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Dokumentenidentifikation DE3851030T2 22.12.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0312021
Titel Herstellungsverfahren für Entladungslampen mit verdampftem Metall und Gerät dafür.
Anmelder Stanley Electric Co. Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ose, Akira, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, JP;
Omori, Shinya, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, JP;
Tsurumaru, Akihiko, Tokyo-to, JP
Vertreter Twelmeier, U., Dipl.-Phys.; Jendryssek-Neumann, D., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 75172 Pforzheim
DE-Aktenzeichen 3851030
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 12.10.1988
EP-Aktenzeichen 881169502
EP-Offenlegungsdatum 19.04.1989
EP date of grant 10.08.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.12.1994
IPC-Hauptklasse H01J 9/395

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Metalldampf-Entladungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der CH-A-119 065 bekannt.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Metalldampf-Entladungslampe jener Art, in der der mit montierten Elektroden versehene, durchsichtige Lichtemissionskolben Quecksilber, Inertgas und Metallhaologenide enthält. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen von Metallhalogeniden in den Kolben.

Zum Verbessern des Lichtemissionswirkungsgrades, der Farbwiedergabe und dergl. werden in den Lichtemissionskolben einer Hochdruck-Quecksilberdampfentladungslampe im allgemeinen Metalle, wie Thallium, Natrium, Indium und dergl. in Form von Metallhalogeniden eingebracht. Zu den Metallhalogeniden gehört jedoch eine Substanz, die ein hohes Absorptionsvermögen für Feuchtigkeit hat und daher der atmosphärischen Luft nicht ausgesetzt werden darf. Aus diesem Grunde ist das Verfahren zum Herstellen einer Metalldampf-Entladungslampe kompliziert.

In dem am weitesten verbreiteten Herstellungsverfahren werden vorher entwässerte und abgewogene körnige Metallhalogenide zunächst in einem trockenen Gehäuse unter einer Inertgasatmosphäre in einen Lichtemissionskolben eingebracht. Danach wird der Lichtemissions-Kolben auf geeignete Weise gegenüber der atmosphärischen Außenluft abgedichtet und mit einer Luftabsaugeinrichtung gekuppelt, die Luft aus dem Lichtemissionskolben absaugt. Danach wird eine Reihe von Maßnahmen durchgeführt, zu denen das Eintropfen von Quecksilber, das Einleiten von Inertgas und das Abdichten gehören. Daher ist der Herstellungsvorgang kompliziert.

In den japanischen Offenlegungsschriften JP-A- 40-19548, JP-A-43-17787, JP-A-46-19390 usw. ist ein Herstellungsverfahren vorgeschlagen worden, in dem in dem Luftabsaugrohr oder an der Dichtung ein Metallhalogenidvorrat gebildet und während des Absaugens von Luft durch das Luftabsaugrohr das Metallhalogenid erhitzt und dadurch entwässert und verdampft wird, so daß es leicht bewegbar ist. Danach wird dieses Metallhalogenid in den vorher gekühlten Lichtemissionskolben eingeleitet und in dem Kolben konzentriert.

In der japanischen Offenlegungsschrift JP-A- 54-14874 wird ein Herstellungsverfahren vorgeschlagen, in dem in dem Luftabsaugsystem eine Einrichtung zum Eintropfen von Metallhalogenid in den Lichtemissionskolben montiert wird.

Das vorstehend zuerst beschriebene übliche Verfahren ist kompliziert und kann nicht mit gutem Wirkungsgrad durchgeführt werden. Trotzdem ist es nach wie vor schwierig, Wasser, Sauerstoff und dergl. zu entfernen, die auf den Oberflächen von Einrichtungen und dergl. in dem trockenen Gehäuse und von Einrichtungen adsorbiert sind, die für den luftdichten Abschluß des Lichtemissionskolbens vorgesehen sind. Diese Substanzen werden von dem Metallhalogenid adsorbiert, was u. a. zu folgenden Nachteilen führt: die Zündspannung ist äußerst hoch; der Kolben wird bald schwarz, die Lampe wird unbrauchbar. Diese Nachteile konnten bisher nicht vermieden werden.

In dem in den japanischen Offenlegungsschriften 40-19548, 43-177787 und 46-19390 angegebenen Herstellungsverfahren gelangt das Metallhalogenid mit der atmosphärischen Luft nicht in Berührung, so daß die Nachteile der bekannten Verfahren, wie äußerst hohe Entladungsspannung, frühe Schwärzung des Kolbens und Ausfall der Lampe, vermieden werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein neues Problem auftritt, weil es sehr schwierig ist, in den Lichtemissionskolben zuverlässig eine vorherbestimmte Menge Metallhalogenid einzubringen. Selbst wenn als Metallhalogenidvorrat ein vorher abgewogenes Metallhalogenid eingebracht wird, wird der beim Erhitzen des Metallhalogenids von diesem gebildete Dampf bei seinem Transport in den auf niedriger Temperatur befindlichen Bereichen nicht nur im Lichtemissionskolben, sondern auch in dem Einleitungsrohr konzentriert, so daß es nicht möglich ist, das ganze vorher abgewogene Metallhalogenid in dem Lichtemissionskolben zu konzentrieren. Die Schwankung der eingebrachten Menge ist besonders bei kleineren Lichtemissionskolben ausgeprägt. Durch die Schwankung der eingebrachten Menge des Metallhalogenids wird die Entladungscharakteristik der Lampe direkt beeinflußt. Daher ist dieses Herstellungsverfahren mit einem schwerwiegenden Problem behaftet.

Auch das in der japanischen Offenlegungsschrift 54-14874 angegebene Herstellungsverfahren hat einen Nachteil, der nicht übersehen werden darf. Erstens wird in eine kleinere Entladungslampe auch das Metallhalogenid in einer kleineren Menge eingebracht, so daß das Metallhalogenid nicht leicht eingetropft werden kann. Ferner hat es sich gezeigt, daß selbst wenn das Metallhalogenid auf geeignete Weise eingetropft wird, es auf beim Eintropfen in den Lichtemissionskolben auf dessen Wand auftrifft oder daran haftenbleibt, so daß nur eine kleinere Menge des Metallhalogenids auf die Innenwandung des Kolbens gelangt und diese Menge stark schwankt.

Daher schwankt bei den nach diesem Verfahren hergestellten Entladungslampen die Menge des eingebrachten Metallhalogenids, so daß ebenso wie bei den nach den älteren Verfahren hergestellten Entladungslampen Schwankungen der Entladungscharakteristik unvermeidbar sind. In den vorstehend beschriebenen, bekannten Verfahren ist es ferner notwendig, das Metallhalogenid für jede Entladungslampe vorher abzuwiegen. Auch dieses Abwiegen muß in dem trockenen Gehäuse durchgeführt werden und ist sehr unrationell. Da ferner im allgemeinen verschiedene Arten von Metallhalogeniden im Gemisch verwendet werden, müssen zahlreiche Abwiegevorgänge durchgeführt werden und wird jedes Metallhalogenid nur in einer sehr kleinen Menge verwendet. Eine so kleine Menge muß sehr genau abgewogen werden. In der Praxis ist die Forderung nach einem sowohl rationellen als auch genauen Abwiegen nicht erfüllbar.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, für die Herstellung einer Metalldampf-Entladungslampe ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen alle vorstehend beschriebenen, im Stand der Technik aufgetretenen Probleme gelöst werden. Nach einem Gegenstand der Erfindung wird auf die Spitze eines Metallstabes ein Metallhalogenid aufgedampft oder auf gesputtert und wird der Stab danach in den Lichtemissionskolben eingeführt und durch Hochfrequenz-Induktionsheizung derart erhitzt, daß das auf die Spitze des Metallstabes aufgetragene Metallhalogenid auf die Innenwandung des Kolbens gelangt. Nach einem weiteren Gegenstand der Erfindung werden das Auftragen eines Metallhalogenids auf die Spitze eines Stabes und das Einführen des Stabes in den Lichtemissionskolben kontinuierlich in ein und demselben Behälter durchgeführt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 schaubildlich die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendete Vorrichtung,

Fig. 2 das Aufdampfen eines Metallhalogenids auf die Spitze eines Metallstabes und

Fig. 3 den Transport des Metallhalogenids in den Lichtemissionskolben.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nachstehend wird anhand der beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.

In den eine Ausführungsform der Erfindung darstellenden Figuren ist mit einem Hauptkörper 1 der Vorrichtung mittels einer luftdichten Einrichtung 5 ein trockenes Gehäuse 3 gekuppelt. Nachdem in das Innere des trockenen Gehäuses 3 ein Inertgas, wie Stickstoff, eingeleitet und die luftdichte Einrichtung 5 geöffnet worden ist, kann man aus einem Behälter 9 für eine Quelle von Dampf zum Aufdampfen ein Metallhalogenid 11 in den Hauptkörper 1 der Vorrichtung überführen, ohne daß es mit der atmosphärischen Luft in Berührung gelangt. Der Behälter 9 für die Quelle von Dampf zum Aufdampfen kann mit einer nicht gezeigten Heizeinrichtung oder dergl. geheizt werden und ist in der durch einen Pfeil angegebenen Richtung zwischen dem Hauptkörper 1 und dem trockenen Gehäuse 3 bewegbar. Im Hauptkörper 1 der Vorrichtung ist ein Metallstab 13 montiert, der in der durch einen anderen Pfeil angegebenen Richtung bewegbar ist. Mit dem Hauptkörper 1 der Vorrichtung sind Rohre 15 und 15' zum Absaugen von Gas bzw. Luft gekuppelt. Diese Rohre sind mit je einer Pumpe zum Absaugen von Gas bzw. Luft verbunden. Der Hauptkörper 1 der Vorrichtung ist ferner mit einem Kopf 19 zum Halten eines Lichtemissionskolbens 21 mittels eines Flachschiebers 17 versehen. Vor dem Einführen des Behälters 9 für die Quelle von Dampf zum Aufdampfen in den Hauptkörper 1 der Vorrichtung wird der Flaschschieber 17 des Hauptkörpers der Vorrichtung geschlossen und das Luftabsaugrohr 15 mit der Luftabsaugpumpe gekuppelt, so daß Luft aus dem Hauptkörper der Vorrichtung abgesaugt wird. Ferner werden Gas und Luft aus dem Lichtemissionskolben 21 durch das Luftabsaugrohr 15' abgesaugt. Nach dem öffnen der luftdichten Einrichtung 5 wird der Behälter 9 für die Quelle von Dampf zum Aufdampfen in das Innere des Hauptkörpers 1 der Vorrichtung bewegt. Danach wird der Metallstab 13 abwärtsbewegt, so daß auf die Spitze 13a des Metallstabes 13 ein Metallhalogenid 11 aufgedampft wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Durch Erhitzen mit einer nicht gezeigten Heizeinrichtung wird das Metallhalogenid 11b in Dampf 11a umgewandelt und auf der Stabspitze 13a in Form einer Schicht 11b aus Metallhalogenid konzentriert. Die Menge des abgeschiedenen Metallhalogenids kann durch Wahl der Erhitzungstemperatur und der Erhitzungszeit genau gesteuert werden. Zur Steuerung der Aufdampfzeit kann man an dem Loch eines Deckels des Behälters 9 für eine Quelle von Dampf zum Aufdampfen einen nicht gezeigten Verschluß vorsehen und das Ausmaß des öffnens bzw. Schließen dieses Verschlusses einstellen.

In Fig. 1 sind beispielsweise zwei Behälter 9 für eine Quelle von Dampf zum Aufdampfen gezeigt. Man kann jedoch so viele Behälter 9 verwenden, daß die erforderlichen Metallhalogenide nacheinander auf die Spitze 13a des Metallstabes aufgedampft werden. Das Aufdampfen des Metallhalogenids 11 auf die Spitze 13a des Metallstabes kann gleichzeitig mit dem Absaugen von Gas und Luft aus dem Lichtemissionskolben 21 durchgeführt werden, oder diese Schritte können in der umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden. Danach wird der Behälter 9 für eine Quelle von Dampf zum Aufdampfen wieder in die ursprüngliche Stellung bewegt und wird der Flachschieber 17 geöffnet und gemäß der Fig. 3 der Metallstab 13 in das Innere des Lichtemissionskolbens eingeführt. Danach wird der Stab 13 durch mit einer Hochfrequenz-Induktionsheizspule 25 erhitzt, so daß die ganze vorher auf die Spitze 13a des Metallstabes aufgedampfte Menge des Metallhalogenids 11b auf die Innenwandung des Kolbens überführt wird und dort eine Schicht 11c aus Metallhalogenid bildet.

Durch Einstellen der Temperatur des Behälters für die Quelle von Dampf zum Aufdampfen und des Druckes der Atmosphäre in Abhängigkeit von der Art des Metallhalogenids kann man in dem Metallhalogenid befindliches Gas und Wasser absaugen. Wenn man die Bedingungen für das Aufdampfen von Metallhalogenid und die Bedingungen für das Absaugen von Gas und Wasser einstellt, kann man die Menge des aufgedampften Gutes und das Absaugen von Gas und Luft optimal steuern. Ferner kann das Metallhalogenid 11 auf den Metallstab 13 nicht nur durch Aufdampfen, sondern bei Verwendung eines anders ausgebildeten Behälters auch durch Aufsputtern oder nach anderen Verfahren aufgetragen werden.

Gemäß der Erfindung können alle Maßnahmen zum Absaugen von Gas und Wasser aus dem Metallhalogenid, zum Abwiegen des Metallhalogenids und zum Einbringen desselben in den Lichtemissionskolben kontinuierlich in dem von der Außenluft abgeschirmten, dicht verschlossenen Behälter durchgeführt werden, ohne daß eine Gefahr einer Berührung mit einem verunreinigenden Gas und mit Feuchtigkeit besteht. Da die Einrichtungen nicht mit der Außenluft in Berührung kommen, kann man auch einen sekundären Kontakt des Metallhalogenids mit der Außenluft vermeiden. Infolgedessen können die bisher aufgetretenen Nachteile vermieden werden, die zu einer außergewöhnlich-hohen Zündspannung, zum Schwärzen der Kolben und zum Ausfall der Lampe geführt haben. Ferner kann bei der Herstellung einer kleinen Entladungslampe, in deren Kolben nur eine kleine Menge Metallhalogenid eingebracht wird, die auf den Metallstab aufgetragene Menge genau gesteuert werden, indem die Arbeitsbedingungen, wie die Temperatur, der Druck und dergl., konstantgehalten werden. Dadurch können die durch Schwankungen der eingebrachten Menge verursachten Schwankungen der eingebrachten Menge verursachten Schwankungen vermieden werden. Ferner können das, Absaugen von Luft aus dem Kolben, das Abwiegen des Metallhalogenids und das Auftragen desselben auf die Innenwandung des Kolbens kontinuierlich durchgeführt werden, so daß das Verfahren zum Herstellen einer Metalldampf-Entladungslampe sehr rationell durchgeführt werden kann.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Herstellen einer Metalldampf-Entladungslampe mit folgenden Schritten:

an einem Metallstab (13) wird ein verdampfbares Material angebracht;

dieser Stab (13) wird in einen Lichtemissionskolben (21) der Lampe eingesetzt und

das an dem Metallstab angebrachte verdampfbare Material wird durch Hochfrequenz-Induktionsheizung auf die Innenwandung des Kolbens (21) übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spitze des Metallstabes durch Aufdampfen oder Sputtern ein Metallhalogenid angebracht wird und daß das Anbringen des Metallhalogenids an der Spitze des Metallstabes und das Einsetzen dieses Stabes (13) in das Innere des Kolbens (21) in ein und demselben Behälter (i) kontinuierlich durchgeführt werden.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem trockenen Gehäuse (3), das mit einem Hauptkörper (1) der Vorrichtung mit dazwischen angeordneten luftdichten Mitteln (5) gekuppelt ist, ferner mit einem heizbaren Behälter (9) für eine Quelle von Dampf zum Aufdampfen eines aufdampfbaren Materials, wobei der Behälter (9) zwischen dem trockenen Gehäuse (3) und dem Hauptkörper (1) bewegbar ist, der durch Rohre (15, 15') mit Mitteln zum Abziehen von Gas und Luft gekuppelt ist und der mit einem Kopf (19) zum Halten eines Lichtemissionskolbens (21) einer Lampe mittels eines Flachschiebers (17) versehen ist, ferner mit einem Halter für einen Metallstab (13), wobei dieser Halter in dem Hauptkörper (1) im wesentlichen rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung des Behälters (9) für eine Quelle von Dampf von aufdampfbarem Material zu dem Kopf (19) hin bewegbar ist, und mit einer Hochfrequenz-Heizeinrichtung (25) zum Heizen des Lichtemissionskolbens (21).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, in der an einem Loch in einem Deckel des Behälters (9) für eine Quelle von Dampf von aufdampfbarem Material ein Verschluß montiert ist.







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