DE1054575B - Einschmelzung und Halterung fuer Hochdruckentladungslampen - Google Patents
Einschmelzung und Halterung fuer HochdruckentladungslampenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Lampen, die mit einem Quecksilberhochdruckbogen arbeiten
und aus einer Entladungsröhre bestehen, die in einem durchsichtigen Außenkolben oder einer Hülle untergebracht
ist. Insbesondere betrifft die Erfindung die Einschmelzungen und Stromeinführungsanordnung
für die Entladungsröhre und deren Halterung innerhalb des Außenkolbens.
Bei einer im Handel erhältlichen Ouecksilberhochdrucklampe besteht die Entladungsröhre aus Quarz;
sie ist von einem durchsichtigen Außenkolben umgeben, der an seinem unteren Ende mit einem
Schraubsockel versehen ist. Die Entladungsröhre enthält eine bestimmte Menge Quecksilber und ein Zündgas
und ist mit thermisch emittierenden Kathoden ausgerüstet. Der Raum zwischen der Entladungsröhre
und dem Außenkolben ist entweder evakuiert oder mit einem inerten Gas, z. B. Stickstoff, gefüllt. Innerhalb
dieses Zwischenraumes ist ferner ein Strombegrenzungswiderstand angeordnet, der zwischen eine
Hilfs- oder Zündelektrode am einen Ende der Entladungsröhre und die Hauptelektrode am anderen
Ende geschaltet ist.
Es sind ferner Lampen dieser Art bekannt, bei denen der Quetschfuß ebenso breit ist wie der Durchmesser
der Entladungsröhre. Bei einer bekannten Entladungsröhre werden ferner Folieneinschmelzungen
verwendet, und die zur Herstellung der Ouetschfüße dienenden Klemmbacken sind mit parallel und senkrecht
zur Röhrenachse verlaufenden Nuten versehen, so daß der fertige Quetschfuß entsprechende Rippen
aufweist. Die Rippen können sich in Richtung auf das freie Ende des Ouetschfußes verdicken. Läßt man die
Rippen außer acht, so sind die Begrenzungsflächen des Quetschfußes jedoch annähernd parallele Ebenen.
Ein bei diesen Lampen auftretendes Problem besteht darin, die Entladungsröhre innerhalb des Außenkolbens
derart zu haltern, daß die Herstellung einfach und wirtschaftlich ist und der Nutzeffekt der
Entladungsröhre durch die Halterung nicht beeinträchtigt wird, d. h. daß die Halterung so wenig
Strahlung absorbieren soll wie möglich.
Die Erfindung setzt sich deshalb zur Aufgabe, eine Halterung für eine Entladungsröhre in einer mit
einem Außenkolben versehenen Quecksilberhochdrucklampe anzugeben, bei der Blindleitungen oder
Stützdrähte Verwendung finden, die in den Ouetschfüßen befestigt sind und die die wesentlichen Bestandteile
der Halterung bilden. Gemäß der Erfindung ist eine von einem lichtdurchlässigen Außenkolben
umschlossene elektrische Hochdruckentladungslampe, deren röhrenförmiges Entladungsgefäß an beiden
Enden mit je einem axial vorspringenden, flachen Quetschfuß versehen ist, welcher mindestens so breit
Einschmelzung und Halterung für
Ho chdruckentladungslamp en
Ho chdruckentladungslamp en
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)
General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. Ε. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6
München 23, Dunantstr. 6
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. August 1956
V. St. v. Amerika vom 30. August 1956
Klaus Gottschalk, South Euclid, Ohio,
Ernest Cherington Martt1 Chagrin Falls, Ohio,
und Dale Eimer Beeninga, Milwaukee, Wis. (V. St. Α.), sind als Erfinder genannt worden
Ernest Cherington Martt1 Chagrin Falls, Ohio,
und Dale Eimer Beeninga, Milwaukee, Wis. (V. St. Α.), sind als Erfinder genannt worden
ist wie der Durchmesser der Entladungsröhre und in seinem Mittelteil vakuumdicht eingeschmolzene, mit
Folienteilen versehene Stromzuführungen enthält, gekennzeichnet durch Stützdrähte, die mit ihrem
einen Endteil in den Quetschfuß hineinreichen und dort in der Nähe der Seitenkanten des Ouetschfußes
eingeschmolzen sind, so daß die Stützdrähte im wesentlichen die gesamte mechanische Halterung der
Entladungsröhre im Außenkolben bewirken. Die blinden Stützdrähte am unteren Ende der Entladungsröhre
werden direkt an den Haupteinführungsdrähten befestigt, die durch den Röhrensockel des Außenkolbens
durchgeführt sind, während die Stützdrähte am anderen Ende der Entladungsröhre mit Federteilen
versehen sind, die am äußeren Ende des nur einseitig gesockelten Außenkolbens anliegen, so daß
Klammern und andere Befestigungsmittel, die früher nötig waren, nicht mehr gebraucht werden. Die
üblichen Einführungen für die Elektroden besitzen Teile, die aus Folien bestehen und in den Ouetschfüßen
eingebettet sind; an die folienartigen Teile sind sich nach außen erstreckende Teile angebracht, die
wiederum mit den Haupteinführungsdrähten des Außenkolbens verbunden sind.
Bei der Lampe nach der Erfindung erhält man eine verbesserte Halterung für gekapselte Quecksilberhochdrucklampen,
welche wirtschaftlicher in bezug auf den Materialaufwand und einfacher in der Her-
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stellung sind, dadurch, daß vorteilhaft einer oder mehrere der sogenannten Blind- oder Stützdrähte
bzw. Halterungsdrähte innerhalb des Quetschfußes der Ouarzröhre mit dem Folienteil der Stromeinführung
für eine Elektrode verbunden werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Stützdraht
mit einem seitlich abgebogenen Endteil versehen wird, der an den Folienteil der Stromeinführung vor der
Bildung des Ouetschfußes angeschweißt wird. Ein besonderer, sich nach außen erstreckender Teil, der an
die Stromzuführungsfolie angeschweißt und für eine äußere Verbindung dieses Folienteiles zum Haupteinführungsdraht
des Außenkolbens vorgesehen ist, kann dadurch entfallen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens, aus denen noch weitere Einzelheiten und
Vorteile der Lampe nach der Erfindung hervorgehen werden, sollen nun an Hand der Zeichnungen näher
erläutert werden. Dabei bedeutet
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ouecksilberhochdrucklampe, die entsprechend der Erfindung aufgebaut
ist und bei welcher die A'orderseite des Außenkolbens aufgeschnitten wurde, um die Entladungsröhre und
deren Einschmelzungen und Halterungen besser sichtbar zu machen,
Fig. 2 eine Aufsicht auf diese Lampe entlang der Schnittlinie 2-2,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Entladungsröhre und ihre Halterung für eine Ouecksilberhochdrucklampe,
die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt,
Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der Ouetschfüße und
Fig. 5 und 6 einen Quer- bzw. Längsschnitt durch einen Ouetschfuß zwischen den geschlossenen
Ouetschbacken in vergrößertem Maßstab.
In Fig. 1 ist eine Ouecksilberhochdrucklampe 1 dargestellt, die einen durchsichtigen Außenkolben oder
eine Hülle 2 mit annähernd röhrenartiger Form besitzt, wobei in der Mitte ein bauchiger Teil 3 vorgesehen
ist, damit der Außenkolben in unmittelbarer Nachbarschaft der Entladungsröhre während des Betriebes
kühler bleibt. Der Außenkolben ist an seinem unteren Ende mit einem einspringenden Stutzen 4
versehen, an den sich ein Quetschfuß 5 anschließt, durch welchen sich die Haupteinführungsdrähte 6
und 7 erstrecken, die an ihren äußeren Enden zu den Kontakten eines üblichen Schraubsockels 8 führen,
nämlich der mit einem Gewinde versehenen Schale 9 und dem davon isolierten Mittelkontakt 11.
Die innenliegende Entladungsröhre 12 besteht aus Quarz, in ihre entgegengesetzten Enden sind zwei
Elektroden 13 und 14 zur Aufrechterhaltung der Hauptentladung eingeschmolzen. Wie aus der Zeichnung
ersichtlich ist, besitzt jede Hauptelektrode ein Kernstück 15, welches die ins Innere der Entladungsröhre
reichende Fortsetzung des Einführungsleiters darstellt. Das Kernstück besteht aus einem geeigneten,
widerstandsfähigen Material, wie z. B. Wolfram oder Molybdän, und ist von einer Spirale 16 aus Wolframdraht
umgeben. Zwischen den Kern und die Spirale ist ein kleines längliches Stück 17 aus Thoriummetall
eingefügt, das zur Verminderung des Kathodenfalles an den Elektroden während des Betriebes dient. An
dem Ende der Entladungsröhre neben der Hauptelektrode 13 ist noch eine zusätzliche Zündelektrode
18 vorgesehen, die aus dem nach innen ragenden Teil einer Einführung besteht.
Die Stromeinführungen für die Elektroden 13, 14 und 18 enthalten jeweils ein Mittelstück 19 aus einer
Molybdänfolie, welches mit dem Quarz der Ouetschfüße 21 und 22 verschmolzen ist. Die Folie kann eine
Dicke von annähernd 20 Mikron und eine Breite von etwa 3 mm für die Hauptelektroden 13 und 14 besitzen;
bei der Hilfselektrode 18 können die Abmessungen kleiner sein.
Die Entladungsröhre besitzt eine Füllung aus einem ionisierbaren Medium, das aus einem Ouecksilbervorrat
genügender Menge besteht, so daß er während des Betriebes der Lampe bei einem Druck
von der Größenordnung von einer halben bis zu einigen Atmosphären vollständig verdampft, ferner
aus einem Zusatz einer kleinen Menge eines inerten Gases, wie z. B. Argon unter niedrigem Druck, z. B.
25 Torr, so daß das Zünden und Anheizen der Röhre erleichtert wird.
Die Endteile 21 und 22 der Entladungsröhre bilden breite Quetschf üße, die sich über den gesamten Durchmesser
der Röhre erstrecken. Die Ouetschfüße werden durch Abflachen bzw. Breitquetschen der runden
Enden der Entladungsröhre hergestellt, ohne daß diese vorher auf einen geringeren Durchmesser verengt
wurden. Die Breite der Ouetschfüße entspricht dann ungefähr dem π/2-fachen des Durchmessers der
Entladungsröhre, in der Praxis jedoch etwas weniger, als die durch diese Beziehung gegebene Zahl, da bei
der Erhitzung des Quarzendes während der Bildung des Ouetschfußes auf eine Temperatur, bei der der
Quarz plastisch wird, infolge der Oberflächenspannung ein geringes Einziehen auftritt. Die verbleibende
Breite ist jedoch mindestens so groß wie der Röhrendurchmesser. So' beträgt beispielsweise in einer bekannten
400-Watt-Lampe der Außendurchmesser der Entladungsröhre ungefähr 22 mm, der Innendurchmesser
etwa 20 mm und die Breite des Ouetschfußes etwa 25 bis 30 mm.
Die Entladungsröhre wird im Außenkolben durch die Hauptstützleitungen oder -drähte 23 und 24 im
unteren Ouetschfuß 21 am unteren Ende und 25 und
26 im oberen Ouetschfuß am oberen Ende gehaltert. Die Stützdrähte treten in den Ouetschfuß in der Nähe
der Ecken ein, d. h. in der Nähe der äußeren Kanten des Ouetschfußes, und erstrecken sich in axialer Richtung
von diesem weg, d. h. parallel zur longitudinalen Längsaches der Entladungsröhre. Sie bilden die vollständige
Halterung für die Entladungsröhre im Außenkolben, und ihre Anordnung in der Nähe der
äußeren, seitlichen Kanten der Ouetschfüße gewährleistet eine stabilere Anordnung, die sich nicht verdreht
oder verwirft, wenn die Lampe benutzt oder versandt wird.
Um zu verhindern, daß die Ecken der Quetschfüße bei den Stütz drähten 23 bis 26 während des Versandes
oder der Benutzung der Lampe oder nach wiederholtem Inbetriebsetzen abspringen, sind nach innen
gerichtete, konische oder trichterförmige Hohlräume
27 an den Punkten vorgesehen, wo die Stützdrähte in die Falte des Ouetschfußes, die durch ein Zusammenschmelzen
der Innenflächen der Ouarzwände der Entladungsröhre gebildet werden, eintreten. Die Stützdrähte
berühren den Quarz erst hinter den Scheiteln der trichterförmigen Öffnungen und damit an Punkten,
die beträchtlich von äußeren Kanten des Ouetschfußes entfernt sind. Die trichterförmigen Öffnungen
um die Stützdrähte eleminieren im wesentlichen die Gefahr des Ausbrechens der Ecken des Ouetschfußes.
Geeignete Abmessungen für die trichterförmigen Öffnungen für die dargestellte Lampe sind folgende:
Der Durchmesser der Öffnung am Mund liegt ungefähr im Bereich der Dicke des Ouetschfußes, bei-
spielsweise 2 bis 4 mm, die axiale Länge der öffnung ist etwa gleich oder länger als der Durchmesser des
Mundes. Die Abmessungen der konischen Öffnungen sind nicht kritisch und können erheblich von diesen
Zahlen abweichen, insbesondere ist es möglich, diese öffnungen wesentlich größer zu machen.
In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung dienen die Stützdrähte 24 und 25 ausschließlich
einem mechanischen Zweck, nämlich der Halterung der Entladungsröhre. Sie erstrecken sich
unmittelbar in den Quetschfuß, und da sie nicht in das Innere der Entladungsröhre reichen, ist eine
vakuumdichte Verschmelzung nicht notwendig. Die inneren Enden sind vorzugsweise in Richtung quer
zur Lampenlängsachse verbreitert, z. B. durch Quetschen oder Abflachen; die sich ergebende Fischschwanzform
bei 28 dient zur Verankerung des Stützdrahtes im Quarz.
Bei der Lampe nach der Erfindung können die Stützdrähte 23 und 26 zusätzlich zu ihrer mechanischen
Funktion der Halterung der Entladungsröhre auch eine elektrische Funktion als nach außen reichende
Verlängerungen der Elektrodeneinführungen ausüben. Hierfür sind die Stützdrähte 23 und 26 mit
rechtwinkligen Biegungen bzw. mit sich nach innen erstreckenden Teilen innerhalb des Ouetschfußes, unmittelbar
hinter oder bei den Scheiteln der trichterförmigen Öffnungen, versehen. Die Enden der gebogenen
Teile sind mit den äußeren Enden der Folienteile 19 der Elektrodeneinführungen verschweißt.
Dadurch, daß bei manchen Stützdrähten somit die Funktion der Herstellung einer elektrischen Verbindung
zu den Elektroden zusätzlich zur Halterung der Entladungsröhre ausgeübt wird, verringert sich die
Anzahl der Teile, die in den Quetschfüßen zur äußeren Verbindung vorgesehen werden müssen, wesentlich,
wodurch sich die Herstellungskosten verringern.
Die Stützdrähte 23 und 24 sind beispielsweise durch Schweißung mit den zur Seite gebogenen Enden
der Haupteinführungsdrähte 6 und 7, die sich vom Sockel des Außenkolbens nach innen erstrecken, verbunden.
Beide Stützdrähte dienen zur mechanischen Halterung der Entladungsröhre, der Stützdraht 23
bildet zusätzlich dazu noch eine elektrische Verbindung mit der Elektrode 13. Die Hilfselektrode 18 besitzt
einen sich nach außen erstreckenden Draht 29, der mit dem äußeren Ende der Einschmelzungsfolie
19 verschweißt ist; zwischen den herausstehenden Draht 29 und den Einführungsdraht 7 des Außenkolbens
ist ein Strombegrenzungswiderstand 31 eingeschaltet.
Die Stützdrähte 25 und 26 am oberen Ende der Entladungsröhre sind in einem querliegenden Steg 32
(Fig. 2) befestigt, der in Federfinger 33 ausläuft, die an dem oberen röhrenförmigen Ende des Außenkolbens
anliegen. Eine flexible Litze oder ein Draht 34 verbindet den Stützdraht 26 mit dem nach außen
gebogenen Ende des Einführungdrahtes 7 des Außenkolbens.
Quer zur Achse des Kolbens ist unmittelbar oberhalb der nach außen gebogenen Enden der Einführungsdrähte
6 und 7 eine Wärmereflektorscheibe 35 angebracht. Die Scheibe ist an dem Einführungsdraht 6 angeschweißt und bei 36 im Bereich des nach
außen gebogenen Endes des Einführungsdrahtes 7 so geschlitzt, daß ein Kurzschluß mit diesen Einführungen
oder den mit ihr verbundenen Teilen vermieden wird.
In Fig. 3 ist eine Entladungsröhre und die zugehörige Halterung für eine Ouecksilberhochdrucklampe
dargestellt, die eine Abwandlung der Erfindung zeigt. Außer den noch besonders zu erwähnenden Unterschieden
entspricht diese Lampe der, die in Fig. 1 dargestellt ist; gleiche Bezugszeichen sind gleichartigen
Teilen zugeordnet. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der nach außen führende Draht
29 der Einführung für die Hilfselektrode 18 weggelassen. Ein Strombegrenzungswiderstand 31a ist
vorgesehen, der relativ dicke Zuleitungen besitzt, die
ίο gefähr dieselbe Steife wie die Stützdrähte haben. Zumindesten der obere Anschlußdraht 37 des Widerstandes
wird aus einem geeigneten, widerstandsfähigen Metall, wie z. B. Molybdän, hergestellt. Dieser
Anschlußdraht führt durch eine trichterförmige Öffnung 27 in den Ouetschfuß 21 und ist bei oder
hinter dem Scheitel der Öffnung im rechten Winkel abgebogen, wobei das Ende an den Folienteil 19 der
Einschmelzung für die Hilfselektrode 18 angeschweißt ist. Selbstverständlich erfolgt die Verschweißung des
Widerstandsanschlußdrahtes mit dem Folienteil vor der Bildung des Ouetschfußes. Der andere Anschluß
38 des Widerstandes 31a ist mit dem nach außen gebogenen Ende des Haupteinführungsdrahtes 7 des
Außenkolbens verschweißt. Der Widerstand 31a leistet dadurch zusätzlich zu seiner üblichen Funktion
zur Strombegrenzung für die Hilfselektrode die Funktion einer Halterung der Entladungsröhre, was
die Anordnung weiter vereinfacht und die Kosten verringert.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Teilansicht der Art und Weise, wie ein Ouetschfuß mit getrennten
Stützen und trichterförmigen Öffnungen um diese gemäß der Erfindung hergestellt werden kann. Die
Drähte, die in den Quetschfuß eingebettet werden sollen, nämlich der Stützdraht 23, die Stromzuführung
13' für die Hauptelektrode 13, die Stromzuführung 29 für die Hilfselektrode 18 und der Stützdraht
24, stehen aufrecht auf der oberen Oberfläche eines zylindrischen Montagezapfens 41, wobei die unteren
Enden in geeigneten Öffnungen in der oberen Fläche des Montagezapfens liegen. Das Ouarzrohr 12 wird
entweder über den seitlich abstehenden Pumpstutzen, der anschließend abgeschmolzen wird, wie aus Fig. 1
ersichtlich ist, oder durch ein geeignetes Futter, das es umgibt, gehalten. Die Röhre wird so gehalten, daß
ihr unteres Ende gerade die obere Oberfläche des Montagezapfens nicht mehr berührt, die Lage des
zylindrischen Rohres vor dem Zusammendrücken ist bei 12' in Fig. 4 gestrichelt angedeutet.
Auf gegenüberliegenden Seiten der Anordnung auf dem Montagezapfen sind zwei Backen 43 und 44 angeordnet,
wobei geeignete Mittel vorgesehen sind, diese Backen gleichzeitig in einer Richtung senkrecht
zur Ebene der Folienteile des Ouetschfußes vorzuschieben. Die Backen besitzen konkave obere Flächen
45, so daß ein im wesentlichen halbkugelförmiger Abschluß der Entladungsröhre gebildet wird. Nachdem
das untere Ende der Ouarzröhre beispielsweise durch ein paar Brenner bis zur Plastizität erhitzt ist, werden
die Backen durch einen geeigneten Betätigungsmechanismus zusammengedrückt, so daß das Röhrenende
die gewünschte Form erhält.
Die Ouetschfüße mit mit den Folien der Einführungsleiter verbundenen Stützdrähten können in ähnlicher
Weise hergestellt werden. Die unteren Enden der Stützdrähte, an deren zur Seite gebogenen oberen
Enden die Einführungsfolien und Elektroden bereits angeschweißt sind, werden in geeigneten Öffnungen
in der oberen Fläche eines Montagezapfens gehalten, wie bereits in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben
Claims (2)
1. Von einem lichtdurchlässigen Außenkolben umschlossene elektrische Hochdruckentladungslampe,
deren röhrenförmiges Entladungsgefäß an beiden Enden mit je einem axial vorspringenden,
flachen Ouetschfuß versehen ist, welcher mindestens so breit ist wie der Durchmesser der
Entladungsröhre und in seinem Mittelteil vakuumdicht eingeschmolzene, mit Folienteilen versehene
Stromzuführungen enthält, gekennzeichnet durch Stützdrähte, die mit ihrem einen Endteil in den
Ouetschfuß hineinreichen und dort in der Nähe der Seitenkanten des Ouetschfußes eingeschmolzen
sind, so1 daß die Stützdrähte im wesentlichen die gesamte mechanische Halterung der Entladungsröhre
im Außenkolben bewirken.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ouetschfuß so abgeschrägt ist,
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