WO2011039033A1 - Verfahren zur herstellung einer entladungslampe - Google Patents

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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/32—Sealing leading-in conductors
    • H01J9/323—Sealing leading-in conductors into a discharge lamp or a gas-filled discharge device

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • They are in particular Hochdruckdruckladlamlam ⁇ pen with quartz glass vessel and metal halide.
  • An object of the present invention is to provide a method with which the skew ⁇ position of electrodes can be prevented without additional components in a simple manner.
  • Electrode systems containing films are usually inserted in the middle of the longitudinal axis of the discharge vessel in the ends. They can be centered in the PRinip by means of a holding system, a clip or suitably shaped power supply. However, they can also be fixed and directed in the discharge vessel of quartz glass by a suitable geometric shaping of the fusing region of the ends of the discharge vessel in its X-direction, defined here as the broad side of the film of an electrode system, and the Y-direction, defined here as the narrow side of the film hold.
  • the nubs of the end is a special form of squeezing, in which the tubular end is not closed. Such a technique is only intended for provisional fixing and fixing of the electrode shaft, while still provisionally evacuation, or gas exchange on the bottleneck thus created to the interior of the discharge vessel remains possible.
  • the manufacturing process is such that initially a piston tube with open ends and externally held
  • Electrode systems is used in a melter.
  • the flask is then flushed through the open ends.
  • a tubular end is heated Minim ⁇ least two points which lie on a circumference of the tube to.
  • the shaft of the electrode is fixed by the Noppungsrea, at one end.
  • the first meltdown is completed.
  • a filling may be introduced fene of ⁇ end into the discharge vessel through the one-sided. Since ⁇ according to the second embossment the melting is carried out and subsequently ⁇ PHd completed, so that the film is com pletely ⁇ encased in quartz glass.
  • the wall thickness of the tubular end can be in the übli ⁇ chen range of typically 1 to 3 mm.
  • the electrode systems are supported by the "finger of Nop ⁇ pen at the stem ends to the process of melting down. During heating, glass transition temperatures of the order of 2000 ° C are reached at the points of the nip.
  • the Einnoppung is comparable to a similar process for permanently fixing the filament of halogen incandescent lamp, as previously known from EP 446 458.
  • the pimple area can later be over- melted to complete the meltdown.
  • the dimpled area during a ⁇ melt process quasi the function of a "thermal brake". Because of the already existing here thermal contact between the film and glass melting process is terminated prematurely so that usually remain slight dents in the area of the seal. This so to speak, two-stage melting operation also has the effect that the final discharge vessel has a higher mechanical strength than wetting processes in a single stage Einschmel- because remain not so large thermal Spannun ⁇ gen.
  • two opposing studs or even three evenly distributed around the circumference of the tube knobs are used.
  • FIG. 1 shows a high-pressure discharge lamp
  • Figure 2 shows a discharge vessel with stocked
  • FIG. 3 shows a detail of the end of the piston with the electrode system (FIG. 3 a) directed therefrom and the associated section (FIG. 3 b);
  • FIG 4 shows the same detail after the Noppungsvorgang
  • FIG. 1 shows a metal halide lamp 1 which is sealed by melts 2. It is a 150 W lamp with a bulbous discharge vessel 3.
  • the melts 2 have a diameter of about 5 mm.
  • an electrode system 14 is fixed, with a power supply 5, a film 4 and a pin-like electrode, with a shaft 10 and egg ⁇ nem head part 11, which projects into the discharge volume.
  • a pipe piece 6 integrally.
  • a base part 7 is integrated.
  • the discharge vessel is surrounded by an outer bulb 8, which is designed substantially cylindrical. He narrows himself to the pipe section 6 out.
  • the filling is a common metal halide filling for general lighting as known per se.
  • In the extension of the tubular end of the base 7 is supported, which is in communication with the external power supply 5.
  • Such a compact lamp achieves a lifetime of at least 6000 hours, in particular even more than 12000 hours, with optimum design despite high load.
  • FIG. 2 shows such a discharge vessel 3 is shown schemati ⁇ default, whereby the two ends 15 are still untreated and are formed as tubular parts. In the tubular ends, two electrode systems 14 are used. In this case, the thickness of the front part of the tube-like end can be reduced in preparation for the melting.
  • Figure 3 is shown as a detail of an end 15 (Figure 3a) and the associated cross section ( Figure 3b), in which En ⁇ de 15 still enough space for pumping and rinsing remains.
  • Such a component of the discharge vessel and the electrode system is in sets ⁇ a Einschmelzmaschine. Thereafter, the still open piston is flushed over the ends, as is known per se, usually with inert gas. Subsequently, at both or initially only at one end 15 in the amount of the later Einschmelzrios the tubular end is heated at two opposite points.
  • FIG. 4 shows that, as described in EP 446458, two fingers 20 now center the electrode shaft 10 (FIG. 4 a).
  • FIG. 4b shows that here again enough space for further pumping and rinsing as well as filling remains in the pipe 15. ,
  • an outer bulb 8 can be slipped over the discharge vessel as shown in FIG. Details of the preparation for this purpose are described for example in DE-A 103 25 554.
  • a method according to claim 1 characterized in that two fingers are used per shaft.
  • a method according to claim 4 characterized in that after filling optionally an electrode system is inserted into the second still open end, and that the second open end is closed in a manner analogous to the first end.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe. Das Verfahren beinhaltet die vorläufige Fixierung eines Schaftes (10) einer Elektrode durch Finger (20), die bei einem Noppungsvorgang im Bereich der zukünftigen Einschmelzung entstehen.

Description

Titel: Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie sind insbesondere Hochdruckentladungslam¬ pen mit Quarzglasgefäß und Metallhalogenidfüllung .
Stand der Technik Aus der US-A 5 663 607 und US-A 4 038 578 sind zweiseitig verschlossene Hochdruckentladungslampen bekannt, die eine Stütze der Elektrode zur besseren Fixierung aufweisen. Sie erfordern jedoch zusätzliche Bauteile.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver- fahren anzugeben, mit dem auf einfache Weise die Schief¬ lage von Elektroden ohne zusätzliche Bauteile verhindert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk¬ male des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Das Problem der Schiefstellung bei zweiseitig verschlossenen Lampen wird üblicherweise durch spezielle Quetschbacken gelöst. Im Falle einer Einschmelzung kann man versuchen eine spezielle Flammführung bei der Herstellung anzuwenden. Elektrodensysteme, die Folien beinhalten, werden üblicherweise mittig zur Längsachse des Entladungsgefäßes in die Enden eingeschoben. Sie lassen sich dort im PRinip mitteles eines Haltesystems, eines Clips oder geeignet geformte Stromzuführung, zentrieren. Sie lassen sich aber auch durch eine geeignete geometrische Ausformung des Einschmelzbereichs der Enden des Entladungsgefäßes in ihrer X-Richtung, hier definiert als Breitseite der Folie eines Elektrodensystems, und Y-Richtung, hier definiert als Schmalseite der Folie, im Entladungsgefäß aus Quarzglas fixieren und gerichtet halten.
Normalerweise geht die Ausrichtung beim ersten Berühren zwischen Mo-Folie und Kolbenglas durch Anhaftungseffekte und Unterschiede in der Temperaturverteilung verloren. Fixiert man den Stift oder Schaft der Elektrode, die ins¬ besondere einen Kopf entladungsseitig aufweist, vor dem Einschmelzen durch zwei oder auch mehr zentrierende Noppen im rohrartigen Ende, so bleibt die Position der Elektrode beim Einschmelzen erhalten. Dadurch wird die Schiefstellung der Elektrode gegenüber der Sollposition in der Längsachse erheblich reduziert. Die Abweichung von der Sollposition wird um einen Faktor 5 bis 10 gegenüber konventionellen Einschmelzungen verbessert. Dadurch nimmt auch die Streuung bzgl. einer ge- wünschten Lichtfarbe stark ab. Ein weiterer Vorteil ist, dass statistisch gesehen eine geringere Temperatur an der Kolbenwand erzielt wird, was wiederum zu einer Verlänge¬ rung der Lebensdauer führt. Das Noppen des Endes ist eine Sonderform des Quetschens, bei der das rohrartige Ende nicht verschlossen wird. Eine derartige Technik ist nur zum provisorischen Befestigen und Fixieren des Elektrodenschafts gedacht, wobei trotzdem noch vorläufig ein Evakuieren, oder Gasaustausch über die somit geschaffene Engstelle hin zum Innern des Entladungsgefäßes möglich bleibt.
Der Fertigungsablauf ist so, dass zunächst ein Kolbenrohr mit offenen Enden und extern gehaltenen
Elektrodensystemen in eine Einschmelzmaschine eingesetzt wird. Danach erfolgt Spülen des Kolbens durch die offe- nen Enden. Danach wird ein rohrartiges Ende an mindes¬ tens zwei Stellen, die auf einem Umfang des Rohres liegen aufgeheizt. Danach wird der Schaft der Elektrode durch den Noppungsprozess fixiert, und zwar an einem Ende. Im nächsten Schritt wird die erste Einschmelzung fertig ge- stellt. Danach kann eine Füllung durch das einseitig of¬ fene Ende in das Entladungsgefäß eingebracht werden. Da¬ nach wird die zweite Noppung durchgeführt und anschlie¬ ßend die Einschmelzung vollendet, so dass die Folie kom¬ plett von Quarzglas ummantelt ist. Die Wandstärke des rohrartigen Endes kann dabei im übli¬ chen Bereich von typisch 1 bis 3 mm liegen.
Die Elektrodensysteme werden durch die „Finger der Nop¬ pen an den Schaftenden gehalten bis zum Prozess der Einschmelzung. Währen der Aufheizung werden an den Stellen der Noppung Glasumformtemperaturen in der Größenordnung von 2000°C erreicht.
Zunächst ist die Einnoppung vergleichbar mit einem ähnlichen Prozess zum dauerhaften Fixieren des Leuchtkörpers von Halogenglühlampe, wie aus EP 446 458 vorbekannt. Im Unterschied dazu kann der Noppenbereich später über- schmolzen werden um die Einschmelzung fertigzustellen. Des weiteren hat der genoppte Bereich während des Ein¬ schmelzevorgangs quasi die Funktion einer „Thermobremse" . Wegen des hier bereits vorhandenen thermischen Kontakts zwischen Folie und Glas wird der Einschmelzvorgang vorzeitig beendet, so dass in aller Regel leichte Dellen im Bereich der Einschmelzung verbleiben. Dieser sozusagen zweistufige Einschmelzvorgangs hat außerdem die Wirkung, dass das fertige Entladungsgefäß einen höhere mechanische Festigkeit aufweist als bei einem einstufigen Einschmel- zungsprozesse, weil keine so großen thermischen Spannun¬ gen verbleiben.
Bevorzugt werden zwei einander gegenüberliegende Noppen oder auch drei gleichmäßig um den Umfang des Rohres ver- teilte Noppen verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen :
Figur 1 eine Hochdruckentladungslampe;
Figur 2 ein Entladungsgefäß mit bestücktem
Elektrodensystem;
Figur 3 ein Detail des Endes des Kolbens mit darin aus¬ gerichtetem Elektrodensystem (Figur 3a ) und zugehöriger Schnitt (Figur 3b) ;
Figur 4 das gleiche detail nach dem Noppungsvorgang
(Figur 4a ) und zugehöriger Schnitt (Figur 4); Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In Figur 1 ist eine Metallhalogenidlampe 1 gezeigt, die durch Einschmelzungen 2 abgedichtet ist. Es handelt sich um eine 150 W Lampe mit einem bauchigen Entladungsgefäß 3. Die Einschmelzungen 2 haben einen Durchmesser von ca. 5 mm. In der Einschmelzung ist ein Elektrodensystem 14 fixiert, mit einer Stromzuführung 5, einer Folie 4 und einer stiftartigen Elektrode, mit einem Schaft 10 und ei¬ nem Kopfteil 11, die in das Entladungsvolumen hineinragt. Am Ende der Einschmelzung setzt ein Rohrstück 6 integral an. Im Rohrstück ist ein Sockelteil 7 integriert.
Das Entladungsgefäß ist von einem Außenkolben 8 umgeben, der im wesentlichen zylindrisch gestaltet ist. Er verengt sich zum Rohrstück 6 hin. Die Füllung ist eine übliche Metallhalogenidfüllung für die Allgemeinbeleuchtung wie an sich bekannt. In der Verlängerung des rohrartigen Endes ist der Sockel 7 gehaltert, der mit der äußeren Stromzuführung 5 in Verbindung steht.
Eine derart kompakte Lampe erreicht trotz hoher Belastung eine Lebensdauer von mindestens 6000 Std., insbesondere sogar mehr als 12000 Std. bei optimaler Gestaltung.
In Figur 2 ist ein derartiges Entladungsgefäß 3 schemati¬ siert gezeigt, wobei die beiden Enden 15 noch unbehandelt sind und als rohrartige Teile ausgebildet sind. In den rohrartigen Enden sind zwei Elektrodensysteme 14 einge- setzt. Zur Vorbereitung der Einschmelzung kann dabei die Dicke des vorderen Teils des rohrartigen Endes verringert sein . In Figur 3 ist als Detail ein Ende 15 gezeigt (Figur 3a ) und der zugehörige Querschnitt (Figur 3b) , bei dem im En¬ de 15 noch genügend Platz zum Pumpen und Spülen verbleibt .
Ein derartiges Bauteil aus Entladungsgefäß und Elektrodensystem wird in eine Einschmelzmaschine einge¬ setzt. Danach wird der noch offene Kolben über die Enden gespült, wie an sich bekannt, üblicherweise mit Inertgas. Anschließend wird bei beiden oder auch zunächst nur an einem Ende 15 in Höhe des späteren Einschmelzbereichs das rohrartige Ende an zwei einander gegenüberliegenden Stellen aufgeheizt.
Figur 4 zeigt, dass nunmehr ähnlich wie in EP 446458 beschrieben zwei Finger 20 den Elektrodenschaft 10 zentrie- ren (Figur 4a) . Im Querschnitt der Figur 4b sieht man, dass auch hier wieder ausreichend Platz zum weiteren Pumpen und Spülen wie auch Befüllen im Rohr 15 verbleibt. .
Erst nach dem Füllen wird nun ein üblicher Einschmelzvorgang durchgeführt, bei dem Reste der Finger 20 als Dellen 21 im Bereich des Endes verbleiben können, siehe Figur 1
Anschließend kann noch ein Außenkolben 8 wie in Figur 1 gezeigt über das Entladungsgefäß gestülpt werden. Details der Herstellung dazu sind beispielsweise in DE-A 103 25 554 beschrieben.
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer nume¬ rierten Aufzählung sind:
1. Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das zweiseitig ver¬ schlossen ist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden aufweist, in denen jeweils ein Elektrodensystem mit Folie, eine Elektrode mit Schaft und eine äußere Stromzuführung gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte angewendet werden :
- Bereitstellen eines Entladungsgefäßes aus Quarz¬ glas mit zwei rohrartigen noch offenen Enden;
- Einführen eines Elektrodensystems zumindest in das offene erste Ende, ggf. auch in das zweite offene Ende ;
- ggf- Spülen des Entladungsgefäßes
- Aufheizen des ersten offenen Endes in Höhe des Schaftes und zwar punktuell an mindestens zwei auf einem Umfang liegenden, eine Zentrierung ermöglichenden Stellen; - vorläufiges Fixieren des Schaftes durch einen Nop- pungsvorgang, bei dem Finger aus Quarzglas am rohrartigen ersten Ende gebildet werden, die sich zum Schaft hin erstrecken;
- Aufheizen und Einschmelzen des zumindest die Folie und die Finger umfassenden Einschmelzbereichs am ersten Ende, wodurch das erste Ende verschlossen wird . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schaft zwei Finger verwendet werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verschließen des ersten Endes des Ent- ladungsgefäßes Metallhalogenide durch das noch offe¬ ne zweite Ende in das Entladungsvolumen eingefüllt werden .
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Befüllen optional ein Elektrodensystem in das zweite noch offene Ende eingeführt wird, und dass das zweite noch offene Ende in analoger Weise wie das erste Ende verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschließen des zweiten Endes spätestens nach dem Befüllen ein Elektrodensystem in das zweite noch offene Ende eingeführt wird.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das zweiseitig ver¬ schlossen ist, wobei das Entladungsgefäß zwei Enden aufweist, in denen jeweils ein Elektrodensystem mit Folie, eine Elektrode mit Schaft und eine äußere Stromzuführung gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte angewendet werden :
- Bereitstellen eines Entladungsgefäßes aus Quarz¬ glas mit zwei rohrartigen noch offenen Enden;
- Einführen eines Elektrodensystems zumindest in das offene erste Ende, ggf. auch in das zweite offene Ende ;
ggf. Spülen des Entladungsgefäßes
- Aufheizen des ersten offenen Endes in Höhe des Schaftes und zwar punktuell an mindestens zwei auf einem Umfang liegenden, eine Zentrierung ermöglichenden Stellen;
- vorläufiges Fixieren des Schaftes durch einen Nop- pungsvorgang, bei dem Finger aus Quarzglas am rohrartigen ersten Ende gebildet werden, die sich zum Schaft hin erstrecken;
- Aufheizen und Einschmelzen des zumindest die Folie und die Finger umfassenden Einschmelzbereichs am ersten Ende, wodurch das erste Ende verschlossen wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schaft zwei Finger verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist .
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verschließen des ersten Endes des Entladungsgefäßes Metallhalogenide durch das noch offe¬ ne zweite Ende in das Entladungsvolumen eingefüllt werden .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Befüllen optional ein Elektrodensystem in das zweite noch offene Ende eingeführt wird, und dass das zweite noch offene Ende in analoger Weise wie das erste Ende verschlossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschließen des zweiten Endes spätestens nach dem Befüllen ein Elektrodensystem in das zweite noch offene Ende eingeführt wird.
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