NL8101885A - Werkwijze voor het vervaardigen van een lagedrukkwikdampontladingslamp en lagedrukkwikdampontladingslamp vervaardigd met die werkwijze. - Google Patents

Description

i » EHN 10.009 1 N.V. Philips' Gloeilanpenfabcieken te Eindhoven i ’•Werkwijze voor het vervaardigen van een lagedrukkwikriampcmtladings. lamp en lagedrukkwikdampcmtladingslamp vervaardigd net die werkwijze"

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een lagedrukkwikdanpcmtladingslamp met een ontladings-vat, waarbij, alvorens- in het ontladingsvat de gewenste gasatmosfeer te bewerkstelligen en het ontladingsvat vakuumdicht af te sluiten 5 althans een metaal of legering in het ontladingsvat wordt geplaatst welke met kwik een amalgaam vormt. Een dergelijke werkwijze is bekend uit USP 4.157.485 (EHN 8057}. De uitvinding heeft voorts betrekking op lampen vervaardigd met behulp van een dergelijke werkwijze.

Bij de bekende werkwijze wordt een legering van indium en 10 bismuth (de amalgaamvarmende component) tot een duktiele draad geperst, waarvan vervolgens het uiteinde tot een temperatuur juist boven het smeltpunt van de legering wordt verhit en op een deel van de wand van de lamp gespoten wordt. Dit deel is, volgens het octrooischrift, bij voorkeur de voet van het stel. Een dergelijk stel draagt bijvoorbeeld 15 een elektrode, een hulpelektrode, steundraden en dergelijke elementen.

Het gebruik van de genoemde stellen (die dikwijls zijn voorzien van een pcrrps tengel) is bij de vervaardiging van lagedrukkwikdanpontla-dingslanpen zeer gebruikelijk. Aanvankelijk worden de stellen net toebehoren (zoals steundraden, elektroden e.d.) gescheiden van de 20 overige lamponderdelen vervaardigd. De legering van indium en bismuth wordt daarbij cp de voet van het stel aangebracht voordat de stellen vakuumdicht met het ontladingsvat worden verbonden. Daarna wordt de lamp gepompt (dat wil zeggen de wanden en de andere lamponderdelen worden ontgas t, de elektroden warden gegloeid en ontgas t, het ontladings-25 vat wordt met de gewenste gasatmosfeer gevuld enz.). Vervolgens wordt het ontladingsvat vakuumdicht afgesloten door dichtsmelten van de parps tengel. Daarna wordt het ontladingsvat met kwik gevuld, bijvoorbeeld door verhitting van een zich in het ontladingsvat bevindende glazen houder waarin het kwik aanwezig is (zie GB-PS 1.267.175, PHN 4179).

30 Daarbij vormt althans een deel van het kwik samen met de amalgaamvormen-de kampement een amalgaam ter regeling van de kwikdampdruk in het ontladingsvat tijdens het bedrijf van de lamp.

Een van de problemen die optreden bij deze werkwijze is, dat 8101885 r " . . ''·*' PHN 10.009 2 de achtereenvolgende bewerkingen bij het vervaardigen van de lamp waarbij de temperatuur tot een betrekkelijk hoge waarde oploopt (zoals bijvoorbeeld tijdens het bevestigen van het stel aan de wand van het ontladingsvat of bij verhitting van onderdelen die cm andere redenen 5 noodzakelijk is, bijvoorbeeld het ontgassen van de elektroden, het akti-veren van de elektroden etc.) gemakkelijk oxydatie optreedt, van de amalgaamvormende legering of het amalgaamvormende metaal, waarbij een dunne oxydelaag op het metaal of de legering gevormd wordt. Tengevolge hiervan, wordt tijdens het bedrijf van de lairp de absorptie en afgifte 10 van kwik (die voor een goede werking van een amalgaam noodzakelijk is) sterk bemoeilijkt. Bovendien is het met de bekende werkwijze lastig de hoeveelheid van de amalgaamvormende kanponent nauwkeurig te doseren.

De uitvinding beoogt een werkwijze voor het vervaardigen van een lagedrukkwikdanpantladingslamp te verschaffen die deze bezwaren niet 15 heeft, waarbij voorkomen wordt dat de amalgaamvormende legering respek-tievelijk het amalgaamvormende metaal door oxydatie wordt aangetast.

De werkwijze volgens de uitvinding voor het vervaardigen van een lagecirukkwikdampont ladings lamp heeft hiertoe het kenmerk, dat althans de amalgaamvormende legering of het amalgaamvormende metaal aanwe-20 zig is in een gesloten houder, die in de nabijheid van een deel van de binnenwand van het ontladingsvat wordt aangehracht, welke houder wordt geopend nadat het ontladingsvat vakuumdicht is afgesloten, waarbij althans een deel van de legering of het metaal de houder verlaat en zich naar het nabij de houder gelegen deel van de binnenwand begeeft, 25 Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt het amalgaam- vormende metaal respektievelijk de amalgaamvormende legering niet aan een hete, zuurstofhoudende atmosfeer blootgesteld, waardoor geen oxydelaag op de legering respektievelijk het metaal gevormd wordt. Het metaal of de legering bevindt zich namelijk gedurende het gehele lampproces 30 in een gesloten houder en wordt pas geopend als het ontladingsvat vakuumdicht is afgesloten.'

Een ander voordeel van .de werkwijze volgens de uitvinding is, dat het amalgaamvormende metaal of de legering zeer nauwkeurig in het ontladingsvat kan worden gedoseerd. De. verhouding van de hoeveelheid 35 metaal respektievelijk legering en de hoeveelheid kwik in de lamp is daarbij nauwkeurig bepaald. Het temperatuurgebied waar de kwikdampdruk tijdens het bedrijf van de lamp nagenoeg stabiel is, is dan zo groot mogelijk.

81018 8 5 PHN 10,009 3 *' f ί

Het is bij de warkwijze niet noodzakelijk dat de gehele in-houd van de houder zich begeeft naar het nabij de houder gelegen deel van de wand. Een goede kontröle van de kwikdairpdruk wordt evenzeer verkregen als een deel, bijvoorbeeld de helft, van de inhoud in de hou-5 der achterblijft. Tijdens het bedrijf van de lamp, vindt de absorptie en afgifte van kwik van het in de houder gelegen deel van het amalgaam plaats via de opening in de wand van de houder.

Bij voorkeur is de houder op een relatief koele plaats in het ontladingsvat aanwezig, zoals pp een plaats achter de elektrode 10 nabij een uiteinde van het ontladingsvat. De opening wordt in een uitvoeringsvorm cp een zodanige plaats in de houder aangebracht, dat een deel van de inhoud zich begeeft naar een plaats nabij de elektrode (bijvoorbeeld de kneep of een rondom de elektrode gelegen ring of band). Tijdens het bedrijf van de lairp vormt zich in de houder met het in het *5 ontladingsvat aanwezige kwik een amalgaam dat vrijwel uitsluitend een dairpdrukregelende funktie heeft, waarbij de materie die op een plaats nabij de elektrode aanwezig is tijdens het bedrijf vrij is van kwik.

Deze materie neemt slechts bij doven van de lamp enig kwik op, dat echter bij het inschakelen van de lamp door de snelle stijging van de 20 temperatuur ter plaatse weer uit het amalgaam wordt vrijgemaakt, waardoor de lamp vlot ontsteekt.

De houder heeft een zodanige vorm en is op een zodanige wijze in het ontladingsvat geplaatst dat de bij het openen van de houder vrijkomende materie, zo snel mogelijk cp een nabij de houder gelegen 25 deel van de wand van het ontladingsvat terecht komt. De houder bestaat bijvoorbeeld uit glas of uit metaal. In een praktische uitvoeringsvorm bestaat de houder uit twee door lassen op elkaar bevestigde metalen delen, waarvan één is voorzien van een doordieping, waarin zich de amalgaamvormende materie bevindt. De houder is bijvoorbeeld met een 30 draad aan het stel of aan een toevoerdraad van een elektrode bevestigd.

Het openen van een dergelijke houder geschiedt bijvoorbeeld door induktieve verhitting. De houder barst dan open op een speciaal voor dat doel aangebrachte zwakke plek in de wand. De zwakke plek is bijvoorbeeld gekeerd naar en qp geringe afstand gelegen van het wand-35 deel waarop althans de amalgaamvormende karponent wordt aangebracht, In een praktische uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de houder geopend met behulp van een cp de wand van de houder gefocusseerde laserbundel.

Het voor de werking van de lamp benodigde kwik kan gescheiden 8101885 r * PHN 10.009 4 van de amalgaamvormende legering respektievelij k het amalgaamvormende metaal in het ontladingsvat worden gedoseerd, bijvoorbeeld net behulp van een glazen kwikhouder, die is beschreven in het reeds genoemde octrooischrift GB-PS 1.267.175. Bij voorkeur wordt in de werkwijze 5 volgens de uitvinding het voor de werking van de lamp benodigde kwik samen met de genoemde amalgaamvormende kcmponent in een houder geplaatst en op de wand van het ontladingsvat aangebracht. Er is dan geen extra stap nodig voor het afzonderlijk doseren van het kwik. Een ander voorτ deel van deze uitvoeringsvorm is, dat de houder gevuld met amalgaam 10 zich bij verhitting snel opent tengevolge van de als funktie van de temperatuur snel oplopende kwikdartpdruk. De onderlinge verhouding van de elementen die deel uitmaken van het amalgaam kan bovendien zeer nauwkeurig worden bepaald, waardoor een goede werking van het amalgaam tijdens het bedrijf van de lamp wordt verkregen.

15 Het amalgaam kan zijn samengesteld uit kwik en een metaal, zoals indium, tin of lood of wel uit kwik en een legering, zoals indium en bismuth. In een praktische uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt, eerst een mengsel van een legering van indium en kwik samen met bismuth in een gesloten metalen houder aangebracht.

20 Hierbij wordt een bolvormig lichaam van bismuth geplaatst op een duktie-le pastille van de legering van indium en kwik. De bolletjes en de pastilles zijn op eenvoudige wijze in grote hoeveelheden te vervaardigen. Bij het plaatsen in de houder wordt het bolletje van bismuth vrijwel volledig door de duktiele massa van de legering van indium en kwik 25 omgeven. Het bolletje en de duktiele massa worden vervolgens gedurende enige tijd verwarmd/ waarbij een goede menging van de genoemde elementen optreedt. De houder is zo gevormd, dat het amalgaam nauw wordt omsloten en ongewenste gasinsluitsels zijn vermeden. Gebleken is, dat de genoemde elementen gemakkelijk bij een gemechaniseerd proces in de 30 houder kunnen worden geplaatst.

In lagedrukkwikdairpontladingslairpen vervaardigd met behulp van de werkwijze blijft de kwikdampdruk over een- breed temperatuurin- -3 terval redelijk stabiel rondom 6 x 10 torr (0,8 Pascal). Dergelijke lampen voorzien van een amalgaam zijn bijvoorbeeld geschikt on te wor-35 den bedreven cp plaatsen waar de omgevingstertperatuur hoog is.

De werkwijze, kan voorts met groot voordeel worden toegepast in kleine ontladingslampen, bijvoorbeeld in lampen met een gedaante die is beschreven in DE-OS 2.940.563 (PHN 9242). Bij dit soort lanpen is de 8101885 * * * EHN 10.009 5 temperatuur in het ontladingsvat tijdens het bedrijf vrij hoog. Door de aanwezigheid van een buitenballon is de mogelijkheid, voor het afvoeren van de warmte uit het ontladingsvat namelijk gering.

Daar het openen van de houder zoals boven reeds is opgemerkt 5 geheel gescheiden is van de verdere lampbewerkingen kan men eventueel ontladingsvaten in het verkeer brengen die vakuumdicht zijn afgesloten, maar waarin zich nog een gesloten houder bevindt. Deze houder kan dan later cp een geschikt moment worden geopend, bijvoorbeeld door de koper van deze "lampen". De bewerking is namelijk zo eenvoudig (in het bij-10 zonder indien hoogfrequente induktieve verhitting of een konvergerende laserbundel wordt toegepast) dat ook een koper deze zender ingewikkelde apparatuur kan uitvoeren. Aan dit geheel is het voordeel verbanden, dat in de "lampen" tijdens het vervoer het amalgaamvonnende metaal c.s. de amalgaamvormende legering niet van de lanpwand kan losraken; bij amalgamen 15 kan tijdens het vervoer in de "lampen" als zij breken geen kwikdamp in het milieu vrijkomen. De uitvinding heeft derhalve mede betrekking op dergelijke ontladingsvaten.

De uitvinding is nader toegelicht aan de hand van een tekening, waarin 20 fig. 1 een uitvoeringsvorm weergeeft van een lagedrukkwikdamp- cmtladingslamp vervaardigd met behulp van een werkwijze volgens de uitvinding en toont fig. 2 een uiteinde, deels in dwarsdoorsnede, van een ontladingsvat, waarin zich een nog te openen holder bevindt.

25 In fig. 1 is 1 de wand. van een buisvormig ontladingsvat van een lagedrukkwikdampcntladingslamp, welke aan de beide uiteinden is voorzien van stellen 2 en 3 met elektroden 4 respektievelijk 5. De binnenwand van het ontladingsvat is bedekt met een luminescerende laag 6 bijvoorbeeld bestaande uit een mengsel van met driewaardig europium 30 geaktiveerd yttriumoxyde en met driewaardig terbium geaktiveerd cerium-magnesium aluminaat. Aan één der stroomtoevoer draden van elektrode 4 is een metalen draad 7 gelast, welke is verbonden net een achter de elektrode gelegen metalen houder 8. Op het deel van de wand, gelegen in de nabijheid van deze houder (de voet 9 van het stel 2) bevindt zich 35 een amalgaam. Dit amalgaam is aangebracht met behulp van een werkwijze volgens de uitvinding, het amalgaam bevindt zich cp een voor de regeling van de kwikdampdruk in het ontladingsvat gunstige koele plaats achter de elektrode 4.

81018 85 ψ » ΡΗΝ 10.009 6

Bij de vervaardiging van de lamp wordt eerst net een op zich bekende methode een luminescerende laag op de binnenwand van een Ηιίς aangehracht waarna de stellen vakuumdicht aan de wand van de ta-ng worden bevestigd. Deze stellen zijn voorzien van een gesloten natalen houder 8, 5 waarin zich een amalgaam bevindt.. Vervolgens wordt het ontladingsvat gepompt (met behulp van een pompstengel 10, die aan êên der stellen is bevestigd), de edelgasatmosfeer bewerkstelligd en wordt het ontladingsvat door afsluiting van de pcmpstengel vakuunüicht gesloten. Pas daarna wordt de metalen houder 8 geopend door op de wand van de houder een 10 gefocusseerde laserstraal te richten en een opening te creëren. Door de opening verlaat althans een deel van het amalgaam als stroperige vloeistof de houder en begeeft zich naar de voet 9 van het stel, waar het zich vasthecht.

Fig. 2 toont een uiteinde van een ontladingsvat op het ogen-15 blik dat alle lampbewerkingen zijn voltooid op het aanbrengen van het amalgaam na. Dit amalgaam bevindt zich in de nog gesloten houder 8.

De houder 8 bestaat uit twee door lassen op elkaar bevestigde plaat-voraiige metalen delen 8a en 8b (bijvoorbeeld bestaande uit ijzer of nikkel) waarbij 8b is voorzien van een doordieping waarin zich een 20 amalgaam 11 bevindt, bestaande uit indium, bismuth en kwik. Het amalgaam is verkregen door verwarming van een bolletje van bismuth dat is om-geven door een duktiele massa van een legering van indium en kwik.

Gevonden is, dat het bismuth dan zeer snel door de legering wordt opgenomen en een homogene enigszins vloeibare massa vormt. De metalen 25 delen 8a en 8b passen zo om amalgaam 11 dat zich verder geen ongewenste gassen in de houder , bevinden. De houder 8 wordt met behulp van een buiten het ontladingsvat opgestelde laser geopend. Hiertoe wordt in een deel 12 van 8a een opening geboord door de laserbundel te focusse-ren. Daarbij loopt de temperatuur tot een zodanige waarde op, dat een 30 deel van het amalgaam de houder 8 verlaat.

Het wanddeel 9 waar een deel van het amalgaam terecht komt is in een praktische uitvoeringsvorm gelegen op slechts enige ran (bijvoorbeeld 2 mm) van 12. Het voordeel van het gebruik van een konvergerende laserstraal voor het vormen van de opening is dat de overige delen 35 (zoals 1 en 2) van de glaswand van het ontladingsvat niet door het laserlicht worden aangtast. Ook is de energie van het laserlicht zo te kon. centreren, dat zelfs amalgaamvormende komponenten met lage dampspan-ning (zoals indium of bismuth) stroperig worden als de opening wordt 81 01 885 EHN 10.009 7 m. f gevormd.

Een praktische uitvoeringsvorm van een lamp volgens fig. 1, vervaardigd met een werkwijze volgens de uitvinding bevatte 26,8 mg Bi, 13,2 mg In ei 3,0 mg Hg (gew.% 62,3% Bi, 30,7% In, 7% Hg). De houder 5 bestond uit twee pp elkaar gelaste metalen delen, waarvan één met een doordieping. Met behulp van een gepulste Nd-YAG laser (pulsenergie circa 2 J) werd een opening in de houder gevormd. (Diameter 0,47 mm). De lamp (met argon, 2 torr, als edelgasvulling) had bij een toegevoerd vermogen van 13 W een lichtopbrengst van circa 900 lumen.

10 15 20 25 1 35 8101885

Claims (7)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een lagedrukkwikdamp-ontladingslamp met een ontladingsvat, waarbij alvorens in het ontladings-vat de gewenste gasatmosfeer te bewerkstelligen en het ontladingsvat vakuumdicht af te sluiten, althans- een metaal of legering in het ont- 5 ladingsvat wordt geplaatst, welke met kwik een amalgaamvormt, met het kenmerk, dat althans het metaal of de legering aanwezig is in een gesloten houder, die in de nabijheid van een deel van de binnenwand van het ontladingsvat wordt aangebracht, welke houder wordt geopend nadat . ... het ontladingsvat vakuumdicht is afgesloten, waarbij althans een deel 10 van het metaal of de legering de houder verlaat en zich naar het nabij de houder gelegen deel van de binnenwand begeeft. 2. werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de houder zich bevindt op een plaats achter een elektrode nabij een uiteinde van het ontladingsvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, net het kenmerk, dat zich in de houder tevens kwik bevindt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 3 of 3, net het kenmerk, dat de houder is gevuld met een amalgaam bestaande uit indium, bismuth en kwik.. 20 5.. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het amalgaam wordt gevormd door verwarming van een bolvormig lichaam van bismuth en een duktiele massa van een legering van indium en kwik.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat de houder wordt geopend met behulp van een . op de wand van de houder 25 gefocusseerde laserbundel.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, net het kenmerk, dat de houder van metaal is en induktief wordt verhit, waarbij in de wand van de houder een zwakke plek is aangebracht waar de houder geopend wordt,

8. Lagedrukkwikdampontladingslamp vervaardigd met een werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3, 4, 5, 6 of 7.

9. Ontladingsvat waarin zich een gesloten, althans net een amal- gaamvormend metaal of een amalgaamvormende legering gevulde houder bevindt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, 2, 3,. 4, 35 5, 6 of 70 8101885