EP0369370A2 - Verfahren zur Herstellung eines Lampengefässes - Google Patents

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EP0369370A2
EP0369370A2 EP89120989A EP89120989A EP0369370A2 EP 0369370 A2 EP0369370 A2 EP 0369370A2 EP 89120989 A EP89120989 A EP 89120989A EP 89120989 A EP89120989 A EP 89120989A EP 0369370 A2 EP0369370 A2 EP 0369370A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lamp vessel
blank
future
pinch
heated
Prior art date
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Application number
EP89120989A
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English (en)
French (fr)
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EP0369370A3 (de
EP0369370B1 (de
Inventor
Clemens Barthelmes
Axel Bunk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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Publication of EP0369370A2 publication Critical patent/EP0369370A2/de
Publication of EP0369370A3 publication Critical patent/EP0369370A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K3/00—Apparatus or processes adapted to the manufacture, installing, removal, or maintenance of incandescent lamps or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H01J9/245—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps
    • H01J9/247—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a lamp vessel with the features designated in the preamble of the main claim.
  • Such lamps are known from U.S. Patents 4,278,050, 4,658,177, 4,717,852 and 4,851,735.
  • a lamp vessel has been produced by pressing a pump tube onto the tapered end of a quartz glass or hard glass tube, squeezing the electrode system under argon purging on a crimping machine at the opposite end, and the blank thus formed on the rinsing pumping station through the pump tube with the filling substances ( mercury and iodide body) and the pump tube on the pump is pulled off briefly.
  • the pump tube attachment point of the lamp vessel now has some serious disadvantages. In the burning position, the pump tube is heated up strongly by the discharge arc.
  • the process for producing a lamp vessel is characterized according to the invention by the process steps listed in the main claim.
  • the further details for the manufacture of the lamp vessel result from the subclaims.
  • the optical distortions on the lamp vessel are avoided, which makes the lamp particularly suitable for use in high-quality reflector lamps.
  • lens-shaped lamp heads can be produced by using differently shaped form rollers in combination with the blow molding in order to achieve special optical effects.
  • the procedure described Particularly well suited for mechanized production so that, in addition to the qualitative advantages, a larger quantity can also be produced, and also cheaper.
  • the time-saving preforming of the squeeze or constriction accelerates the manufacturing process and reduces the rejects.
  • the manufacturing process is equally suitable for the production of discharge tubes without pumps, their possibly required envelope bulbs as well as for incandescent bulb bulbs.
  • the manufacturing process is particularly suitable for lamps with a single glass bulb (in particular made of quartz glass).
  • it is also particularly suitable for lamps which require solid and / or liquid filling components.
  • the manufacturing method is particularly suitable if the purity of the filling components and / or the lamp components is particularly important. This is particularly true for low wattage metal halide discharge lamps.
  • FIG. 1d The sequence of figures 1a to 1d shows the production of a tube piece closed on one side in accordance with the working step a) of the main claim.
  • a quartz glass tube 1 is set in rotation (A) and heated in the center by means of a flame 2 (FIG. 1a) until it can be pulled apart (C1, C2) (FIG. 1b).
  • C1, C2 C1
  • FIG. 1c the quartz tube 1 is closed in the middle by means of a rotating (B) shaping roller 4, and at the same time the area of the later tip is preformed.
  • FIG. 1c This creates two equal term, one-sided sealed pipe sections 5 (Fig. 1d), which are separated from each other after removal from the manufacturing device.
  • Fig. 1d In an alternative embodiment
  • the rotating (B) form roller 4 ' is provided on its circumference with three circumferential beads (instead of only one as in Fig. 1c), so that during the closing of the dome (through the central , highest bead) at the same time a rotationally symmetrical constriction 99 arises in the vicinity of the crest of each tube piece, which preforms the subsequent final constriction (see below).
  • a single piece of pipe 5 is inserted into a rotating (D) receptacle 6, which can optionally be connected to a vacuum VC or to an inert gas pressure p.
  • the closed end of the pipe section 5 is then heated by means of a flame 2 (Fig. 2a).
  • a vacuum VC can now be applied to the receptacle 6.
  • the flame 2 is turned off and two opposing mold jaws 7 enclose the heated end of the pipe section 5 while stopping the receptacle, the nitrogen overpressure p being simultaneously applied to the pipe section 5 at 2 bar (FIG. 2b) .
  • This process of blow molding creates the so-called blank 8 with a crest 9, a constriction 9a and a long collar 8a.
  • the area of the future lamp vessel 10 assumes an ellipsoidal shape corresponding to the mold jaws 7, as can best be seen in FIG. 2c, in which the blank 8 is shown in a top view.
  • a second possibility of producing the blank 8 ' is to heat a larger area at the closed end of the pipe section 5 with flames 2 (Fig. 2d).
  • the two opposing mold jaws 7 ' have, compared to the first possibility, an elongated base part which, when enclosing the pipe section and during molding, creates a cross-pressed area 9b with an oval cross-section (see FIG. 2f), which pre-forms the area of the pinch and one short collar 8'a at the open end of the blank 8 'leaves.
  • the initially rotationally symmetrical region of the future lamp vessel 10a or the constriction 99 (cf. FIG. 1f) is brought into its final, ellipsoidal shape (lamp vessel 10 and constriction 9a) with high accuracy.
  • This method step is also necessary in the case of a final spherical discharge vessel in order to achieve the required precision in determining the discharge volume.
  • the blank 8 can also be produced by first providing a quartz glass tube which is open on both sides with the aid of the shaping roller 4 and subsequent use of the blow molding with the shaping jaws 7, and finally with the future lamp vessel 10.
  • FIGS. 3a to 3d are used to consider the further workflow.
  • the blank 8 is fitted in a vertical position with the tip 9 facing downwards with an interchangeable holder 11, which in turn contains two electrode systems, each consisting of a power supply 12, a sealing film 13 and an electrode 14.
  • the receptacle 11 is provided on its lateral surface with resilient elements 11a known to the person skilled in the art (preferably three elements; only one is visible in FIG. 3). These are quasi supported on the inner wall of the blank 8 and thereby hold the interchangeable receptacle by themselves.
  • the defined position of the electrodes 14 within the future lamp vessel 10 is achieved by inserting the interchangeable receptacle 11 into the blank 8 by means of a stamp 11b the interchangeable holder is connected via an arm 11c until the stop is lowered (shown schematically).
  • This process is also well known to the person skilled in the construction of fixtures and is therefore not shown separately (FIG. 3a).
  • the correct spacing of the electrodes from one another can additionally be supported by a spacer 14a made of quartz glass or a similar material. This spacer (only shown in Fig. 3a) extends between the two electrode systems outside the interchangeable holder. During the squeezing process, this is also heated and squeezed and thus remains in the squeeze.
  • a flushing cannula 17 which extends into the lamp vessel 10 is guided through an axial bore 15 in the interchangeable receptacle 11 in a processing station 16 of the squeezing machine. It is used to heat the lamp vessel 10 to about 1000 ° C. while the lamp vessel 10 is heating up at the same time An inert gas flow of approximately 50 to approximately 300 l / h (depending on the vessel volume) is conducted for a period of approximately 6 seconds, with the aim of removing impurities within the lamp vessel 10 (FIG. 3b) In preparation for the subsequent work step, the lamp vessel 10 is now cooled to approximately 60 ° C. by means of blown air.
  • the blank 8 which is equipped with the interchangeable holder 11 and the electrode system and is annealed for cleaning, is then lowered in the processing station 16 onto the ring aperture 18, the flushing cannula 17 is removed, the flames 2 swivel away to the side and a filling funnel 19 is inserted through the bore 15 of the interchangeable holder 11 .
  • the required filling substances 20 are introduced through this. In the case of a metal halide high-pressure discharge lamp, this is a drop of mercury and an iodide pill (FIG. 3c).
  • the filling funnel 19 is extended and the irrigation cannula 17 is retracted. Flames 2 heat the blank 8 in the area of the sealing foils 13 to approximately 2200 ° C.
  • the future argon atmosphere in the lamp vessel 10 is maintained by the flushing cannula 17 and the dome 9 is cooled from below with liquid nitrogen (LN2), the ring aperture 18, which surrounds the lamp vessel 10 from below, the area of the dome 9 to be cooled from that separates the area to be heated in the vicinity of the sealing films 13 (Fig. 3d).
  • the irrigation cannula 17 is extended and the blank 8 is sealed in the area of the sealing films 13 by a pinch 21.
  • the protruding collar 8a (or 8'a) on the blank 8 (or 8 ') proves to be particularly advantageous because it protects the filling components and the foils during heating against contamination by the flames.
  • To the Crushing is used for known crimping jaws (two or four) (cf. the parallel application with the registration number (our file number VPA 88 P 5523 E)).
  • the filling substances 20 are partially evaporated by the lack of argon purging and by the glowing electrodes 14, and the pressure prevailing in the lamp vessel 10 increases.
  • the crimping jaws are provided with shaped jaw attachments corresponding to the final shape of the lamp vessel 10 (not shown).
  • the protruding collar is cut off.
  • this collar can advantageously be used during further assembly and therefore remains on the vessel.
  • Such a lamp vessel 10 for a metal halide high-pressure discharge lamp without an envelope bulb is in itself already operational.
  • the electrode system consisting of power supplies 12, electrodes 14 'and a melted in the pinch holder 14', inside the lamp vessel 10 'only with an incandescent filament 14 provided and the filling process (Fig. 3c) to be adapted to the requirements of a halogen incandescent lamp.
  • the filling methods of the filling gas described above can be successfully used for catalyst filling pressures up to approx. 1000 mbar. However, if filling pressures above 1000 mbar are desired, the required amount of the filling gas in question must be frozen out in the lamp vessel 10 before the squeezing process. Depending on the filling pressure, this can be done either by spraying the lamp vessel 10 with a frozen liquid gas (e.g. nitrogen) or by immersing it in the same. These methods are also generally known to the person skilled in the art and do not require any further explanations here.
  • a frozen liquid gas e.g. nitrogen
  • FIGS. 5a to 5c illustrate the manner in which a lamp vessel 10 for a metal halide high-pressure discharge lamp according to FIG. 4 is provided with an envelope bulb 22 if this is not to be operated without one.
  • the envelope bulb 22 is filled with an inert gas in the present example, similar to the lamp vessel 10. A detailed description of these working steps can be omitted here, since they are essentially the same as in the previously described manufacture of the lamp vessel 10.
  • FIG. 5a shows a lamp vessel 10 for a high-pressure metal halide discharge lamp on its Power supply lines 12 have been extended with a further pair of sealing foils 23 and with further power supply lines 24, the ends of which are clamped in a self-holding interchangeable receptacle 25.
  • the interchangeable receptacle 25 with the lamp vessel 10 equipped in this way is guided by means of a device at a precisely predetermined location into the envelope bulb 22 which was previously provided with a dome on one side.
  • the envelope piston 22 located in a holder 26 is heated in the region of the sealing foils 23 by means of the flames 2 and at the same time is flushed with the desired gas, for example nitrogen, through a flushing cannula 27.
  • the desired gas for example nitrogen
  • the envelope piston 22 is sealed in the heated area by means of the pinch jaws 28 (only partially visible) by means of a pinch 29 (FIG. 5b).
  • the result is a metal halide lamp 30 which has no disruptive pump tube either on the discharge vessel or on the envelope bulb 22.
  • the irrigation cannula 27 is pulled out of the lamp vessel 30 thus obtained, the lamp vessel 30 of the holder 26 and the interchangeable holder 25 are removed from the lamp vessel 30 and the protruding tube piece 22 'is separated (FIG. 5c).
  • the lamp vessel 10 ' In the case of a halogen incandescent lamp, the lamp vessel 10 'consists of tempered glass and the electrode system 12, 14' requires no sealing foils.
  • the lamp vessel can be enclosed by an envelope bulb 22 be, as shown in the example of Figure 6b, wherein the envelope piston 22 is equipped with a base 32 of the type E27.

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Abstract

Zur Herstellung eines pumprohrlosen Entladungsgefä­ßes (10) für eine Metallhalogenidhochdruckentla­dungslampe wird zunächst aus einem einseitig ge­schlossenen Quarzrohr mittels Formblasens ein Rohling hergestellt, dessen künftiges Entladungsge­fäß mit einer Kuppe (9) versehen und in seiner Gestalt voll ausgebildet ist. Anschließend wird eine mit den Elektrodensystemen (12, 13, 14) verse­hene, sich innerhalb des Rohlings selbst halternde Wechselaufnahme an eine vorbestimmte Position eingeführt. Es folgt ein Reinigungsspülvorgang mit Stickstoff, das Einbringen der Füllsubstanzen (20) sowie ein erneutes Aufheizen des Quetschungsbe­reichs bei gleichzeitiger Stickstoffspülung und Kühlung der Kuppe (9) des Rohlings mit flüssigem Stickstoff. Nach dem folgenden Verschließen des Lampengefäßes (10) durch eine Quetschung (21) wird das überstehende Quarzrohrstück abgetrennt. Das Entladungsgefäß (10) wird anschließend auf eine ähnliche Weise mit einem Hüllkolben versehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­lung eines Lampengefäßes mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs bezeichneten Merkmalen.
  • Derartige Lampen sind aus den US-PS 4 178 050, 4 658 177, 4 717 852 und 4 851 735 bekannt. Die Herstellung eines solchen Lampengefäßes erfolgte bislang, indem an das verjüngte Ende eines Quarz­glas- oder Hartglasrohres ein Pumprohr angesten­gelt, das Elektrodensystem unter Argonspülung auf einer Quetschmaschine am gegenüberliegenden Ende eingequetscht, der so entstandene Rohling auf dem Spül-Pumpstand durch das Pumprohr mit den Füllsub­stanzen (z.B. Quecksilber und Jodidkörper) versehen und das Pumprohr an der Pumpe kurz abgezogen wird. Die Pumprohransatzstelle des Lampengefäßes hat nun aber einige gravierende Nachteile. So wird in stehender Brennlage die Pumprohrstelle durch den Entladungsbogen stark aufgeheizt. Infolgedessen können Inhomogenitäten in der Wandstärkenvertei­lung aufgrund des hohen Betriebsdrucks bis zu ca. 50 bar zu Verformungen des Lampengefäßes führen. Im Extremfall kann die Ansatzstelle undicht werden oder das Lampengefäß kann explodieren. In hängender Brennlage wird die Cold-Spot-Temperatur des Bren­ners und damit die Farbdaten der Lampe von der Geometrie und Materialverteilung der Pumprohrab­ziehstelle bestimmt. Und letztlich führt die unter­schiedliche Materialverteilung in der Pumprohrab­ziehstelle zu optischen Verzerrungen, was insbe­ sondere den Betrieb der Lampen in hochwertigen Reflektorleuchten beeinträchtigt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die zuvor beschriebe­nen Nachteile durch ein anderes Herstellverfahren zu vermeiden.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Lampengefäßes ist erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch aufgeführten Verfahrensschritte gekennzeichnet. Die weiteren Details zur Herstellung des Lampengefäßes ergeben sich aus den Unteransprüchen. Durch das Verkuppen des Lampengefäßes, ohne daß ein Pumprohr an dieses angesetzt wird, ergibt sich eine im wesentlichen homogene Wanddickenverteilung. Verfor­mungen, wie Aufblasen des Lampengefäßes, das Ent­stehen von Löchern oder gar das Explodieren dessel­ben, treten jetzt nicht mehr auf. Das Entladungsvo­lumen wird durch die Verwendung von Formkörpern sehr exakt bestimmt, was für sehr kleine Entla­dungsvolumina (z.B. 0,01 cm³) von entscheidender Bedeutung ist. Ebenso ergibt sich aufgrund der gleichmäßigen Wanddicke des Lampengefäßes auch eine gleichmäßige Temperaturverteilung und damit eine definierte, jederzeit reproduzierbare Cold-Spot-­Temperatur, wodurch auch die Farbdaten der Lampe in engen Toleranzen gehalten werden können. Weiterhin werden die optischen Verzerrungen am Lampengefäß vermieden, wodurch die Lampe für den Betrieb in hochwertigen Reflektorleuchten besonders geeignet ist. Darüber hinaus lassen sich durch Verwendung unterschiedlich geformter Formrollen in Kombination mit dem Formblasen linsenartige Lampenkuppen her­stellen, um damit spezielle optische Effekte zu erreichen. Außerdem ist das beschriebene Verfahren für eine mechanisierte Fertigung besonders gut geeignet, so daß neben den qualitativen Vorteilen auch eine größere Quantität und zudem noch billiger gefertigt werden kann. Durch das zeitsparende Vorformen der Quetschung bzw. der Einschnürung wird der Herstellungsprozeß beschleunigt und der Aus­schuß gesenkt. Das Herstellverfahren ist zur pump­rohrlosen Herstellung von Entladungsgefäßen, deren evtl. erforderliche Hüllkolben sowie für Glühlam­penkolben gleichermaßen geeignet. Das Herstellver­fahren ist besonders gut für Lampen mit einem einzigen Glaskolben (insbesondere aus Quarzglas) geeignet. Weiterhin ist es auch besonders gut für Lampen geeignet, die feste und/oder flüssige Fül­lungsbestandteile benötigen. Insbesondere ist das Herstellverfahren geeignet, wenn es in besonderem Maße auf die Reinheit der Füllungsbestandteile und/oder der Lampenbauteile ankommt. Dies trifft insbesondere auf Metallhalogenidentladungslampen kleiner Leistung zu.
  • Das Herstellverfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand von sechs schematisch darge­stellten Figuren näher erläutert. Es werden in Fig. 1 bis 3 die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Entladungsgefäßes für eine Metallhalogenid­hochdruckentladungslampe beschrieben:
    • Figuren 1a bis 1d zeigen die Herstellung einseitig geschlossener Rohrstücke aus Quarzglas
    • Figuren 1e und f zeigen eine alternative Herstel­lungsmethode zu Figur 1c und 1d
    • Figuren 2a bis 2c zeigen die Herstellung des zukünftigen Lampengefäßes
    • Figuren 2d bis 2f zeigen eine alternative Herstel­lungsmethode zu Fig. 2a bis 2c
    • Figuren 3a bis 3d zeigen das Spülen, Füllen und Quetschen eines Rohlings
    • Figur 4 zeigt ein fertiges Entladungsgefäß im Schnitt
    • Figur 4a zeigt den Kolben einer Halogenglühlampe
    • Figuren 5a bis 5c zeigen das Einschmelzen des Entladungsgefäßes in einen Außenkolben
    • Figur 6a zeigt eine fertige Metallhalogenidhoch­druckentladungslampe mit Hüllkolben
    • Figur 6b zeigt eine fertige Halogenglühlampe mit Hüllkolben
  • In der Figurenfolge 1a bis 1d ist die Herstellung eines einseitig geschlossenen Rohrstücks entspre­chend dem Arbeitsgang a) des Hauptanspruchs darge­stellt. Hierzu wird ein Quarzglasrohr 1 in Rotation (A) versetzt und mittig mittels einer Flamme 2 so lange erwärmt (Fig. 1a), bis es sich auseinan­derziehen (C1, C2) läßt (Fig. 1b). In der Mitte der Verjüngung wird mittels einer rotierenden (B) Formrolle 4 das Quarzrohr 1 mittig verschlossen und gleichzeitig der Bereich der späteren Kuppe vorge­formt (Fig. 1c). Hierdurch entstehen zwei gleichar­ tige, einseitig verschlossene Rohrstücke 5 (Fig. 1d), die nach dem Entnehmen aus der Fertigungsvor­richtung voneinander getrennt werden. In einer alternativen Ausführung (Fig. 1e und f) ist die rotierende (B) Formrolle 4′ an ihrem Umfang mit drei umlaufenden Wülsten (anstatt nur einem wie in Fig. 1c) versehen, so daß während des Verschließens der Kuppe (durch den zentralen, höchsten Wulst) gleichzeitig in der Nähe der Kuppe jedes Rohrstücks eine rotationssymmetrische Einschnürung 99 ent­steht, die die spätere endgültige Einschnürung (s.u.) vorformt.
  • Wie in den Figuren 2 weiter dargestellt, wird ein einzelnes Rohrstück 5 in eine rotierende (D) Auf­nahme 6 eingesetzt, die wahlweise an ein Vakuum VC oder an Inertgas-Überdruck p angeschlossen werden kann. Das geschlossene Ende des Rohrstücks 5 wird dann mittels einer Flamme 2 erwärmt (Fig. 2a). Für ein eventuell erforderliches Vorformen des Rohr­stücks 5 kann jetzt ein Vakuum VC an die Aufnahme 6 gelegt werden. Nachdem das Quarzglas erweicht ist, wird die Flamme 2 abgestellt und zwei sich gegen­überliegende Formbacken 7 umschließen das erwärmte Ende des Rohrstücks 5 unter Abstoppen der Aufnahme, wobei gleichzeitig der Stickstoff-Überdruck p mit 2 bar an das Rohrstück 5 gelegt wird (Fig. 2b). Durch diesen Vorgang des Formblasens entsteht der sog. Rohling 8 mit einer Kuppe 9, einer Einschnü­rung 9a und einem langen Kragen 8a. Der Bereich des künftigen Lampengefäßes 10 nimmt dabei entsprechend den Formbacken 7 eine ellipsoidförmige Gestalt an, wie in der Figur 2c, in der der Rohling 8 in Drauf­sicht dargestellt ist, am besten erkennbar ist.
  • Eine zweite Möglichkeit der Herstellung des Roh­lings 8′ besteht darin, einen größeren Bereich am geschlossenen Ende des Rohrstücks 5 mit Flammen 2 zu erwärmen (Fig. 2d). Die zwei sich gegenüberlie­genden Formbacken 7′ weisen im Vergleich zur ersten Möglichkeit ein verlängertes Basisteil auf, das beim Umschließen des Rohrstücks und beim Formblasen einen quergedrückten Bereich 9b mit ovalem Quer­schnitt (vgl. Fig. 2f) schafft, der den Bereich der Quetschung vorformt und einen kurzen Kragen 8′a am offenen Ende des Rohlings 8′ beläßt. Gleichzeitig wird der zunächst rotationssymmetrische Bereich des zukünftigen Lampengefäßes 10a bzw. auch der Ein­schnürung 99 (vgl. Fig. 1f) in seine endgültige, ellipsoidförmige Gestalt (Lampengefäß 10 und Ein­schnürung 9a) mit hoher Exaktheit gebracht. Auch im Fall eines endgültigen kugelförmigen Entladungsge­fäßes ist dieser Verfahrensschritt notwendig, um die erforderliche Präzision bei der Bestimmung des Entladungsvolumens zu erreichen.
  • Die Herstellung des Rohlings 8 kann auch erfolgen, indem ein beidseitig offenes Quarzglasrohr unter Zuhilfenahme der Formrolle 4 und anschließender Anwendung des Formblasens mit den Formbacken 7 zunächst mit einer Kuppe 9 und letztlich mit dem zukünftigen Lampengefäß 10 versehen wird.
  • Zur Betrachtung des weiteren Arbeitsablaufs werden die Figuren 3a bis 3d herangezogen. Der Rohling 8 wird in senkrechter Position mit der Kuppe 9 nach unten mit einer Wechselaufnahme 11 bestückt, die wiederum zwei Elektrodensysteme enthält, die aus jeweils einer Stromzuführung 12, einer Dichtungsfo­lie 13 und einer Elektrode 14 besteht. Die Wechsel­ aufnahme 11 ist an ihrer Mantelfläche mit dem Fachmann bekannten federnden Elementen 11a (bevor­zugt drei Elemente; nur eines ist in Fig. 3 sicht­bar) versehen. Diese stützen sich quasi an der Innenwand des Rohlings 8 ab und haltern die Wech­selaufnahme 11 dadurch von selbst. Die definierte Position der Elektroden 14 innerhalb des zukünfti­gen Lampengefäßes 10 wird erreicht, indem zum Einführen der Wechselaufnahme 11 in den Rohling 8 ein Stempel 11b, der mit der Wechselaufnahme über einen Arm 11c verbunden ist, bis zu einem Anschlag abgesenkt wird (schematisch dargestellt). Auch dieser Vorgang ist dem Fachmann im Vorrichtungsbau hinreichend bekannt und deshalb nicht gesondert dargestellt (Fig. 3a). Der korrekte Abstand der Elektroden zueinander kann zusätzlich durch einen Abstandshalter 14a aus Quarzglas oder einen ähnli­chen Werkstoff unterstützt werden. Dieser Abstands­halter (nur in Fig. 3a dargestellt) erstreckt sich zwischen den beiden Elektrodensystemen außerhalb der Wechselaufnahme. Beim Quetschvorgang wird dieser mit erwärmt und eingequetscht und verbleibt somit in der Quetschung.
  • Durch eine in der Wechselaufnahme 11 vorhandene axiale Bohrung 15 wird in einer Bearbeitungsstation 16 der Quetschmaschine eine bis in das Lampengefäß 10 rei(chende Spülkanüle 17 geführt. Durch sie wird bei gleichzeitigem Aufheizen des Lampengefäßes 10 mittels der Flammen 2 auf ca. 1000 °C während ca. 6 s Dauer ein Inertgasstrom von ca. 50 bis ca. 300 l/h (abhängig vom Gefäßvolumen) geleitet. Hiermit sollen Verunreinigungen innerhalb des Lampengefäßes 10 beseitigt werden (Fig. 3b). Zur Vorbereitung auf den nachfolgenden Arbeitsgang wird das Lampengefäß 10 jetzt mittels Blasluft auf ca. 60 °C abgekühlt.
  • Der mit der Wechselaufnahme 11 und dem Elektroden­system bestückte und reinigungsgeglühte Rohling 8 wird anschließend in der Bearbeitungsstation 16 auf die Ringblende 18 abgesenkt, die Spülkanüle 17 wird entnommen, die Flammen 2 schwenken seitlich weg und durch die Bohrung 15 der Wechselaufnahme 11 wird ein Fülltrichter 19 eingefahren. Durch diesen werden die erforderlichen Füllsubstanzen 20 einge­bracht. Im Fall einer Metallhalogenidhochdruckent­ladungslampe ist das ein Quecksilbertropfen und eine Jodidpille (Fig. 3c).
  • Abschließend wird der Fülltrichter 19 aus- und die Spülkanüle 17 wieder eingefahren. Flammen 2 erwär­men den Rohling 8 im Bereich der Dichtungsfolien 13 auf ca. 2200 °C. Gleichzeitig wird durch die Spül­kanüle 17 die künftige Argonatmosphäre im Lampenge­fäß 10 aufrechterhalten und die Kuppe 9 von unten mit flüssigem Stickstoff (LN₂) gekühlt, wobei die Ringblende 18, die das Lampengefäß 10 von unten her umgibt, den zu kühlenden Bereich der Kuppe 9 von dem aufzuheizenden Bereich in der Nähe der Dich­tungsfolien 13 trennt (Fig. 3d). Nachdem die ange­strebte Temperatur erreicht ist, wird die Spülkanü­le 17 ausgefahren und der Rohling 8 im Bereich der Dichtungsfolien 13 durch eine Quetschung 21 abge­dichtet. Hierbei erweist sich der überstehende Kragen 8a (bzw. 8′a) am Rohling 8 (bzw. 8′) von besonderem Vorteil, weil er die Füllungsbestandtei­le und die Folien während des Aufheizens gegen Verunreinigungen durch die Flammen schützt. Zum Quetschen werden an sich bekannte Quetschbacken (zwei oder vier) verwendet (vgl. hierzu die Paral­lelanmeldung mit der Anmelde-Nr      (unser Aktenzeichen VPA 88 P 5523 E)). Nach dem Abdichten durch die Quetschung 21 werden die Füllsubstanzen 20 durch die fehlende Argonspülung und durch die glühenden Elektroden 14 teilweise verdampft und der im Lampengefäß 10 herrschende Druck erhöht sich. Um eine Deformierung des Lampengefäßes 10 (Fig. 4) durch nachträgliches Aufblasen zu verhindern, sind die Quetschbacken mit Formbackenaufsätzen entspre­chend der endgültigen Form des Lampengefäßes 10 versehen (nicht dargestellt).
  • Schließlich wird der überstehende Kragen abge­trennt. Für einige Lampentypen ist dieser Kragen jedoch vorteilhaft bei der weiteren Montage ver­wendbar und verbleibt daher am Gefäß.
  • Ein solches Lampengefäß 10 für eine Metallhaloge­nidhochdruckentladungslampe ohne Hüllkolben ist an sich bereits betriebsfähig. Für die Herstellung einer Halogenglühlampe ohne Hüllkolben (Fig. 4a) gelten im wesentlichen die gleichen Arbeitsgänge, wobei das Elektrodensystem, bestehend aus Stromzu­führungen 12, Elektroden 14′ und einem in der Quetschung eingeschmolzenen Wendelhalter 14˝, innerhalb des Lampengefäßes 10′ lediglich mit einer Glühwendel 14 versehen und der Füllvorgang (Fig. 3c) an die Erfordernisse einer Halogenglühlampe anzupassen ist.
  • Des weiteren gibt es aber auch Lampengefäße, bei denen anstelle einer Argonfüllung ein teures Edel­gas, z.B. Xenon, oder ein Füllgas mit radioaktiven Beimengungen gewünscht wird. In diesem Fall wird man die Reinigungsspülung (Fig. 3b) sowie während der auf den Quetschvorgang vorbereitenden Spülung zweckmäßigerweise mit einem billigeren Inertgas vornehmen und erst unmittelbar vor dem Quetschen auf das eigentlich gewünschte Füllgas umstellen.
  • Die zuvor beschriebenen Füllverfahren des Füllgases können erfolgreich für Katlfülldrucke bis zu ca. 1000 mbar angewendet werden. Sind jedoch Fülldrucke oberhalb 1000 mbar gewünscht, muß vor dem Quetsch­vorgang die erforderliche Menge des betreffenden Füllgases im Lampengefäß 10 ausgefroren werden. Das kann - abhängig vom Fülldruck - entweder durch Ansprühen des Lampengefäßes 10 mit einem tiefge­kühlten Flüssiggas (z.B. Stickstoff) oder durch Eintauchen in dasselbe erfolgen. Auch diese Verfah­ren sind dem Fachmann allgemein bekannt und benöti­gen hier keiner weiteren Ausführungen.
  • In den Figuren 5a bis 5c wird veranschaulicht, auf welche Weise ein Lampengefäß 10 für eine Metallha­logenidhochdruckentladungslampe entsprechend der Figur 4 mit einem Hüllkolben 22 versehen wird, falls dieses nicht ohne einen solchen betrieben werden soll. Der Hüllkolben 22 ist im vorliegenden Beispiel, ähnlich wie das Lampengefäß 10 mit einem Inertgas gefüllt. Auf eine detaillierte Beschrei­bung für diese Arbeitsschritte kann hier verzichtet werden, da diese im wesentlichen die gleichen wie bei der zuvor beschriebenen Herstellung des Lampen­gefäßes 10 sind.
  • In der Figur 5a ist ein Lampengefäß 10 für eine Metallhalogenidhochdruckentladungslampe an seinen Stromzuführungen 12 mit einem weiteren Paar von Dichtungsfolien 23 sowie mit weiteren Stromzufüh­rungen 24 verlängert worden, deren Enden in einer selbsthalternden Wechselaufnahme 25 klemmend gehal­tert sind. Die Wechselaufnahme 25 mit dem solcher­maßen bestückten Lampengefäß 10 wird mittels einer Vorrichtung an genau vorherbestimmter Stelle in den zuvor einseitig mit einer Kuppe versehenen Hüllkol­ben 22 geführt. Mittels der Flammen 2 wird der in einer Halterung 26 befindliche Hüllkolben 22 im Bereich der Dichtungsfolien 23 erwärmt und gleich­zeitig durch eine Spülkanüle 27 mit dem gewünschten Gas, z.B. Stickstoff, gespült.
  • Anschließend wird der Hüllkolben 22 im erwärmten Bereich mittels der Quetschbacken 28 (nur teilweise sichtbar) durch eine Quetschung 29 abgedichtet (Fig. 5b). Es entsteht eine Metallhalogenidlampe 30, die weder am Entladungsgefäß noch am Hüllkolben 22 ein störendes Pumprohr aufweist. Schließlich wird aus dem so erhaltenen Lampengefäß 30 die Spülkanüle 27 herausgezogen, das Lampengefäß 30 der Halterung 26 und die Wechselaufnahme 25 dem Lampen­gefäß 30 entnommen und das überstehende Rohrstück 22′ abgetrennt (Fig. 5c).
  • Das so erhaltene Lampengefäß 30, im beschriebenen Beispiel mit einem Entladungsgefäß 10 mit Metallha­logenidfüllung 20, ist in der Figur 6a mit einem Sockel 31 vom Typ G12 versehen.
  • Im Fall einer Halogenglühlampe besteht das Lampen­gefäß 10′ aus Hartglas und das Elektrodensystem 12, 14′ benötigt keine Dichtungsfolien. Auch hier kann das Lampengefäß von einem Hüllkolben 22 umschlossen sein, wie im Beispiel der Figur 6b dargestellt, wobei der Hüllkolben 22 mit einem Sockel 32 vom Typ E27 bestückt ist.

Claims (24)

1. Verfahren zur Herstellung eines Lampengefäßes (10), das mittels einer einzigen Quetschung (21) abgedichtet ist und das auf der der Quetschung (21) abgewandten Seite im wesentlichen die Gestalt einer Kuppe (9) aufweist, wobei durch die Quetschung (21) ein Elektrodensystem gasdicht geführt ist, das zumindest zwei voneinander elektrisch-isolierte Stromzuführungen (12) sowie damit verbundene und innerhalb des Lampengefäßes (10) angeordnete Elek­troden (14) aufweist, gekennzeichnet durch den Ablauf folgender Arbeitsschritte:
a) Herstellen eines einseitig geschlossenen Rohr­stückes (5) aus Glas mittels einer Formrolle (4)
b) Herstellen eines Rohlings (8), wobei mittels Formblasens die endgültige Form des zukünftigen Lampengefäßes (10) entsteht
c) Einführen einer das Elektrodensystem (12, 13, 14) halternden Wechselaufnahme (11) durch das offene Ende des Rohlings (8) an eine vorbestimm­te Stelle
d) Reinigungsspülen des Lampengefäßes (10)
e) Einbringen der dosierten Mengen der Füllsubstan­zen (20)
f) Herstellen des Lampengefäßes (10), indem das noch offene Ende des Rohlings (8) durch eine Quetschung abgedichtet wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß zur Herstellung des einseitig geschlosse­nen Rohrstücks (5) ein beidseitig offenes Glasrohr (1) mittig erwärmt und mittels einer symmetrischen Formrolle (4) an der erwärmten Stelle verschlossen und vorgeformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß zum Formblasen des zukünftigen Lampengefä­ßes (10) das verschlossene Ende des Rohrstücks (5) erwärmt, das erwärmte Ende von Formbacken (7) umschlossen und an das offene Ende des Rohrstückes (5) wahlweise ein Vakuum (VC) oder ein Stickstoff­überdruck (pN₂) gelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Wechselaufnahme (11) an ihrer Mantel­fläche mit elastischen Elementen versehen ist, die an der Innenwand des Rohlings (8) klemmend anlie­gen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Einführen der Wechselaufnahme (11) in den Rohling (8) mittels eines Stempels erfolgt, der mit einem Anschlag versehen ist, wodurch die Elektroden (14) innerhalb des Lampenge­fäßes (10) ihre definierte Position einnehmen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Elektroden (14) zueinander ggf. mittels eines in der Quetschung (21) verbleibenden Abstandshalters aus Glas fixiert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Reinigungsspülen eine Spülkanüle (17) durch eine Bohrung (15) in der Wechselaufnahme (11) bis in das zukünftige Lampengefäß (10) geführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Reinigungsspülen während ca. 6 s mit einem Inertgasstrom von ca. 50 l/h bis ca. 300 l/h erfolgt, wobei das künftige Lampengefäß (10) auf ca. 1000 °C erwärmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß zum Einbringen der Füllsubstanzen (20) ein Fülltrichter (19) durch eine Bohrung (15) in der Wechselaufnahme (11) bis in das zukünftige Lampen­gefäß (10) geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Quetschung (21) das zukünftige Lampengefäß (10) von einem Edelgasstrom durchflossen wird, wobei gleichzeitig der Bereich der zukünftigen Quetschung (21) mittels der Flammen (2) erwärmt und der Bereich der Kuppe (9) mittels flüssigem Stickstoff (LN₂) gekühlt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß der erwärmte Bereich der zukünftigen Quetschung (21) und der gekühlte Bereich der Kuppe (9) durch eine an der Kuppe (9) anliegende Ring­blende (18) voneinander getrennt sind.
12. Verfahren nach Anspruch 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Quetschung (21) die Spülkanüle (17) aus dem Rohling (8) zu­rückgezogen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ggf. unmittelbar nach dem Quetschvorgang die Quetschung (21) mittels Preßluft gekühlt werden kann.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprü­che 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Lampengefäß (10) innerhalb eines gasgefüllten Hüllkolbens (22) montiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß zur Herstellung des Hüllkolbens (22) die Arbeitsgänge entsprechend der Ansprüche 1a, 1b, 2 und 3 sinngemäß angewendet werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß zum Einführen des Lampengefäßes (10) in den Hüllkolben (22) dieses mit jeweils einem weiteren Paar von Dichtungsfolien (23) und Stromzuführungen (24) versehen in eine Wechselauf­nahme (25) gesteckt wird und die Arbeitsgänge entsprechend der Ansprüche 1c, 4 und 5 sinngemäß angewendet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß zum Verschließen des Hüllkolbens (22) dieser mit Inertgas gespült wird, wobei die Arbeitsgänge entsprechend der Ansprüche 1f, 10 und 12 ohne eine Kühlung der Kuppe des Hüllkolbens (22) sinngemäß angewendet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß das überstehende Rohr (22′) des Hüllkolbens (22) abgetrennt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Hüllkolben (22) mit einem Sockel (31, 33) versehen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß als zusätzlicher Arbeitsschritt g) nach dem Quetschen das noch überstehende Rohrstück (5) abgetrennt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­net, daß die Formrolle entlang ihres Umfangs derart geformt ist, daß eine Einschnürung in der Nähe des geschlossenen Endes des Rohrstücks (5) ent­steht.
22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß das Rohrstück aus Quarzglas besteht und das Elektrodensystem Dichtungsfolien umfaßt, die die Stromzuführungen mit den Elektroden verbinden.
23. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­net, daß ein erweiterter Bereich am verschlossenen Ende des Rohrstücks erwärmt wird, der erwärmte Bereich von Formbacken mit einem verlängerten Basisteil umschlossen wird, um das zukünftige Lampengefäß (10) mit einer Einschnürung und daran anschließend mit einem quergedrückten Bereich zu versehen, der für die zukünftige Quetschung vorge­formt ist.
24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der Rohling am offenen Ende einen überste­henden Kragen aufweist.
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