DE2709789C3

DE2709789C3 - Verfahren zum Herstellen einer Niederdruckgasentladungslampe

Info

Publication number: DE2709789C3
Application number: DE2709789A
Authority: DE
Inventors: Johannes Van Esdonk; Jan Hasker; Johannes Cornelis Gerardus Vervest
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1977-03-07
Publication date: 1980-03-13
Also published as: CA1067564A; DE2709789B2; FR2344952B1; IN146750B; BE852539A; DD129016A5; FR2344952A1; US4101185A; JPS52113581A; GB1527583A; NL7602824A; HU177712B; DE2709789A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Niederdruckgasentladungslampe mit einem rohrförmigen Entladungskolben, in den ein Körper aus Feststoff mit einer lockeren, für die Gasentladung durchlässigen Struktur in Form drahtförmiger Elemente eingebracht wird.

Wie in der DE-OS 25 29 005 beschrieben ist, läßt sich die Lichtausbeute pro Einheit dts Lampenvolumens von ί Niederdruckgasentladungslampen, insbesondere von Niederdrucknatrium- und Niederdruckquecksiiberdampfentladungslampen, bei hoher Systemausbeute durch Anordnen eines Körpers aus Feststoff mit einer für die Gasentladung durchlässigen Struktur im

ίο Entiadungsraum zwischen den Elektroden vergrößern. Unter Systemausbeute sei hier die Ausbeute in Lumen pro Watt für die Kombination der Lampe und des notwendigen Vorschaltgerät^ verstanden. Eine Bedingung für die hohe Lichtausbeute derartiger Lampen ist,

daß der erwähnte Körper über den ganzen Entladungsranm locker verteilt ist Zur Verwirklichung einer hohen Lichtausbeute muß die Materialmenge pro Volumeneinheit bestimmte Bedingungen erfüllen. Ist die Packung des Körpers zu dicht kann sich keine stabile Entladung aufbauen. Bei zu lockerer Struktur des Körpers tritt dagegen kein nennenswerter Effekt auf. Das Einbringen eines solchen Körpers in den Entladungskolben ist schwierig. Die drahtförmigen Elemente dieses Körpers sind nämlich im allgemeinen unsteif und leicht

2^r> verformbar, so daß leicht stellenweise Verdichtungen und Inhomogenitäten in der Struktur entstehen können, wodurch sich die Gefahr einer ungleichmäßigen TempenUurverteilung über die Kolbenwand vergrößert Eine derartige ungleichmäßige Temperaturvertei-

jo lung verursacht bei Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen mit einer Leuchtstoffschicht Quecksilberablagerungen an den kälteren Stellen des Leuchtstoffes und bei Niederdrucknatriumdampfentladungslampen die Bildung von Natriumspiegeln an kälteren Stellen.

J5 In der FR-PS 9 06 948 ist eine Lampe beschrieben, deren Entladungskolben mit Glaswolle versehen ist, indem der Glaswolle vor dem Einführen in den Lampenkolben eine dauerhafte Form loser Knäule oder Pfropfen gegeben wird. In solchen Knäulen oder

■»ο Pfropfen ist aber die Struktur nicht locker genug und außerdem inhomogen, während zwischen den einzelnen Pfropfen oder Knäulen zu große Zwischenräume entstehen, in denen sich keine Glaswolle befindet. Dies verhindert einen gleichmäßigen und stabilen Entladungsraum.

Bei einem aus der DE-OS 19 13 417 bekannten Verfahren zum Füllen einer Blitzlampe mit Folienschnitzel werden diese einzeln mit einem Luftstrom gegen die Wände zweier Kammern geschleudert, wobei

51t sie durch den Anprall mehrfach abgeknickt werden. Die so in sich verknäuiten einzelnen Folienschnitzel werden dann in den Blitzlampenkolben eingeblasen. Eine Verwirbelung der einzelnen drahtförmigen Elemente vor Eintritt in den Lampenkolben erfolgt hierbei nicht.

Ähnliches gilt für das aus der DE-AS 10 03 589 bekannte Füllverfahren für Blitzlichtlampen. Auch hierbei werden die einzelnen Folienschnitzel nacheinander in den Kolben geleitet, wo sie mit Hilfe eines Luftstromes über den gesamten Kolben verteilt werden.

Eine Verwirbelung der einzelnen drahtförmigen Elemente vor Eintritt in den Kolben findet auch hier nicht statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Niederdruckgasentla-

h5 dungslampen zu schaffen, bei dem die drahtförmigen Elemente so in den Entladungsraum eingebracht werden, daß sie gleichmäßig über das Volumen des Entladungsraunies verteilt sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die drahtförmigen Elemente in einem mit dem Entladungskolben in Verbindung stehenden trichterförmigen Raum hergestellt und mit Hilfe eines Gasstromes in einer Wirbelbewegung locker zusammengefügt und dann kontinuierlich in den Entladuugskolben hineingesogen werden.

Infolge der Wirbelbewegung in dem mit dem beidseitig offenen Kolben in Verbindung stehenden trichterförmigen Raum, welche sich zum Trichterausgang hin verstärkt, greifen die einzelnen drahtförmigen Elemente gut ineinander, so daß sich ein lockerer Zusammhalt ergibt. Die optimale Dichte des lockeren Gefüges ist am Ende des trichterförmigen Raumes erreicht, worauf dieses Gefüge kontinuierlich so lange in den Entladungskolben hineingesogen wird, bis er vollständig gefüllt ist Durch Regelung der Saugkraft kann die Verdichtung der drahtförmigen Elemente und somit die lockere Struktur des Körpers im Kolben beeinflußt werden. Auf diese Weise erhält man eine Lampe, in der sich ein Körper mit lockerer und gleichmäßig über den gesamten Kolbenraum verteilter Struktur befindet, der seine Form auch während der späteren Benutzung praktisch nicht ändert d. h. die Struktur fällt später nicht zusammen.

Die Größe des Trichterwinkels soll sorgfältig gewählt werden. Vorzugsweise geht der Saugstrom durch einen trichterförmigen Raum mit einem Trichterwinkel kleiner als 90°. Je kleiner der Durchmesser der drahtförmigen Elemente ist, umso spitzer wird der Trichterwinkel gewählt und hat der Füllprozeß einen besseren Verlauf. Zweckmäßigerweise beträgt der Trichterwinkel 15 bis 25°.

Es ist vorteilhaft, den trichterförmigen Raum an der weiten Seite während der Wirbelbewegung nahezu zu schließen. Dabei werden unerwünschte Luftströmungen vermieden.

Die drahtförmigen Elemente können durch derartiges stellenweises Erhitzen eines schnell um seine Längsachse drehenden Glasstabes an der Unterseite hergestellt werden, daß die drahtförmigen Elemente an einer Stelle vom Stab abgeschleudert werden.

Das Erhitzen der Unterseite des Glasstabes erfolgt mit Hilfe einer spitzen Flamme, die unter einem Winkel von 30 bis 70° auf die Unterseite des Glasstabes gerichtet wird. Das Wegschleudern der drahtförmigen Elemente an einer Stelle wird durch die Drehgeschwindigkeit des Glasstabes, den Winkel zwischen der spitzen Flamme und dem Glasstab und den Durchmesser des Glasstabes beeinflußt Geeignete Werte für die Drehgeschwindigkeit liegen zwischen 1000 U/min und 5000 U/min und für den Durchmesser des Glasstabes zwischen 1 und 10 mm. Das gleichzeitige Wegschleudern an einer Stelle ist eine Bedingung für die Bildung des gewünschten Körpers mit lockerer Struktur.

Die vom Glasstab herausgeschleuderten drahtförmigen Elemente haben vorzugsweise eine Dicke unter 100 μηι.

Ein anders geeignetes Verfahren zum Herstellen drahtförmijier Elemente aus Glas ist das Herausschleudern aus einem mit einer.. Loch versehenen, sich schnell drehenden und mit geschmolzenem Glas gefüllten Tiegel. Auch bei diesem Verfahren bilden sich nur wenig Knäule in der Wolle. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Dicke der herausgeschleuderten Drähte eine äußerst geringe Streuung aufweist. Der Tiegel kann aus Metall bestehen und induktiv erhitzt werden.

Es ist vorteilhaft wenn die drahtförmigen Elemente nahe dem Rand an der weiten Seite des trichterförmigen Raumes hergestellt werden. Der Prozeß, bei dem der Zusammenhang und die Verdichtung der drahtför-

ί migen Elemente erreicht wird, verläuft dabei äußerst gleichmäßig.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform eines Verfahrens, bei

lu dem zum Herstellen drahtförmiger Elemente aus Glas ein Glasstab benutzt wird,

F i g. 2 eine Ausführungsform, bei der zum Herausschleudern der Elemente ein mit geschmolzenem Glas gefüllter Tiegel benutzt wird.

i"> In Fig. 1 ist der mit Glaswolle zu füllende rohrförmige Lampenkolben mit 1 bezeichnet Im trichterförmigen Raum 2 ist an der weiten Stelle ein um seine Längsachse drehbarer Glasstab 3 angeordnet Die Unterseite dieses Stabes wird mit Hilfe eines feinen Brenners 4 mit spitzer Flamme erhitzt Der Abstand von der Brennerdüse zur Unterseite des Stabes 3 beträgt ungefähr 7 cm, und der Brennerwinkel α zwischen dem Brenner 4 und dem Stab 3 liegt zwischen etwa 40 und 60°. Bei Verwendung eines Glasstabes mit der

r> Zusammensetzung (Gew.%) 68,7% SiO₂, 2,9% B₂O₃, 9,0% Na₂O, 10,8% KrO, 7,0% BaO, 1,5% Al₂O₃ und 0,1 % SrO, mit einer Dicke von 3 mm ist die Speisung des Brenners mit Gas und Sauerstoff bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 3000 Umdrehungen pro Minute

jo und einer Vorschubgeschwindigkeit des Stabes in Richtung auf die Längsachse 2 cm pro Minute derart geregelt daß die Dicke der drahtförmigen Elemente des erwähnten Glases 20 μπι ist Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Stabes vermindert wird, verdicken

)> sich die drahtförmigen Elemente. Bei ungefähr 2000 Umdrehungen pro Minute beträgt die Dicke etwa 50 μπι. Aus dem erwähnten Glas entstehen nach dem Herausschleudern drahtförmige Elemente mit einer mittleren Länge von ungefähr 6 cm. Die Elemente bekommen im Teil 5 des Trichters in einer Wirbelbewegung Zusammenhang zu einer Struktur von Glaswolle, die sich allmählich verdichtet und anschließend vom Gasstrom 6 in den rohrförmigen Lampenkolben 1 hineingesogen wird. Der erwähnte Prozess verläuft

•15 einwandfrei, wenn der Trichterwinkel φ gleich 20" und der Trichter an der Oberseite durch eine Platte 7 zur Vermeidung unerwünschter Luftströmungen nahezu abgeschlossen ist. Der Durchmesser der weiten Seite , des Trichters beträgt bei einem Trichterwinkel von 20°

5u und einer Trichterhöhe von 90 cm etwa 40 cm. Um zu vermeiden, daß die Glaswolle durch die Saugkraft des Gasstromes durch den Lampenkolben hindurchschießt ist im Lampenkolben 1 ein Sieb 8 angeordnet Um mehrere Lampenkolben gut reprodizierbar füllen zu können, wird stets pro Lampenkolben nach einem festen Zeitintervall, dessen Länge von der in den Lampenkolben einzuführenden Glaswollmenge abhängig ist, der Brenner ausgeschaltet und der Vorschub des Stabes gestoppt

Auf diese Weise wurden rohrförmige Entladungslampen mit einer Länge von ungefähr 55 cm und einem Durchmesser von 38 cm hergestellt, in denen je 140 mg Glaswolle mit oben erwähnter Zusammensetzung angebracht ist, wobei die Drahtdicke etwa 35 μίτι betrug. Die Ausbeute dieser Lampen, deren Innenwand mit einer Leuchtstoffschicht aus mit Mangan oder Antimon aktiviertem Kalziumhalophosphat bedeckt war. betruE 75 Im/W bei einer Leistune von 40 W.

In Fig. 2 ist der rohrförmige Lampenkolben mit 11 und der Trichter mit 12 bezeichnet. Zum Herstellen drahtförmiger Elemente aus Glas wird ein mit geschmolzenem Glas 14 gefüllter Quarztiegel 13 benutzt. Das Glas hat eine Zusammensetzung von 68,7% SiO₂, 2,9% B₂O₃, 9,0% Na₂O, 10,8% K₂O, 7,0<>/Ό BaO, 1,5% AI₂O und 0,1 % SrO (Gew.%).

Der Tiegel 13 wird mittels einer Spule induktiv erhitzt Durch Drehung des Tiegels mit einer L hungsgeschwindigkeit von 4000 Umdrehunge Minute werden drahtförmige Elemente von 20 μ einem rohrförmigen Kanal 16 mit einer Läng 5 mm und einem Durchmesser von 0,4 mm erhalte Trichter ist an der Oberseite wiederum mit Deckel 17 nahezu abgeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Niederdruckgasentladungslampe mit einem rohrförmigen Entladungskolben, in den ein Körper aus Feststoff mit einer lockeren, für die Gasentladung durchlässigen Struktur in Form drahtförmiger Elemente eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmigen Elemente in einem mit dem Entladungskolben in Verbindung stehenden trichterförmigen Raum hergestellt und mit Hilfe eines Gasstromes in einer Wirbelbewegung locker zusammengefügt und dann kontinuierlich in den Entladungskolben hineingesogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugstrom durch einen trichterförmigen Raum mit einem Trichterwinkel kleiner als 90° geht

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trichterwinkel 15 bis 25° beträgt

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der trichterförmige Raum an der weiten Seite während der Wirbelbewegung nahezu geschlossen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmigen Elemente durch derartiges stellenweises Erhitzen eines schnell um seine Längsachse drehenden Glasstabes an der Unterseite hergestellt werden, daß die drahtförmigen Elemente an einer Stelle vom Stab abgeschleudert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Glasstabes erhitzt wird mit Hilfe einer spitzen Flamme, die unter einem Winkel von 30 bis 70° auf die Unterseite des Glasstabes gerichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erhitzern die Drehgeschwindigkeit des Slabes zwischen 1000 und 5000 Umdrehungen pro Minute liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Stabes zwischen 1 und 10 mm liegt

9. Verfahren nach Anspruch 5,6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Glasstab herausgeschleuderten drahtförmigen Elemente eine Dicke unter 100 μπι haben.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmigen Elemente aus Glas durch Herausschleudern aus einem mit einem Loch versehenen, schnell drehenden und mit geschmolzenem Glas gefüllten Tiegel hergestellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel aus Metall besteht und induktiv erhitzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drahtförmigen Elemente nahe dem Rand der weiten Seite des trichterförmigen Raums hergestellt werden.