrium lámpákkal ellentétben a fémhalogenid lámpáknál a cső nem kívánatos holtterének megszüntetéséhez szükséges. Az eljárás más kiviteli alakjainál, amelyeknél maga a töltőfurat le van zárva, ez a holttér automatikusan megszűnik.

A elektródarendszer gyártásánál egy molibdénhoz hasonló átvezetőanyag ridegsége különösen kellemetlen lehet. Kritikus lépésnek kell tekinteni mindenek előtt az elektróda rögzítését az átvezetőn. A nióbiumhoz hasonló átvezető anyagról ismert eljárás, amelynél az elektródaszárat az átvezető végéhez tompahegesztéssel hegesztik hozzá, a molibdénhoz hasonló anyagnál is előnyös, ha átvezetőként egy masszív csapot alkalmazunk. Cső alakú átvezetők alkalmazásakor azonban előáll az a probléma, hogy molibdénhoz hasonló anyagnál félgyártmányként csak mindkét oldalon nyitott csövek állnak rendelkezésre. Az anyag ridegsége miatt eddig nem volt lehetséges egy oldalon zárt, egyrészes csövek előállítása, ami a nióbium alkalmazásánál szokásos.

Ehelyett itt több alternatív eljárást javasolunk. Az első lehetőség, hogy az elektródaszárat, amelynek a keresztmetszete jóval kisebb, mint a molibdén csőé, egy sablon segítségével középpontosítva a cső egyik végén bevezetjük, majd a csövet vagy legalábbis annak a szárat körül3

HU 214 232 Β vevő végét körülbelül 400 °C-ra hevítjük, és azután a felhevített és ezzel duktilissá vált molibdéncsövet az elektródaszár körül összelapítjuk, és esetleg ponthegesztéssel mechanikailag rögzítjük. A tömítés hegesztéssel jön létre különösen azáltal, hogy a lapításra egy hőforrást, különösen lézersugarat irányítunk. Különösen előnyös, ha a lézersugár a lapítás egy pontjára van fókuszálva, miközben a cső saját tengelye körül forog. Ezután oldalt a csőfalban, az elektródaszár közelében előállítjuk a töltőfuratot például egyetlen egy, ferde beesésü lézerimpulzussal. Tipikusan egy 0.6...0.8 mm nagyságú lyukról van szó. Ez a módszer nagyon egyszerű és megbízható. Kétségtelen, hogy a töltőfurat lezárása viszonylag költséges, mivel a furat jóval a szár vége felett van és ezért a fémforraszt nagyobb mennyiségben kell alkalmazni, hogy a cső belső tere a töltőfuratig feltölthető legyen.

Ennek a módszernek a módosítása, hogy az elektródaszárral egyidejűleg a molibdén cső végébe bevezetünk egy sablon segítségével egy azzal párhuzamos furathelyettesítő csapot. Azután, hogy a cső a 400 °C-ra való felhevítés hatására duktilissá vált, a csővég az elektródaszár körül és egyidejűleg a furat helyettesítője, azaz a csap körül összenyomódik és a szár rögzül. Ezután a csapot eltávolítjuk, így keletkezik a furat. Ennél a módosításnál a lapítás tömítésekor eltekintünk az építési egység forgatásától, és a lapításnak csak egy részét olvasztjuk fel, amelyik a furattól távolabb van. Ennél az eljárásnál meg lehet takarítani a gyártás egyik lépését (a furat elkülönített gyártása). A furat ezenkívül a cső végén, a tengely közelében található, úgyhogy a későbbi lezárás a töltési folyamat után jelentősen könnyebbé válik. Egyrészt a furat a lézersugárral jobban célba vehető, másrészt a tömítés megbízhatóbb, mert a fémforrasz, ami a lézeres melegítés hatására olvad, a nehézségi erő hatására automatikusan a töltöfuratba kerül, és a 0.6...0.8 mm nagyságú lyukban érvényesülő kapilláris hatás megbízhatóan ott tartja. Ezenkívül - összehasonlítva egy oldalsó lyukkal - csak kis mennyiségű fémforrasz szükséges.

Egy harmadik változatnál maga a csővég szolgál töltőfüratként, és lapításra nincs szükség. Ennek a változatnak az első kiviteli alakjában az elektródaszár keresztmetszetének illesztése a molibdén csőhöz úgy történik, hogy egy újbóli felolvasztással legömbölyítik. A szár gömbölyű végének átmérőjét, amit a szár újból felolvasztott szakaszának hossza határoz meg, úgy választjuk meg, hogy nagyjából beleilleszkedjen a cső belső átmérőjébe. Csak ezután vezetjük be a csőbe a szár legömbölyített végét, (ponthegesztéssel) mechanikai úton rögzítjük, és a csővéget a szárral összehegesztve tömítjük. Ezt szintén lézerhegesztéssel végezzük úgy, hogy fókuszált lézersugarat irányítunk a csővégre, miközben a szár és a cső által alkotott építési egység a saját tengelye körül forog. Ezután kialakítható az oldalsó töltőfurat úgy, hogy például mechanikai úton készítünk egy lyukat, vagy lézert irányítunk kívülről a csőfalra a csővég közelében. Eredetileg úgy tűnt, hogy ez a megoldás meghiúsul amiatt, hogy a lézer nyilvánvalóan függőleges beesésekor a csővégre - merőlegesen a csőtengelyre és ezt metszve - a hátsó fal egyidejű átfúrása következtében a selejt nagyon magas volt. Egy ilyen kettős fúrat lezárása nem lenne gazdaságos. Ehelyett a lézert ferdén irányítjuk a csőfalra, így elkerüljük egy második fúrat keletkezését. Elhelyezhetjük a lézert úgy is, hogy a csötengelyre merőlegesen, de oldalról essen be, és így egy keresztrést messen.

Ennek a változatnak a második kiviteli alakjában az elektródaszár először is a cső belső falához van rögzítve, aminél tudomásul kell venni, hogy az elektródaszár a lámpa tengelyétől kissé elcsúszik. A csővégen megmaradó nyílást töltőfuratként használjuk. Ezután a molibdén csövet, beleértve a töltőfuratot, egy töltőpálcával zárjuk le, amin célszerűen van egy vájat az elektródaszár számára. A töltőpálca, ahogy ezt már említettük, össze van kötve a csőnek a kisüléstől távolabb eső végével.

Ez a kiviteli alak különösen előnyös módon köti össze az eddig ismertetett eljárások előnyeit, mert elegáns módon eltekinthetünk mind az elkülönített töltőfurat előállításától, mind a csővégnek az elektródaszár tartására szolgáló lapításáról. Az elektródaszár legömbölyítése sem szükséges.

Az ismertetett eljárások nióbium csövekre is alkalmasak. A lapítási folyamatnál azonban elmaradhat az előzetes melegítés. Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben, ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra egy fémhalogenid kisülési lámpa részmetszetben, a

2. ábra a lámpa szivattyúzási végének második kiviteli alakja részmetszetben, a

3. ábra a lámpa szivattyúzási végének harmadik kiviteli alakja részmetszetben, a

4. és 5. ábra egy cső alakú átvezető lezárására szolgáló kiviteli alakokat mutat, a

6., 7, és 8. ábra kiviteli alakokat mutat az elektródaszár rögzítésére egy cső alakú átvezetőn, a

9. ábra egy cermet dugós lámpa szivattyúzási végének kiviteli alakját mutatja.

Az 1. ábrán egy 150 W teljesítményű fémhalogenid kisülési lámpa sematikus rajza látható. A lámpa egy a lámpa tengelyét meghatározó, hengeres, kvarcüvegből készült külső 1 burából áll, ami kétoldalt 2 lapítással van kialakítva és szintén kétoldalt 3 lámpafeje van. A tengelyirányban elhelyezett ALOj-kerámia kisülési 4 edény 5 középrésznél kidomborodik és hengeres 6a vége, illetve 6b vakvége van. A 4 edényt a külső 1 burában két elektromos 7 vezeték tartja, amelyek egy 8 fólián át a 3 lámpafejekkel vannak összekötve. A molibdén elektromos 7 vezetékek 9 csapként kialakított átvezetőkkel vannak összehegesztve, amelyek mindenkor közvetlenül, tehát üvegforrasz nélkül a kisülési edény kerámia 10 záródugójába vannak színterezve.

A két 9 csapként kialakított nióbium (vagy akár molibdén) átvezető a kisülési oldalon mindenkor tartalmaz egy 11 elektródát, ami egy wolfram 12 elektródaszárból és egy, a kisülési oldalon lévő végen kialakított, gömbölyű 13 csúcsból áll. A kisülési edény töltete egy inért gyújtógáz, például argon mellett higanyból és fémhalogenid adalékokból áll.

HU 214 232 Β

Ebben a kiviteli alakban a 12 elektródaszár benyúlik a 10 záródugóban lévő tengelyirányú 14 furatba, mert a 9 csapként kialakított átvezető a 14 furatba a kisülési oldalon mélyen be van helyezve. Másrészt a 9 csap a 10 záródugó külső végénél kiáll, és közvetlenül az elektromos 7 vezetékkel van összekötve.

Ellentétben a 6b vakvéggel a szivattyúzási 6a vég közelében van egy 15 töltőfurat, amit töltés után 20 üvegforrasszal vagy forrasztó kerámiával lezárunk. A kiegészítő 15 töltőfúrat - ami forrasztó kerámia anyagú masszával van ellátva - melegítésére egy lehetőség, ha a hevítést speciális optikával kiszélesített lézersugár vagy egy gázégő segítségével végezzük. A melegítéstől a massza megolvad, a kapillárisként működő 15 töltőfúrat megtartja, ott lehűl, és így lesz teljes a tömítés.

A 2. ábrán a kisülési 4 edény szivattyúzási 6a végének második kiviteli alakja látható részletben. A kisülési 4 edény falvastagsága mindkét végén 1.2 mm. A kisülési 4 edény 6a végébe helyezett, hengeres, A^Oj-kerámia 10 záródugó külső átmérője 3.3 mm, magassága 6 mm. A 10 záródugó tengelyirányú 14 furatába átvezetőként közvetlenül egy 12 mm hosszú és 0.6 mm átmérőjű nióbium 9 csapot szinterezünk. A 12 elektródaszár (átmérője 0.55 mm) az átvezetőként alkalmazott nióbium csaphoz tompahegesztéssel van hozzáhegesztve.

A nióbium 9 csap külső 16 szakaszát szorosan körülveszi egy kerámia 18 hüvely. A jobb tartás érdekében a záródugó kisüléstől távolabbi 17 végén a 14 furat ki van tágítva. A 14 furatnak ebbe a nagyított 19 szakaszába van a 18 hüvely behelyezve, és ezen a helyen 20 üvegforrasszal vagy forrasztó kerámiával rögzítve. A 18 hüvely megelőzi a szürkülést, és stabilizálja a nióbium 9 csapot, ami a szinterezéstől rideggé válik.

A 24 töltőfurat ebben az esetben párhuzamosan a lámpa tengelyével, de ahhoz képest oldalt helyezkedik el a 10 záródugóban A 24 töltőfúratot - ahogy már említettük - magas olvadáspontú 20 üvegforrasszal vagy forrasztó kerámiával tömítjük, ha az evakuálási és töltési folyamat már befejeződött. A beforrasztást a 18 hüvely rögzítésekor és a 24 töltőfúrat tömítését előnyös módon egy lépésben el lehet végezni. A 24 töltőfúratba kerülő 20 üvegforrasz vagy forrasztó kerámia mennyiségét úgy csökkenthetjük, hogy a 24 töltőfúratba AECh-töltőpálcát helyezünk.

Különösen előnyös kiviteli alakot mutat a 3. ábra.

A 2. ábrához képest annyi az eltérés, hogy a nióbium 21 csap, amelynek 0.8 mm az átmérője és 5 mm a hossza, a 14 furatba két oldalon van besüllyesztve, úgyhogy nincs szükség hüvelyre. A wolframhuzalból készült 12 elektródaszár átmérője 0.75 mm, hossza 7 mm, és 0.5 mm mélyen nyúlik be a 14 furatba.

A 10 záródugó kisüléstől távolabbi 17 végén összekötő 22 elemként szintén egy wolframhuzal van hegesztve tompahegesztéssel a 21 csapnál lévő, külső elektromos vezetékhez. Az összekötő 22 elem huzalátmérője szintén 0.75 mm, hossza 11 mm. Az összekötő 22 elem és az átvezető közötti 23 varrathely is körülbelül 0.5 mm mélyre van behelyezve a 10 záródugó tengelyirányú 14 furatába. Mivel a wolfram összekötő 22 elem és a 20 üvegforrasz vagy forrasztó kerámia közötti érintkezés ami az eltérő hőtágulási együttható miatt repedéseket okozhatna a kerámiában - elkerülendő, van itt egy nióbium (vagy kerámia) 18 hüvely is, ami előnyös módon körülveszi a wolfram összekötő 22 elemet, mivel ennek a két anyagnak - ellentétben a wolframmal vagy a molibdénnel - a hőtágulási együtthatója hasonló nagyságú, mint a 20 üvegforraszé vagy forrasztó kerámiáé. A 18 hüvely helyett vagy ahhoz kiegészítőleg alkalmazni lehet elválasztó elemként egy, a 10 záródugón kialakított, a wolfram összekötő 22 elem körül körbefutó 25 gallért (szaggatott vonallal jelölve).

A 4a és a 4b ábra egy további kiviteli alakot mutat.

A szivattyúzási 6a végen a 10 záródugóba közvetlenül be van színterezve egy vékonyfalú molibdén 26 cső.

A kisülési oldalon lévő végén 27 elektródaszárként egy 28 spirálelemmel ellátott wolfram csap van belapítva és gázzáróan lehegesztve. A 27 elektródaszár közelében, a 26 cső oldalfalában van elhelyezve a 29 töltőfúrat. Ezt a töltési folyamat után úgy zárjuk le, hogy 42 fémforraszként egy présdarabot (például titánforraszt vagy titán és molibdén vagy cirkónium/molibdén keveréket) vagy egy forrasztó anyagból (például titán vagy cirkónium) készült huzaldarabot, amelynek az olvadáspontja 1700 °C felett van, betöltünk a 26 csőbe. Egy finoman fókuszált (NdYAG) 30 lézersugarat vezetünk a csőbe a cső tengelye mentén, felhevítve a 42 fémforraszt (4b ábra). Ez megolvad, és tömíti a kapillárisként működő 29 töltőfuratot (4b ábra). Az ilyen élj árás azért különösen előnyös, mert a 42 fémforrasz olvadása meghatározott rövid ideig tartó melegítés hatására következik be, úgyhogy ennél a kiviteli alaknál a szivattyúzási 6a vég lezárása alatt a 6b vakvég hűtésére, aminek a közelében találhatók a töltő alkatrészek, egyáltalán nincs szükség, ezért az ilyen kisülési 4 edény építési hosszát különösen rövidre lehet választani.

Az 5. ábra egy kiegészítő kiviteli alakot mutat. Ez lényegében a 4a, 4b ábrán látható elrendezésnek felel meg, csak itt a szivattyúzási 6a végen a 10 záródugóba közvetlenül be van színterezve egy vékonyfalú molibdén 33 cső, és 32 elektródaszárként egy wolfram csap van a csővéghez rögzítve. A 33 cső oldalfalában lévő 29 töltőfúratot mechanikai úton úgy zárjuk, hogy a kisülési 4 edény evakuálása és töltése után a 33 csőbe bevezetünk egy, a 33 cső belső átmérőjének megfelelő 37 töltőpálcát, és így a 33 cső belsejében lévő holtteret kitöltjük, a 29 töltőfúratot lefedjük. A 32 elektródaszár gömbölyű, megvastagított 34 vége esetén a jobb illesztés érdekében a 37 töltőpálca, 32 elektródaszár felé eső végének homorú 38 íveltsége lehet. A molibdén vagy wolfram 37 töltőpálca a 33 cső külső végén kiáll, és ott a csővéggel gázzáróan össze van hegesztve például 46 lézersugárral vagy egy gázégő segítségével. A csővéggel egy szintben végződő vagy abba kissé besüllyesztett 37 töltőpálcát is lehet alkalmazni.

A 6a-6g ábrák annak lehetőségét ábrázolják, hogy hogyan lehet egy elektródát egy molibdén csőben rögzíteni. A molibdén 26 cső belső átmérője például 1.3 mm, falvastagsága 0.1 mm, míg a wolfram 27 elektródaszár átmérője 0.5 mm. Mindenekelőtt a 27 elektródaszárat középpontosítva, körülbelül 1 mm mélyen bevezetjük a molibdén 26 cső egyik végébe (6a ábra). Ezután a 26

HU 214 232 Β csövet hőközléssel 400 °C-ra hevítjük (6b ábra), hogy az önmagában rideg anyag duktilissá váljon. Ez különösen előnyös módon történik úgy, hogy a 45 csővéghez odavezetünk két 44 lapítópofát (nyíl), amelyekre 43 feszültséget vezetünk, úgyhogy a 44 lapítópofáknak a 45 csővéghez való érintkezése (szaggatott vonallal ábrázolva) által előidézett áramátmenet felhevíti a 45 csővéget. Csak ezután lapítjuk össze a felhevített csővéget a 27 elektródaszár körül a 44 lapítópofák segítségével (6c ábra), miáltal egy hosszúkás keresztmetszet keletkezik a 45 csővégen (6d ábra). A 27 elektródaszárat ponthegesztéssel rögzítjük a 26 csőben. Ezután egy 46 lézersugarat irányítunk az összelapított 45 csővégre. A 26 cső állandó forgása közben (nyíl) jön létre a hegesztett kötés, ami gázzáró tömítést létesít (6f ábra). Végül ferdén ráirányítunk egy 46 lézersugarat a 26 csőre a lapítás közelében. Ekkor a csőtengely és a 46 lézersugár egy síkban van, és a 24 töltőfuratot egyetlen egy impulzussal hozzuk létre (6g ábra).

Egy ettől kissé eltérő kiviteli alakban a 0.5 mm átmérőjű elektródaszárral egyidejűleg egy sablonban, a töltőfurat helyettesítőjeként egy a sablonnal párhuzamosan elhelyezett, 0.6 mm átmérőjű 30 csapot is bevezetünk a 45 csövégbe (a 6.b ábrán szaggatott vonallal jelölve). A 26 cső hevítése és lapítása után (6b és 6c ábra) a 30 csapot eltávolítjuk, úgyhogy a 27 elektródaszár mellett, ami itt célszerűen a csőtengelyen kívül van elhelyezve, marad egy nyílás a 45 csővégen, ami 31 töltőfuratként szolgál (6.e ábra). A 27 elektródaszárat a lapításban anélkül rögzítjük, hogy a 31 töltőfuratot lezárnánk.

A rögzítést már a 30 csap eltávolítása előtt elvégezhetjük. Az eljárás 6g ábra szerinti lépése ennél a változatnál elmarad. Nem szükséges az azonnali hegesztés, helyette a végleges tömítés következik a töltés után vagy fémforrasszal vagy egy töltőpálcán át (4b vagy 5. ábra).

Egy további lehetőséget elektróda rögzítésére molibdén csőben a 7a-7c ábrák mutatnak. Mindenekelőtt a 32 elektródaszárat - amelynek szintén jóval kisebb az átmérője, mint a molibdén 33 cső belső átmérője - az egyik végén hőközléssel újból megolvasztunk annyira, hogy gömbölyű 34 vég keletkezzék, aminek a külső átmérője illeszkedik a molibdén 33 cső belső átmérőjéhez. Az újból megolvasztott szár 35 szakaszának hossza meghatározza a legömbölyített 34 vég átmérőjét. Ezután bevezetjük a legömbölyített 34 véget a 45 csővégbe (nyíl), és ott rögzítjük (például lézer- vagy ponthegesztéssel). A 45 csővéget - ha szükséges újból tömbjük például 46 lézersugárral történő hegesztéssel, miközben előnyös módona33 csőanyíl irányában a saját tengelye körül forog (7b ábra). Végül előállítjuk a 36’ töltőfuratot úgy, hogy a lézert a cső tengelyére merőlegesen, de ahhoz képest oldalt helyezzük el, és kevéssel a hegesztés helye mögött, a 45 csővégre irányítjuk, és a 46 lézersugár egyetlen impulzusával egy kb. 0.7 mm széles, 36’ töltőfuratként szolgáló keresztrést hozunk létre a csőfalban (7c ábra).

A 11 elektróda rögzítésére a molibdén 26 csőben különösen egyszerű lehetőséget mutat a 8a és 8b ábra. Mindenekelőtt egy 0.5 mm átmérőjű elektródaszárat körülbelül 0.8 mm mélyen bevezetünk a 26 csőbe, és oldalt, a 45 csővégen például 46 lézersugár segítségével rögzítjük (a 8a ábrán szaggatott vonallal ábrázolva). A 26 cső belső átmérője kb. 1.2 mm, falvastagsága tipikusan 0.2 mm. Miután a 26 csövet a 10 záródugóban rögzítettük és a 6b vakvég lezárásával együtt a teljes elektródarendszert a kisülési 4 edény szivattyúzási 6a végén evakuáltuk, a 45 csővégen megmaradó 31 ’ töltőfuraton át bekövetkezik a töltés (8a ábra).

A töltés után - hasonlóan az 5. ábrán ábrázoltakhoz a 26 csőbe behelyezünk egy molibdén 37’ töltőpálcát (8b ábra), amelynek van egy 47 vájata a 27 elektródaszár számára. A 37’ töltőpálca valamivel rövidebb, mint a 26 cső, úgyhogy nagyon egyszerűen odahegeszthető a kisüléstől távolabb eső 45 csővéghez például a 46” lézersugár tengelyirányú beejtésével.

Ennél a kiviteli alaknál előnyös, ha a 11 elektródát a 6b vakvégnél a szivattyúzási 6a véghez képest tükörszimmetrikusan rögzítjük az átvezetőhöz.

A találmány nem korlátozódik a bemutatott kiviteli alakokra. Egyes kiviteli alakok jellemzői egymással kombinálhatok. így minden kiviteli alaknál alkalmazható a töltőpálca, tehát lapítással lezárt csöveknél is. Ebben az esetben felesleges a hegesztés a lapított csővégnél, valamint a lapított csővégnél a tömítés véglegesítése fémforrasszal. Ez azért lehetséges, mert töltéskor nem követelmény, hogy csak egy nyílás lehet, ami jelen esetben a töltőfurat; egy tömítetlenség a lapított csővégnél ebben az időpontban még előnyös is.

A töltőpálcás módszer lényeges előnye, hogy a hegesztés a csővégen hátul következik be. Ez a hely egyrészt könnyen hozzáférhető, másrészt jóval kevésbé hőterhelt, mint az előző csővég, ami a kisülés felé esik. Ezenfelül egy hegesztett kötés megbízhatóbb, mint egy forrasztott.

Ezenkívül például a szivattyúzási véget kialakíthatjuk cső alakú átvezetővei, míg a vakvégnek csap alakú átvezetője van. Használhatunk a vakvégnél cermet dugót is, ami egy kevés fém töltőanyagot tartalmazó, kerámiadugó.

Általában a találmány szerinti gyártási eljárás egy, a szivattyúzási 6a végen lévő cermet 39 dugóra is alkalmas. így, mint ismeretes (például a EP-PA 272 930 sz. szabadalmi leírásból), el lehet tekinteni az elkülönített átvezetőtői, mivel a cermet maga is vezető (9. ábra). A lámpa tengelyébe igazított 40 elektródaszár közvetlenül az átvezető szerepét átvevő cermet 39 dugóban van, míg a külső végnél egy elektromos 41 vezeték van rögzítve.

A 24 töltőfurat - hasonlóan a 2. ábrán ábrázoltakhoz - a lámpa tengelyével párhuzamosan van elhelyezve a cermet 39 dugóban, és 20 üvegforrasszal vagy forrasztó kerámiával van lezárva. A gyártási eljárás megfelel a

2. ábrával összefüggésben taglalt lépéseknek.

Claims (22)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás kerámia kisülési edényes, fémhalogenid kisülési lámpa előállítására, ahol a kisülési edény - amelynek két vége van - egy kisülési teret vesz körül, az edény két végét tömi tőelemek zárják, és legalább az egyik végnél lévő tömítőelem villamosán vezető átvezetőt tartalmaz, ami összeköt egy a kisülési térben lévő elektródát egy külső elektromos vezetékkel, azzal jellemezve, hogy előállítjuk az egy elektródából, egy tömítőelemből, egy átvezetőbői, valamint adott esetben egy külső vezetékből álló elektródarend szereket; a két véget (6a, 6b) ellátjuk elektródarendszerrel; hevítéssel tömítjük a két véget, a második véget, mint vakvéget (6b) teljesen tömítjük, míg az első vég (6a) közelében, ami szivattyúzási végként (6a) működik, nyitott marad egy töltőfurat (15,24, 29, 31, 31 ’, 36’), ami összeköti a kisülési teret a külső térrel; a töltőfuraton (15, 24, 29, 31, 31’, 36’) át evakuáljuk és megtöltjük a kisülési teret és a töltési folyamat alatt a kisülési térbe helyezünk többek között egy szilárd, fémhalogenid tartalmú testet; lezárjuk a töltőfuratot (15, 24, 29, 31, 31’, 36’), és gázzáróan tömítjük a kisülési teret.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltő furat (15) a kisülési edény (4) oldalfalában, a szivattyúzási vég (6a) közelében van elhelyezve.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfurat (15,24,29,31,31 ’, 36’) a tömítőelemben található.
4. 4. Az 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tömítőelem egy elektromosan vezető dugó (39), ami egyidejűleg az átvezető szerepét is betölti.
5. 5. Az 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átvezető egy különálló alkatrész, ami nióbiumhoz vagy molibdénhoz hasonló fémből van, és csőként (26, 33) vagy csapként (9, 21) van kialakítva, míg a tömítőelem egy, az átvezetőt körülvevő, kerámia záródugó (10).
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfurat (24) a kerámia záródugóban (10) található.
7. 7. A 2. vagy a 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfurat (15, 24, 29, 31, 31’, 36’) lezárásakor és a kisülési térfogat gázzáró tömítésekor a töltőfuratot (15, 24, 29, 31, 31’, 36’) nagy felületen és lassan melegítjük.
8. 8. A 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a melegítést kiszélesített lézersugárral végezzük.
9. 9. A 2., 4. vagy 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfuratot (15, 24) szilárd halmazállapotú, magas olvadáspontú üvegforrasszal vagy forrasztó kerámiával (20) fedjük be, ami a melegítéskor megolvad, és tömíti a kapillárisként működő töltőfuratot (15,24).
10. 10. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átvezető csőként (26, 33) van kialakítva, és a töltőfurat (31,31’, 36’) az átvezető kisülési tér felé néző részében van.
11. 11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfurat (31, 31’, 36’) lezárása és a kisülési tér gázzáró tömítése során magas olvadáspontú fémforraszt (42) töltünk a csőként (26, 33) kialakított átvezetőbe, és a fémforraszt (42) rövid ideig, helyileg hevítjük, úgyhogy a forrasz megolvad és tömíti a töltőfuratot (31, 36’).
12. 12. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfurat (31, 36’) lezárása és a kisülési térfogat gázzáró tömítése során a csőként (26, 33) kialakított átvezetőt rövid ideig, helyileg hevítjük, úgyhogy maga a csőanyag olvad és tömíti a töltőfuratot (31,36).
13. 13. A 11. vagy a 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a rövid ideig tartó, helyi hevítést egy fókuszált lézersugár (46) segítségével végezzük, ami kívülről, a még nyitott végen, a cső tengelye mentén esik a csőbe (26, 33).
14. 14. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egyes töltőfuratok (24, 29) a csővég (45) közelében, a cső (26, 33) oldalfalában találhatók, más töltőfuratok (31, 31’) a csővég (45) egy még nyitott részében képződnek.
15. 15. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfurat (29, 31) lezárása és a kisülési térfogat gázzáró tömítése során egy, a csőként (26) kialakított átvezető belső átmérőjéhez illeszkedő töltőpálcát (37, 37’) bevezetünk a csőbe (26) úgy, hogy a töltőpálca (37, 37’) befedi a töltőfuratot (29, 31), majd a külső csővégnek a töltöpálcával (37, 37’) való összekötésével a töltőfuratot (29, 31) gázzáróan tömítjük.
16. 16. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektródából (11), tömítőelemből álló elektródarendszer - beleértve az átvezetőt, valamint adott esetben egy külső vezetéket - előállításakor az elektródát (11) a csőként (26, 33) kialakított átvezetőben úgy rögzítjük, hogy elkészítünk és megfelelően beállítunk egy csövet (26, 33) és egy rúd alakú, magas olvadáspontú fémből készült elektródaszárat (27, 32), ahol az elektródaszárak (27, 32) átmérője jóval kisebb, mint a cső (26, 33) belső átmérője, ezután bevezetjük az elektródaszárat (27,32) a cső (26, 33) nyitott csővégén (45), és rögzítjük az elektródaszárat (32) a csővégen (45), különösen ponthegesztéssel vagy lézerhegesztéssel, végül szükség esetén töltőfuratot (29, 31,31’, 36’) készítünk.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektródaszárat (27) úgy állítjuk be, hogy a cső (26) tengelyéhez képest oldalt helyezkedjen el, ezután közvetlenül a cső (26) belső falához rögzítjük, és a töltőfuratot (31, 31 ’) a cső (26) nyitott csővégének (45) a szár beillesztése után ott maradó része alkotja.
18. 18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőfurat (31) helyettesítésére korábban az elektródaszárhoz (27) párhuzamosan elhelyezett csapot (30') az elektródaszárral (27) egyidejűleg bevezetünk a csővégbe (45); a csővéget (45) összelapítjuk az elektródaszár (27) és a csap (30’) körül, ezután felülről eltávolítjuk a csővégből (45) a csapot (30’), és helyén keletkezik a töltőfurat (31).
19. 19. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektródaszárat (27, 32) a cső (26, 33) tengelyéhez középpontosan állítjuk be, és a rögzítés előtt az egymás rögzítendő részeket - a csővéget (45) és az

    HU 214 232 Β elektródaszárat deformáljuk úgy, hogy egymással lazán érintkezzenek, majd a rögzítés után adott esetben a csövéget (45) höközléssel, különösen hegesztéssel gázzáróan lezárjuk; a töltőfuratot (29, 36’) a cső (26, 33) oldalfalában, a csővég (45) közelében 5 készítjük.
20. 20. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a deformálás végett az elektródaszár (32) egy szakaszát (35) megolvasztva legömbölyítjük úgy, hogy a legömbölyített vég (34) átmérője beleillik a cső (33) 10 belső átmérőjébe, és ezt a deformálást az elektródaszár (32) bevezetése előtt végezzük el.
21. 21. A 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a deformálás végett a csővéget (45) lapítópofákkal (44) összelapítjuk az elektródaszár (27) körül.
22. 22. A 18., 19. vagy 21. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a csőként (26, 33) kialakított átvezető molibdénhoz hasonló anyagból készült, és a cső (26,33) deformálásának minden lépése (lapítás) előtt ezt 400 °C-ra felhevítjük.