DE2133136A1

DE2133136A1 - Verfahren zum Herstellen von Lampen

Info

Publication number: DE2133136A1
Application number: DE19712133136
Authority: DE
Inventors: Sobieski John Chester
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-07-06
Filing date: 1971-07-03
Publication date: 1972-01-20
Also published as: JPS523233B1; FR2100245A5; GB1363238A; BE769553A; US3685880A

Description

Dr. rer. not. Horst Schüler2133136 ⁶ ESA*''

PATENTANWALT Telefon (0611)237220

Postscheck-Konto: 282420 Frankfurt/M. Bank-Konto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

1815-LD-46O5

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

Verfahren zum Herstellen von Lampen

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Lampen und ist insbesondere anwendbar für die kombinierte Montage und Bearbeitung kompakter Bogen-Entladungslampen des Typs, der bei hohen Temperaturen arbeitet und in dem regenerative Zyklen ablaufen, um die Verdampfung von Elektrodenmaterial auf die Kolbenwand zu verhindern. f

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Es sind viele Verfahren erfunden worden, um Lampen herzustellen. Ein viel verwendetes Zweistufen-Verfahren besteht darin, daß man erst die Lampen montiert und sie dann durch eine sich vom Kolben oder der Lampe aus erstreckende Röhre evakuiert und/oder mit einer Füllung eines inerten Gases (und/oder Metallverbindungen) versieht. Die Röhre wird dann abgeschmolzen. Bei der Montage der Lampe können ein oder mehrere Zuleitungen zuerst durch einen Glasfuß isoliert werden, woraufhin der Fuß dann mit dem Kolben durch Erhitzen unter Verwendung von Klemmbakken oder durch Anwendung eines Vakuums, welches die erhitzten Zonen des Fußes und des Kolbens zusammenzieht, verbunden wird. Anstelle der Verwendung eines Fußes können die Drähte mit einem Glaskügelchen isoliert oder durch eine Metallscheibe oder Kappe abgeschlossen werden, woraufhin der Kolben mit der Glasisolierung, der Metallscheibe oder Kappe durch Erhitzen unter Verwendung von Klemmbacken und/oder Vakuum abgedichtet wird. Nach einem anderen Verfahren werden die Zuleitungen direkt durch Zusammendrücken in den Kolben eingeschmolzen.

Für die Herstellung kompakter Bogen-Entladungslampen sind einige der bekannten Herstellungsverfahren nicht verwendbar. So ist es unerwünscht, ein Evakuierungsrohr an dem Kolben vorzusehen, da der Vorsprung des abgeschmolzenen Rohres die optischen Qualitäten der kompakten Lampe beeinträchtigt. Andererseits ist es wegen der geringen Größe nicht durchführbar, ein Evakuierungsrohr im Bereich der Zuleitungs-Einschmelzstelle der Lampe vorzusehen. Weiterhin ist es unerwünscht, bei einer solchen Lampe eine Auslaßspitze oder einen anderen Raum zu haben, der sieh von dem Kolben weg erstreckt, und in wefchem sich die heiße Arbeits-Metallverbindung kondensieren kann und so den Arbeitsdruck und die -Zusammensetzung ändert. Wegen der hohen Arbeitstemperatur des Kolbens wird der Entwurf und die Herstellung einer solchen Lampe weiter erschwert, da es erwünscht ist, die Zuleitungs-Ein3chmelzungen in länglichen Füßen in einem gewissen Abstand von dem heißen Kolben anzuordnen, um die Wahrscheinlichkeit der Zerstörung zu reduzieren.

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Bekannte Verfahren zur Herstellung kompakter Hochtemperatur-Bogenlampen sind in den US-Patenten 3 O67 357 und 3 305 289 beschrieben. In dem zuerst genannten Patent ist eine Lampe beschrieben, welche eine Evakuierungs- und Bearbeitungsröhre aufweist, die sich seitwärts vom Kolben erstreckt. In dem zweiten Patent ist ein Verfahren zum gleichzeitigen Montieren und Bearbeiten einer solchen Lampe beschrieben, welches ohne eine Evakuierungsröhre arbeitet und die Stufen umfaßt: Einschmelzen je einer länglichen Elektrode in je eine längliche Quarz-Einschmelzröhre, Einschmelzen der Einschmelzröhren in die äußeren Endstücke von Hälsen, die sich von einem Quarzkolben aus erstrecken, Füllen des Kolbens mit einem inerten Gas und einer oder mehrerer verdampfbarer Metallverbindungen, Abdichten der ' Einschiaelzrohre, Erhitzen und Zusammenfallen_JLassen der Kolbenhälse über den Abschmelzrohren und Abtrennen der Einschmelzrohre, um die äußeren Endstücke der Zuleitungen freizulegen. Dieses Verfahren gestattet zwar die Herstellung einer kompakten Lampe ohne jede Evakuierungsröhre, ist jedoch insofern aufwendig, als es sechs Heiz-Einschmelzvorgänge in einer Doppelspindel-DrebJbank (dual-chuck rotat-ing lathe) erfordert.

Der Erfindung liegen demgemäß die Aufgaben zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Lampen und ein verbessertes und billiges Verfahren zur Montage und Bearbeitung von kompakten Bögen-Entladungslampen zu schaffen, die keine Eva- J kuierungsröhre aufweisen, bei hohen Temperaturen arbeiten und in denen regenerative Zyklen ablaufen, um die Verdampfung des Elektrodenmaterials auf die Kolbenwand zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt kurz gesagt und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Stufen: Schaffen einer vorzugsweise aus Quarz bestehenden Hülle, die einen ersten und einen zweiten länglichen, rohrförmigen Fuß aufweist, der ₈ich von einem Kolbenteil erstreckt, Anbringen einer ersten und zweiten länglichen aus Elektrode und Zuleitung bestehenden Baugruppe jeweils in dem vorgenannten ersten und zweiten Fuß in der Weise, daß sich die Elektrodenenden in den Kolbenteil erstrecken und dort einen Abstand von-

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einander haben,

Leiten eines Inertgases durch den ersten Fuß, die Hülle und hinaus durch den zweiten Fuß bei gleichzeitigem Erhitzen des zweiten Fußes,

Quetschverschließen des zweiten Fußes um die Zuleitung der zweiten aus Elektrode und Zuleitung bestehenden Baugruppe,

Anlegen von Vakuum an den ersten Fuß, um den erhitzten inneren Teil des zweiten Fußes gegen die zweite Elektrode zu ziehen,

Füllmaterial in die Hülle durch den ersten Fuß mit einem Druck einfüllen, der geringer ist als der Atmosphärendruck, Erhitzen des ersten Fußes und

Quetschverschließen des ersten Fußes um die Zuleitung der ersten aus Elektrode und Zuleitung bestehenden Baugruppe, woraufhin der Druck in der Umhüllung, der geringer als der Atmosphärendruck ist, den erhitzten inneren Teil des ersten Fußes gegen die erste Elektrode zieht.

Bei der Herstellung einer Bogenlampe für ßleichstrombetrieb ist die Anode länger als die Kathode und vorzugsweise die erste Elektrode, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingeschmolzen wird.

Nachfolgend wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbexspiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugs zeichen versehen. Im einzelnen zeigen:

Die Fig. 1 bis 5 die Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens

zum Herstellen einer Lampe in einer bevorzugten Ausfüh-' rungsform und

Fig. 6 eine Seitenansicht einer fertigen Lampe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.

In Fig. 1 ist mit 11 eine Hülle bezeichnet, die vorzugsweise aus Quarz oder einem anderen, geeigneten, glasartigen Material

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besteht und die einen ersten und einen zweiten länglichen, rohrförmigen Fuß 12 und 13 aufweist, die sich von einem Kolbenteil 14 erstrecken. Die Füße 12 und 13 und der Kolben 14 haben kreisförmigen Querschnitt und liegen längs der gleichen Achse.

Es ist eine Träger- und Behändlungskammer 16 vorhanden, die eine Öffnung 17 aufweist, in welche sich das Endstück des Fußes 12 dicht ansitzend erstreckt. Ferner weist die Kammer 16 einen Halter 18 für eine Elektroden-Baugruppe auf, welche das Zuleitungsende 19 einer Elektroden-Baugruppe hält, die aus einer länglichen Elektrode 21 und einer länglichen Zuleitung

22 besteht, die in einem Abstand von der Elektrode, aber in * der gleichen Achse wie diese, angeordnet ist, sowie einer Metallfolie 23, welche mit den benachbarten Endstücken der Elektrode 21 und der Zuleitung 22 durch Schweißen oder anders verbunden ist. Vorzugsweise besteht die Elektrode 21 aus Wolfram und die Zuleitung 22 sowie die Folie 23 aus Molybdän. Die Folie

23 kann ein abgeflachtes Endstück der Zuleitung 22 umfassen. Das freie Endstück der Elektrode 21 erstreckt sich bis zu einem gewünschten Ort innerhalb des Kolbenteiles 14 der Hülle 11.

An der Kammer 16 ist ein Austeiler 26 vorgesehen, um eine gewünschte Metallverbindung in die Hülle 14 zu leiten. Ein vereinfachter Weg, dieses durchzuführen, besteht darin, daß man ein Pellet aus Metalljodid oder einem anderen gewünschten Ma- f terial in den Austeiler 26 gibt und ein Ventil 27 dreht, wenn man das Pellet in die Umhüllung 14 befördern will. Argon oder ein anderes Inertgas wird an eine Gaseinlaßpforte 31 und Vakuum an eine Vakuumpforte 32 gelegt, wobei die zuletzt genannten Pforten selektiv mittels eines Zwei-Weg-Rotaryhahns 33 mit der Kammer 16 verbunden sind.

Eine Trägervorrichtung 36 dient dazu, den unteren Fuß 13 in die richtige Stellung zu bringen und ein Endstück 19' einer Elektroden-Baugruppe zu halten, welche aus einer länglichen Elektrode 21» und einer Zuleitung 22» besteht, die im Abstand

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voneinander angeordnet sind, jedoch in der gleichen Achse liegen, sowie einer Metallfolie 23', die durch Schweißen oder in anderer Weise mit den gegenseitig benachbarten Endstücken von Elektrode und Zuleitung verbunden ist. Die Vorrichtung 36 hat eine öffnung 37, durch die das Argon entweichen kann, wenn es durch die Hülle 11 geleitet wird. Das freie Endstück der Anode 21' erstreckt sich in den Kolbenteil 14 der Hülle 11 und befindet sich in einem geeigneten Abstand von dem Endstück der Kathode 21. Die dargestellte Lampe ist für Gleichstrombetrieb vorgesehen, die obere Elektrode 21 ist die verhältnismäßig schlanke Kathode, die eine verjüngte Spitze aufweist, während die untere Elektrode 21· die Anode ist, die relativ länger und dicker ausgebildet ist als die Kathode 21, da die Anode bei einer beträchtlich höheren Temperatur arbeitet als die Kathode.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind ein oder mehrere Brenner 41, 42 angeordnet, um den gesamten Quarzfuß 13 durch Erhitzen in einen plastischen Zustand zu überführen. Gleichzeitig wird der Hahn 33 in die dargestellte Position gebracht, so daß Argon oder ein anderes Inertgas durch die Hülle 11 strömen kann, um eine Oxidation der Elektroden-Baugruppe 20* zu vermeiden.

In den Fig. 2 bis 5 sind die Elektroden-Baugruppen 20 und 20' gegenüber der Darstellung in Fig. 1 um 90° gedreht, damit die Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens besser erläutert werden können. Wie in Fig. 2 gezeigt, drückt ein Paar von Klemmbacken 46 und 47 auf die gegenüberliegenden Seiten des Fußes 13 und schließt diesen über der Metallfolie 23* ab. Dies wird ein Quetschverschluß genannt. Unmittelbar nachdem der Quetschverschluß an dem Fuß 13 durchgeführt worden ist, wird der Hahn 33 gedreht, um die Vakuumpforte 32 mit der Hülle 11 zu verbinden, woraufhin das Vakuum den übrigen heißen Teil des Fußes 13 dicht gegen die Elektrode 21' zieht, wie dies durch die Pfeile 48 in Fig. 3 angedeutet ist. Auf diese Weise liegt der Fuß 13 eng gegen die Elektrode 21* an und vermei-

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det so jeden Raum in der Hülle 11, der entfernt von dem Kolbenteil 14 liegt und der relativ kälter als der heiße Kolbenteil 14 sein würde, wenn die Lampe in Betrieb ist, und in welchem sich das heiße gasförmige, metallische Arbeitsmaterial der Lampe kondensieren könnte und so unerwünschterweise den Druck und die Zusammensetzung der Lampenfüllung beeinflussen könnte. Dieser Vorteil wurde rasch und ohne Aufwand dadurch erreicht, daß man die Hülle unmittelbar nachdem der Quetschverschluß gemacht worden und während der Fuß noch heiß und in plastischem Zustand ist evakuierte. Dies ist dadurch ermöglicht worden, daß man an die Hülle ein Vakuum anlegen kann, sobald der Quetschverschluß gemacht worden ist.

Als nächstes wird, wie in Fig. 4 abgebildet, das Austeilerventil 27 so gedreht, daß ein Pellet von Metalljodid oder eines anderen gewünschten Materials in die Hülle 11 eingebracht werden kann, unmittelbar danach wird das Austeilerventil 27 geschlossen. Der Hahn 33 wird in die Stellung zurückgeführt, in der Argon in die Umhüllung eingeleitet wird, wobei das Argon einen gewünschten Druck hat, der geringer als der Atmosphärendruck ist, wenn die Lampe kalt ist, jedoch sehr viel höher als der Atmosphärendruck, wenn die Lampe während des Betriebes heiß wird. Der Kathodenfuß 12 der Lampe wird mittels der Brenner Ml und 42 erhitzt und dann, wie in Fig. 5 gezeigt, mittels der Backen 46 und 47 über der Metallfolie 23 ein QuetschVerschluß hergestellt. Da der gesamte Fuß 12 durch Erhitzen in einen plastischen Zustand gebracht worden ist, verursacht der innerhalb des Kolbens 14 vorhandene Druck, der geringer als der Atmosphärendruck ist, daß das innere Endstück des Fußes 12 dicht gegen die Kathode 21 gezogen wird und zwar über das ganze Stück bis zum Kolbenteil 14.

Die Lampe wird durch Abschneiden oder Abbrechen der Endstücke der Füße 12 und 13 jenseits der Quetschverschlüsse fertiggestellt, wobei die fertige Lampe das in Fig. 6 dargestellte Aussehen hat und die Lampe lediglich unter Anwendung der vorstehend beschriebenen, relativ wenigen einfachen Stufen kom-

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plett montiert und bearbeitet wurde, wobei nur zwei Einschmelzvorgänge erforderlich waren, anstelle der sechs, die nach dem US-Patent 3 305 289 durchgeführt werden mußten. Eine typische Lampe dieser Art hat ungefähr eine Länge von 2,5 bis 5 cm (ausgenommen die Zuleitungen) und etwa einen maximalen äußeren Durchmesser des Kolbens von 6 bis 13 mm.

Eine Bogenlampe für Wechselstrombetrieb hat zwei identische Elektroden der gleichen Länge, weshalb jede der beiden Elektroden zuerst eingeschmolzen werden kann. Im Falle einer Gleichstromlampe jedoch, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, in der die Anode 21' länger als die Kathode 21 ist, wird die Anode vorzugsweise zuerst eingeschmolzen, da durch das Anlegen eines Vakuums an die Hülle, wie in Fig. 3 dargestellt, der relativ längere Fußteil besser gegen die Elektrode 21' zu ziehen ist, als durch das Füllgas in der Hülle, das einen geringen als Atmosnärendruck hat, und welches einen Teil des kürzeren Fußes gegen die Kathode zieht, wie in Fig. 5 dargestellt.

Obwohl die Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Reihenfolge beschrieben worden sind, ist eine spezifische Reihenfolge für einige der Stufen nicht notwendig. Zwei Stufen jedoch müssen in bestimmter Reihenfolge ausgeführt werden und zwar das Herstellen des ersten Quetschverschlusses und dann das Anlegen eines Vakuums, um den Fuß gegen die Elektrode zu ziehen.

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Claims

Patentansprüche

erfahren zur Herstellung eines Verschlusses für eine elektrische Lampe, gekennzeichnet durch folgende Stufen:

a) Schaffen einer Lampenhülle (11) mit einem länglichen, rohrförmigen Fuß, der sich von einem Kolbenteil (IM) erstreckt,

b) axial in dem Fuß eine längliche Zuleitungs-Baugruppe anbringen,

c) Erhitzen des Fußes,

d) einen Teil des Fußes über der Zuleitungs-Baugruppe in

einem Bereich verschließen, der sich in einem Abstand von ä dem Kolbenteil befindet und

e) Anlegen eines Vakuums an die Hülle, während der Fuß heiß ist, wodurch der Fuß in einem Bereich zwischen dem Verschluß und dem Kolbenteil nach innen gegen die Zuleitungs-Baugruppe gezogen wird.

Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Schritt f), demzufolge ein Inertgas durch den Fuß in die Hjtllle (11) und wieder herausgeleitet wird, während der Fuß erhitzt wird und bevor ein Vakuum an die Hülle gelegt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- " zeichnet, daß die Zuleitungs-Baugruppe, welche eine längliche Elektrode an dem einen Endstück aufweist, in dem Fuß so angeordnet wird, daß sich eine Spitze der Elektrode in den Kolbenteil der Hülle (11) erstreckt, wobei die Stufe des Evakuierens der Hülle verursacht, daß der Fuß nach innen gegen einen Teil der Elektrode gezogen wird.

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Verfahren zur Montage und Behandlung einer Bogen-Entladungslampe, gekennzeichnet durch die Schritte:

eine Lampenhülle (11) schaffen, welche einen ersten (12) und einen zweiten (13) länglichen, rohrförmigen Fuß aufweist, die sich von einem Kolbenteil (14) nach auswärts erstrecken,

eine erste (20) und eine zweite (20¹) längliche, aus Elektrode und Zuleitung bestehende Baugruppe in dem genannten ersten und zweiten Fuß anordnen, so daß sich die Enden der Elektroden in den Kolbenteil erstrecken und sich dort in einem Abstand voneinander befinden, ein Inertgas durch den ersten Fuß (12), die Hülle (11) und den zweiten Fuß (13) leiten, während gleichzeitig der zweite Fuß im wesentlichen über seine gesamte Länge erhitzt wird,

einen Teil des zweiten Fußes (13) über der Zuleitung (22·) der zweiten aus Elektrode (21·) und Zuleitung (22·) bestehenden Baugruppe (2O')in einem Bereich verschließen, der einen Abstand von dem Kolbenteil (14) hat, Anliegen eines Vakuums an den ersten Fuß (12), während der zweite Fuß (13) heiß ist, wobei der zweite Fuß in dem Bereich zwischen dem genannten Verschluß und dem Kolbenteil nach innen gegen die zweite Elektrode (21·) gezogen wird,

Füllmaterial und Gas in die Hülle durch den ersten Fuß (12) mit einem Druck einführen, der geringer als der Atmosphärendruck ist,

Erhitzen des ersten Fußes (12) über im wesentlichen dessen gesamte Länge und

einen Teil des ersten Fußes (12) über der Zuleitung (22) der ersten aus Elektrode (21) und Zuleitung (22) bestehenden Baugruppe (20) in einem Bereich verschließen, der sich in einem Abstand von dem Kolbenteil (1*0 befindet, woraufhin der Druck in der Hülle (11), der geringer als der Atmosphärendruck ist, den ersten Fuß (12) in einem

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Bereich zwischen dem Verschluß des ersten Fußes und dem Kolbenteil nach innen gegen die erste Elektrode (21) zieht.

5. Verfahren nach Anspruch 4 für Lampen, die für Gleichstrombetrieb vorgesehen sind und bei denen die Anode länger als die Kathode ist, gekennzeichnet d u r c Ji die folgenden zusätzlichen Schritte: Verwenden einer aus Elektrode (21) und Zuleitung (22) bestehenden Baugruppe (20) der relativ kürzeren Kathode als erste aus Elektrode und Zuleitung bestehende Bau gruppe und Verwenden der aus Elektrode (21*) und Zuleitung (22^f) bestehenden Baugruppe (20¹) der relativ längeren Anode als zweite aus Elektrode und Zuleitung bestehende Baugruppe.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die aus Elektrode und Zuleitung bestehenden Baugruppen einen dünnen metallischen Folienteil (23 bzw. 23^f) aufweisen, der mit den gegenüberliegenden Endstücken der Elektrode und der Zuleitung verbunden ist und daß jedes Verschließen eines Fußes über einer Zuleitung als QuetschVerschluß eines Teiles des Fußes über der Metallfolie der aus Elektrode und Zuleitung bestehenden, in dem Fuß angeordneten Baugruppe ausgeführt wird.

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