DD156209A1

DD156209A1 - Elektrische entladungslampe mit keramikentladungsrohr

Info

Publication number: DD156209A1
Application number: DD81227451A
Authority: DD
Inventors: Bela Kerekes
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa
Priority date: 1980-02-11
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-08-04
Also published as: ZA81274B; SU1138057A3; ES499273A0; AR223093A1; EP0034113A1; EP0034113B1; JPH0255905B2; JPS56128561A; ES8202185A1; IN154885B; DE3167525D1; BR8100689A; US4376905A; HU178836B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungslampe, dessen Entladungsrohr aus einem Werkstoff mit keramischer oder kristalliner Struktur besteht, wobei innerhalb des Entladungsrohres zweckmaessig an beiden Enden jeweils eine Elektrode mit einer an die aeusseren stromzufuehrenden Teile angeschlossenen Stromzufuehrung vorgesehen ist,wobei wenigstenseines der die Enden des Entladungsrohres abschliessenden Abschlussglieder aus Keramik besteht. Um bei groesseren Stroemen Risse an den Durchfuehrungsstellen zu vermeiden,sind die aeusseren Stromleiter mit den Elektroden ueber eine durch das Keramikabschussglied einzeln und vakuumdicht hindurchgefuehrte,mindestens aus zwei(oder aus mehreren)Elementarfaeden bestehende Stromzufuehrung elektrisch verbunden.Gegebenenfalls ist ein weiterer mit dem Stromleiter elektrisch verbundener und durch das Keramikabschlussglied durchgefuehrter Elementarfaden,der zweckmaessig ein Draht ist,als Hilfselektrode und/oder als Stromzufuehrung fuer eine Hilfse+ektrode vorgesehen.Die Elementarfaeden bestehen zweckmaessig aus Nicobdraht.

Description

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Elektrische Entladungslampe mit Keramikentladungsrohr

Anwendungsgebiet der Erfindung: . '

Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungslampe mit Keramikentladungsrohr, das ein keramisches Abschlußorgan aufweist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bei bekannten elektrischen Entladungslampen mit Keramikrohr ist das Entladungsrohr an beiden Enden durch Metallscheiben abgeschlossen, die gleichzeitig als stromeinleitende Organe dienen (US-PS 3 243 635).

Bei anderen elektrischen Entladungslampen mit Keramikrohr ist das Entladungsrohr an seinen beiden Enden jeweils mit einem keramischen Abschlußorgan abgeschlossen, und die Elektroden sind mit äußeren Stromzuführungen durch jeweils einen gesonderten Stromleiter verbunden. Bei diesen bekannten elektrischen Entladungslampen, bei denen das Entladungsrohr also durch keramische Abschlußorgane abgeschlos-

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sen ist, bereitet das Einlöten der Stromleiter in das Abschlußorgan Schwierigkeiten, da die Wärmeausdehnungskoeffizienten der miteinander zu verlötenden Werkstoffe un- * terschiedlich sind. Bei einer bekannten Lösung hierfür (US-PS 3 650 539) dient als Stromzuführung ein Metalldraht, der in eine Bohrung des Abschlußorganes mittels eines glasartigen Lötmaterials eingelötet ist. Zwecks Verringerung der Differenz zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten wird bei dem aus Aluminiumoxid-Keramik bestehenden Abschlußorgan ein Stromleiter aus Niob verwendet.

Die Leistungserhöhung von elektrischen Entladungselementen mit Kermaikentladungsrohr hat zur Folge, daß durch die innerhalb des Entladungsrohres angeordneten Elektroden ein größerer Strom fließt, wodurch der Durchmesser des Stromleiters entsprechend vergrößert werden muß.

Bei der Vergrößerung des Durchmessers des Stromleiters tritt aber die Schwierigkeit auf, daß infolge des vergrößerten Querschnittes des Stromleiters die Wärmeleitung aus dem Entladungsraum in den Metallstromleiter ansteigt, wodurch der bei der Zündung entstandene "Wärmestoß", der einen Stromleiter mit großem Querschnitt und damit geringerem Wärmewiderstand sehr schnell durchströmt, sowohl in der Keramik als auch in der Lötzone zwischen dem- metallischen Stromleiter und dem Keratikabschlußorgan Beschädigungen, insbesondere Risse verursacht. Diese Erscheinung tritt um so stärker in Erscheinung, je größer der durch den Stromleiter fließende Strom ist, und je größer der Durchmesser des Stromleiters ist.

Diese Erscheinung wurde bereits von verschiedener Seite festgestellt, und es wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um die schädlichen Spannungen in der Klebe- bzw. Lötzone zwischen Metallstromleiter und Keramikabschiuß-

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organ, die die erwähnten Risse verursachen, zu vermeiden.

Bei einer Lösung (US-PS 3 363 134) versucht man die schädlichen Dilätationswirkungen, die durch die bei der Zündung entstehende hohe Temperatur entstehen, im wesentlichen durch Verwendung einer dünnwandigen Röhre mit Hilfe ihrer Elastizität zu unterdrücken.

Es wurde ferner versucht (US^PS 3 992 642), das genannte Problem dadurch zu lösen, daß man den Stromleiterteil, der an die Elektrode durch das Keramikabschlußorgan angeschlossen und durch das Abschlußorgan hindurchgeführt ist, in Form einer um die Achse der Lampe herumgeführten wendeiförmigen Biegung verlängerte, wodurch die Wirkung des Wärmestoßes verzögert bzw. kompensiert werden sollte.

Beide Lösungen besitzen mehrere Nachteile. Ein Nachteil der Lösung der US-PS 3 363 134 liegt darin, daß ein rohrförmig ausgebildeter Stromzuleiter die infolge des Wärmestoßes auftretende Dilatationswirkung nicht beseitigt, sondern nur verringert. Ein anderer Nachteil liegt darin, daß die Anwendung eines Niobrohres die Selbstkosten der Lampe derart erhöht, daß seine Wirtschaftlichkeit nicht mehr gesichert ist, weil der Preis eines Rohres im Vergleich zu dem eines Volldrahtes gleichen Gewichtes mindestens einhundert mal so groß ist. Die Lösung ist daher nicht nur technisch, sondern auch wirtschaftlich nachteilig.

Der Nachteil der Lösung gemäß der US-PS 3 992 642 liegt darin, daß die Abmessungen eines wendeiförmigen Stromleiters in der Lampe nur bis zu einer bestimmten Grenze verlängert werden können, weil die inneren Abmessungen einer Lampe mit Keramikentladungsrohr und die gegenseitige Ent-, fernung der Elektroden die Anwendbarkeit der beschriebenen Ausführung beschränken, so daß -die Wirkung des Wärmestoßes nicht völlig kompensiert werden kann. Hinzu kommt noch als

Nachteil, daß die Herstellung der wendelförmigen Biegung und die Ausführung der öse für den Anschluß der Elektrode kompliziert und schwierig sind.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der obengenannten Nachteile und die Schaffung einer Ausführungsform, die bei Hochleistungslampen auch bei größerem Querschnitt der Stromleitungen die schädlichen Dilatationswirkungen, die durch Wärmestöße entstehen, beseitigt, und die für die Praxis eine leicht realisierbare Lösung bietet und außerdem wirtschaftlich einfach und betriebssicher ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die schädlichen Dilatationswirkungen, die bei einer Erhöhung des Querschnittes der durch das Keramikabschlußorgan hindurchgeführten und in diese vakuumdicht eingelöteten Stromzuleiter - bedingt durch die Erhöhung der Leistung der Lampe Risse in der Lötverbindung und selbst im Keramikabschlußorgan verursachen, nur dann beseitigt werden können, wenn man den größeren Querschnitt auf mehrere voneinander getrennte Elementatfäden, zweckmäßig aus Niobdraht, verteilt, inde m mehrere Elementardrähte verwendet werden.

Der Stromzuleiter gemäß der Erfindung ist demnach derart ausgebildet, daß die in das Abschlußorgan eingelöteten und durch dieses hindurchgeführten Elementarfäden an beiden Seiten des Abschlußorganes elektrisch und auch wärmeleitend kurzgeschlossen sind, und daß gegebenenfalls ein weiterer Elementarfaden, zweckmäßig ein Niobdraht, als Hilfselektrode ausgebildet ist. Die Elementarfäden, die zweckmäßig aus Niob bestehen, sind außerhalb des Entladungsraumes miteinander verflochten.

Ausführungsbeispiele:

Anhand einiger Ausführungsbeispiele soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: den Aufbau einer erfindungsgemäßen

elektrischen Entladungslampe mit Keramikentladungsrohr als komplette Montageeinheit, die in einem Glaskolben untergebracht und mit einem Sockel versehen ist,

Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel in zwei Seitenansichten und in Draufsicht, bei dem die innerhalb des Entladungsraumes vorhandenen Elektroden mit jeweils aus vier Elementarfäden, zweckmäßig in Form von Niobdrähten ausgebildeten äußeren Stromzuleitungen verbunden sind,

Fig. 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel in zwei

Seitenansichten, bei dem die aus vier Elementarfäden, zweckmäßig aus Niobdrähten, hergestellten Stromzuleitungen derart ausgeführt sind, daß zwei Elementarfäden den äußeren Stromzuleiter mit der im Entladungsraum angeordneten Elektrode, und zwei Elementarfäden den äußeren Stromleiter mit einer ebenfalls im Entladungsraum befindlichen Hilfselektrode verbinden,

Fig. 4: ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt

und in Drauf sieht, bei dem drei Elementarfäden, die zweckmäßig aus Niob hergestellt sind, und die Stromleitung·bilden , sowohl außerhalb als . auch innerhalb des Entladungsraumes mitein-

ander verflochten bzw. verdrillt sind. ' '

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Entladungs-.· lampe, die in einem mit einem Lampensockel 7 versehenen, mit einem inerten Gas gefüllten Glaskolben 4 ein Keramikentladungsrohr 3 enthält, dessen beide Enden durch aus Keramik bestehende Abschlußglieder 8 verschlossen sind. Der Glaskolben 4 kann natürlich auch evakuiert sein. Im Innenraum des Keramikentladungsrohres 3 sind an den beiden Enden Elektroden 11 vorgesehen, die mit den Stromzuführungen 9 aus Elementarfäden 10, zweckmäßig aus Niobdrähten verbunden sind. Die Elementarfäden sind einzeln vakuumdicht durch die Abschlußglieder 8 hindurchgeführt und ausserhalb des Entladungsrohres miteinander·verflochten bzw. verdrillt. Zur eletrkischen Verbindung der Stromzuführungen 9 mit dem Lampensockel 7 dienen an*einem Ende'des Keramikentladungsrohres 3 ein Stromzuführungsbügel 1 und ein Glaskolben 4 durch einen Stützring 12 abgestützter längerer Halter 2, und am anderen Ende des Entladungsrohres ein mit einem kürzeren Halter 5 verschweißter oder verlöteter Stromzuführungsbügel 6.

In Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel ein Ende einer erfindungsgemäßen elektrischen Entladungslampe mit Keramikentladuingsrohr 3 detailliert dargestellt. Durch das das Keramikentladungsrohr 3 abschließende Keramikabschlußglied 8 sind aus vier Nolb-Elementarfäden 10 bestehende Stromführungen 9 hindurchgeführt, von denen jeweils zwei mit der Elektrode 11 im Entladungsraum elektrisch und wärmeleitend an ihrem U-förmig gebogenen Teil verbunden sind. Die aus den Entladungsraum herausragenden vier Elementarfäden 10 sind miteinander verdrillt, wobei"'"!ewissermaßen eine starre Anordnung bilden.

'Ausführungsform nach Fig, 2 wird wie folgt hergestellt:

An dem Keranikabschlußglied 9 sind vier Bohrungen vorgesehen und zwei aus Niobdraht bestehende Elementarfäden 10, die vorher U-förmig gebogen wurden, werden in jeweils zwei Bohrungen eingeführt und mit einem Keramik- oder glasartigen Lötmittel vakuumdicht eingelötet. Die U~förmigen Elementarfäden 10 werden beiderseits mit der Elektrode verschweißt. Die Elementarfäden 10 werden auf der anderen Seite des Kerämikabschlußgliedes 8 a*n ihren freien Enden miteinander verdrillt. Auf diese Weise wird eine aus Elementarfäden 10 bestehende Stromzuführung 9 gebildet, die an beiden Enden des Keramikabschlußgliedes 8 wärmeleitend und elektrisch vereinigt ist. Die auf diese Weise hergestellten Keramikabschlußglieder werden mit den Enden des Keramikentladungsrdhres 3 vakuumdicht zusammengelötet. Bei einer,solchen Ausführungsform betragen bei einer Hochdruck-Natriumdampflampe von 220V/400 W der innere Durchmesser des Keramikentladungsrohres 38 mm, der Durchmesser des verwendeten Niobdrahtes 0,5 mm, und der Kerndurchmesser der Wolframelektrode 1,2 mm.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind durch das Keramikabschlußglied 8, das das Keramikentladungsrohr 3 abschließt, vier Elementarfäden 10 (Niob) hindurchgeführt. Von diesen werden jeweils zwei Elementarfäden 1-0 inner- / halb des Entladungsraumes elektrisch kurzgeschlossen und ,* U-förmig gebogen, und zwar so, daß fiein U-förmiger Elemer .-tarfaden 10 mit der Elektrode 11, und der andere U-for/ Elementarfaden 10 mit einer Hilfselektrode 13 elektr-^; verbunden ist. Die aus dem Entladungsraum herausrac freien Enden der Elementarfäden 10 werden außerha"¹ Entladungsraumes entsprechend paarweise verdril] nen als Stromzuführungen 9a bzw. 9. ,(

Bei* dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 be^^AV ;' zuführung 9 aus drei Elementarfäden 10, d.i i~- . ramikabschlußgleid 8 hindurchgeführt si.rv...;. '/ mäßig aus Niobdraht hergestellt, und zwar, . ..> . ._:

drei Elementarfäden 10 an ihren in den Entladungsraum hineinragenden Enden an die Elektrode 11 angeschlossen sind. Die aus dem Entladungsraum herausragenden Enden der drei Elementarfäden 10 werden außerhalb des Entladungsraumes miteinander verdrillt.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt. Die Erfindung kann auch derart realisiert werden, daß nur zwei oder aber auch mehr als vier Elementarfäden, die zweckmäßig aus Niobdraht bestehen, durch das KeranUkabschlußgleid hindurchgeführt sind und so die elektrische Stromzuführung bilden, wobei zahlreiche Variationsmöglichkeiten bestehen. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil die Zahl der Elementarfäden und die Abmessungen dieser Fäden mit der Leistung der elektrishcen Entladungslampe in einem engen Zusammenhang steht und äußerst variabel ist.

Praktische Untersuchungen haben bewiesen, daß der Querschnitt der Elementarfäden zweckmäßig nicht größer als

0,28 mm sein soll, insbesondere bei Verwendung von Niobdraht, weil die schädliche Wirkung der entstehenden Wärmestöße bei Anwendung von Drähten mit größeren Querschnitten in der Klebe- bzw. Lötzone im Keramikabschlußglied bereits Risse verursachen kann.

Die Stromzuführung kann je nach der Leistung der Lampe aus zwei, drei, vier, fünf oder noch mehr Elementarfäden bestehen und in beliebiger Form ausgebildet sein.

Für die Erfindung ist die Anordnung der Elementarfäden -innerhalb des Keramikabschlußgliedes weitgehend unwichtig. Wesentlich ist nur, daß die Elementarfäden voneinander getrennt sind und jeweils einzeln in das Keramikabschlußglied eingelötet werden. Die Zentrierung der Elektroden, die Abstützung derselben und ihre Verschweißung werden

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erleichtert, wenn geradzahlige d.h. jeweils zwei oder vier usw. Elementarfäden verwendet werden. Will man von den Elementarfäden einen oder mehrere als Stromzuführung . für eine Hilfselektrode benutzen, so ist es vorteilhaft, eine ungerade Zahl von Fäden vorzusehen. Im letzteren Fall besteht gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben, die Stromzuführung für die Hauptelektrode aus wenigstens zwei oder mehr Elementarfäden. Der Durchmesser der die Stromzuführung bildenden Elementarfäden und das Profil derselben können innerhalb der genannten Grenzen frei gewählt werden. Es ist leicht einzusehen, daß der Elementarfaden im Entladungsraum, der an die Elektrode angeschlossen ist, nicht nur U-förmig ausgebildet sein kann, sondern daß auch andere Formen zur Anwendung kommen können. So können z.B. einzeln, separat angeordnete Elementarfäden in Querrichtung, zweckmäßig mit einer geraden Platte verschweißt und auf diese Weise elektrisch und wärmeleitend vereinigt werden.

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Claims

E r f indun gsa η s ρ ruch

1. Elektrische Entladungslampe mit einem länglichen Entladungsgefäß aus Keramik oder aus einem Werkstoff von kristalliner Struktur, insbesondere mit einem Keramikentladungsrohr, mit vorzugsweise an beiden Enden im Entladungsgefäß angeordneten Elektroden, die mit äußeren stromzuführenden Teilen über Stromzuführungen verbunden sind, wobei zumindest ein Ende des Entladdngsgefäßes durch ein Kerämikabschlußglied abgeschlossen ist, gekennzeichnet
dadurch, daß die äußeren stromzuführenden Teile, insbesondere in Form von Stromzuführungsbügeln (1, 6) mit den zugehörigen Elektroden (11) elektrisch leitend durch Elementarfäden (10), zweckmäßig aus Niobdraht, verbunden sind, daß die Elementarfäden einzeln vakuumdicht in das Kerämikabschlußglied eingebettet und durch dieses hindurchgeführt sind, daß mindestens zwei Elementarfäden (10) vorgesehen sind, und daß gegebenenfalls ein Teil der durch
das Keramikabschlußglied (8) jeweils separat und vakuumdicht hindurchgeführten Elementarfäden (.10) als Hilfselektrode (13) oder als separate Stromzuführung )9a) für eine Hilfselektrode (13) verwendet ist.
2. Elektrische Entladdngslampe nach¹Punkt'1, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest zwei der Elementarfäden (10) der
Stromzuführungen (9) an beiden Seiten des Keramikabschlußgliedes (8) miteinander kurzgeschlossen sind.
3. Elektrische Entladungslampe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Elementarfäden (10) der Stromzuführung
(13) bzw«, öer Hilfselektrode (13) außerhalb des Entladungsraumes miteinander verdrillt bzw. verflochten sind.

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4. . Elektrische Entladungslampe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Elementarfäden (10), insbesondere Niobdrähte, außer- und innerhalb des Entladungsraumes miteinander verdrillt bzw. verflochten sind.
5. Elektrische Entladungslampe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest zwei Elementarfäden (10), insbesondere Drähte der Stromzuführungen (9)', innerhalb des Entladungsraumes U-förmig gebogen sind. ·
6. Elektrische Entladungslampe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zumindest zwei Elementarfäden (10) der Stromzuführung (9) und der Elementarfäden (10) der Hilfselektrode (9a) in das Keramikabschlußglied (8) an beliebigen Stellen und in beliebiger Anordnung vakuumdicht eingelötet bzw. eingeklebt sind.
7. Elektrische Entladungslampe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Querschnittsform der Elementarfäden (10) der Stromzuführung )9) und der Hilfselektrode (13) kreis-, dreieck- oder viereckförmig ist oder eine andere Gestalt aufweist, daß die Ouerschnitts.f lache maximal 0,3 mm groß ist, und daß als Werkstoff Niob verwendet ist.

Hierzu 1SeHe Zeichnungen

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