DE1132242B

DE1132242B - Elektrodeneinschmelzung fuer Hochdruckentladungslampen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1132242B
Application number: DEP26393A
Authority: DE
Inventors: Alfred Tietze
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1961-01-16
Filing date: 1961-01-16
Publication date: 1962-06-28
Also published as: BE612631A; CH397081A; GB995095A; US3140417A

Description

Elektrodeneinschmelzung für Hochdruckentladungslampen und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf Elektrodeneinschrnelzungen für Hochdruckentladungslampen, insbesondere für Edelgas-Hochdruckentladungslampen. Bei diesen Lampen werden die Elektroden vakuumdicht in das Entladungsgefäß eingeschmolzen. Die Einschmelzung, die sich nur über ein relativ kurzes Stück der stabförmigen Elektrodenstromzuführung erstreckt, ist aber durch die Schwere und Länge der Elektrode oft starken Belastungen ausgesetzt, so daß Risse im Einschmelzmaterial entstehen und die Elektrodenzuführung undicht wird.
Um die starken Belastungen zu verringern, ist es bekannt, die Elektrodenzuführung am entladungsseitigen Teil dadurch zu unterstützen, daß man den Kolbenhals über eine bestimmte Länge dicht an die Stromzuführung der Elektrode heranführt und dort mit dem ebenfalls herangeführten Elektrodenfußhals verschmilzt, wobei das Heranführen des Kolben- und des Elektrodenfußhalses durch Einfallenlassen des Materials bis auf den durch die Ausdehnungstoleranz des Stabes bedingten Spielraum bewerkstelligt wird.
Dieses Verfahren hat den großen Nachteil, daß ein Totraum, d. h. ein vom Entladungsgefäß getrennter, aber dagegen nicht vakuumdicht abgeschlossener Raum zwischen der Unterstützungsstelle und der vakuumdichten Durchführung entsteht, der nur sehr langsam oder gar nicht evakuiert werden kann, was eine laufende Nachdiffusion der Luft aus dem Totraum in den Entladungsraum oder des Gases vom Entladungsraum in den Totraum bei der fertigen Lampe zur Folge hat.
Eine solche Unterstützungsstelle kann nie vakuumdicht sein, da man wegen des verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Stromzuführung und des für Lampen mit hohem Druck verwendeten Kolbenmaterials den Elektrodenstab nicht dicht von dem Kolbenmaterial umschließen lassen kann.
Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Ausführung ist, daß die Stabilität der Unterstützungsstelle durch deren verhältnismäßig kleinen Querschnitt herabgesetzt ist.
Die angeführten Nachteile der bekannten Unterstützung der Stromzuführung werden durch die Ausführung gemäß der Erfindung vermieden. Die Elektrodeneinschmelzungfür Hochdruckentladungslampen, insbesondere tdelgas-Hochdruckentladungslampen, nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich im Kolbenhals zwischen der Elektrode und der vakuumdichten Durchführung der Stromzuführung mindestens eine zylindrische Rolle mit einem Ausdehnungskoeffizienten ähnlich dem des Kolbenmaterials befindet, die die stabförmige Stromzuführung der Elektrode umgibt und mit ihrer Mantelfläche mit dem Kolbenhals verschmolzen ist und die derart ausgebildet ist, daß der Entladungsraum und der Raum um die Stromleiterdurchführung vakuummäßig verbunden sind. Die hinter der Rolle liegende Stromleiterdurchführung kann als übliche Fußeinschmelzung oder als Folieneinquetschung ausgebildet sein, über die von außen eventuell eine Sockelhülse geschoben werden kann.
Die Rolle bzw. die Rollen sind auf ihrem äußeren Zylindermantel mit Einkerbungen oder Schlitzen versehen, die die Stirnflächen der Rolle miteinander verbinden. Dadurch wird es ermöglicht, daß beim Auspumpen des Entladungsgefäßes auch der Raum hinter der Rolle in verhältnismäßig kurzer Zeit evakuiert wird bzw. beim Füllen der Lampe nach kurzer Zeit Gleichgewicht des Gas- oder Dampfdruckes im Entladungsgefäß und im beschriebenen Raum herrscht, also ein schnellerer Druckausgleich zwischen den beiden Volumina stattfindet. Die vakuummäßige Verbindung von Entladungsraum und Raum hinter der Rolle kann auch dadurch hergestellt werden, daß die Rolle außer der axialen Durchbohrung für die Stromzuführung noch weitere Durchbohrungen aufweist oder mit Schlitzen bzw. Einkerbungen und Durchbohrungen versehen ist.
Aus Stabilitätsgründen und aus Gründen der Wärmeableitung kann man dieAnzahl der Bohrungen nicht beliebig erhöhen. So ist es im allgemeinen unzweckmäßig, mehr als acht Bohrungen oder Schlitze vorzusehen; vorzugsweise wird die Rolle mit vier Schlitzen oder Bohrungen versehen. Die Schlitze sollen möglichst nicht tiefer sein als der halben Rollenwandung entspricht und die Breite der Schlitze tunlichst nicht mehr als ein Zwanzigstel des Rollendurchmessers betragen.
Die Rolle selbst soll länger als das 4fache, vorzugsweise das 8- bis 12fache des Durchmessers der stabförxnigen Elektrodenzuleitung sein. Statt einer längeren Rolle können auch zwei oder mehrere kürzere Rollen in der Ausführung nach der Erfindung verwendet werden, um den Pumpwiderstand herabzusetzen, wobei der Abstand der Rollen größer als das 4fache, vorzugsweise das 8- bis 12fache des Durchmessers des: Elektrodenstabes sein soll.
Durch die besondere Ausbildung der Druckentlastungsrolle nach der Erfindung ist es auch möglich, den Pumpstengel statt wie bisher am Lampenkolben jetzt hinter der Rolle am Elektrodenfuß selbst anzubringen und so die Lampe über den Fuß und die Rolle zu evakuieren und zu füllen.
In den Fig. 1 a bis l d, 2 a und 2 b und 3 a bis 3 e sind verschiedenen Ausführungsbeispiele der Elektrodeneinschmelzung nach der Erfindung teilweise in schematischer Darstellung wiedergegeben; Fig. 1 a bis 1 d zeigen Lampenfüße mit Einschmelzung, Fig. 2 a und 2 b Lampenfüße mit Folieneinquetschung; in den Fig. 3 a bis 3 e sind verschiedene Rollenausführungen dargestellt.
Fig. 1 a zeigt einen Längsschnitt durch eine Elektrodeneinschmelzung. Die Stromzuführung 1 aus Wolfram, deren entladungsseitiges Ende die Elektrode 2 trägt, ist an ihrer der Entladung abgewandten Seite in bekannter Weise mit der Einschmelzung 3 versehen. Die Einschmelzung besteht üblicherweise aus dem Überzug 4 aus Glas, das den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie Wolfram hat, den Übergangsgläsern 5 und dem an die Stromzuführung 1 herangeführten, mit den Übergangsgläsern verschmolzenen Quarzglasrohr 6. Bevor die Elektrode 2 auf die Stromzuführung 1 aufgesetzt wird, wird die zentrisch durchbohrte Rolle 7 aus Quarzglas, die mit Schlitzen 8 versehen ist, auf die Stromzuführung l aufgeschoben. Über die Elektrodeneinschmelzung nach Fig. 1 a ist der Kolben 9 aus Quarzglas geschoben, wie Fig. 1 b, in der eine vollständige Elektrodeneinschmelzung gemäß der Erfindung dargestellt ist, zeigt. Das Ende 10 des Kolbens 9 wird mit dem Quarzglasrohr 6 verschmolzen. Danach wird der Lampenkolben 9 evakuiert und in Höhe der Rolle 7 über seinen Umfang bis zur Erweichung erwärmt, so daß er bei 11 einfällt und mit der Rollenmantelfläche verschmilzt. Die Fig. 1 c zeigt eine andere Form der Elektrodeneinschmelzung. Dabei wird über die Einschmelzung 3 des Elektrodenfußes, der noch nicht mit der Elektrode 2 versehen ist, ein Quarzglasrohr 12 geschoben, das zunächst über die die Rolle 7 tragende Stromzuführung 1 hinausragt. Das Ende 13 des Quarzglasrohres 12 wird mit dem Quarzglasrohr 6 verschmolzen. Das Quarzglasrohr 12 wird nach Evakuieren an der Stelle 11 mit der Rolle 7 - wie zu Fig. 1 b beschrieben -verschmolzen und am Rollenende abgetrennt. Danach wird die Elektrode 2 auf die Stromzuführung l aufgesetzt. Anschließend wird der Kolben 9 über die Stelle 11 geschoben, mit seinem Kolbenhalsende 10 mit dem Quarzglasrohr 12 verschmolzen und nach Evakuieren - in der zu Fig. 1 b beschriebenen Weise - mit dem Quarzglasrohr 12 und der Rolle 7 an der Stelle 11 verschmolzen.
In der Fig. 1 d ist eine einfachere, für Lampen mittleren Druckes geeignete Ausführung der Einschmelzung 3 gezeigt.
In den Fig. 2 a und 2b bedeuten die mit 14 und 15 bezeichneten Figurenteile verschiedene Ausführungsformen von Folieneinquetschungen, wobei die Folie 16 aus Molybdän besteht.
Die Fig. 3 a und 3 b zeigen Ansichten von Mantelfläche und Stirnfläche der Rolle 7 mit den Schlitzen bzw. Einkerbungen B. 17 ist die zentrische Bohrung für die Stromzuführung 1. Die Fig. 3 c bis 3 e geben die Ansicht der Stirnfläche von Rollen, die mit Schlitzen und/oder Durchbohrungen 8, 18, 19 versehen sind.
Für die Rolle 7 seien zwei Bemessungsbeispiele gegeben: Bei einem Durchmesser der Stromzuführung 1 von 2,4 mm beträgt der Durchmesser der Rolle z. B. 8 mm, die Rollenlänge 24 mm. Die Schlitze 8 haben dabei eine Tiefe von etwa 1,3 mm und eine Breite von 0,4 mm, die Bohrungen 19 einen Durchmesser von etwa 0,8 mm. Bei einem Durchmesser der Stromzuführung 1 von 8 mm beträgt der Durchmesser der Rolle z. B. 20 mm, die Rollenlänge 80 mm. Die Schlitze 8 haben dabei eine Tiefe von etwa 3 mm und eine Breite von 1 mm, die Bohrungen 19 einen Durchmesser von etwa 2 mm.
Die Elektrodeneinschmelzungen nach der Erfindung gewährleisten eine einfachere Fertigung bei größerer Bruchsicherheit und konstanteren Arbeitsbedingungen der Lampe.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrodeneinschmelzung für Hochdruckentladungslampen, insbesondere für Edelgas-Hochdruckentladungslampen, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Kolbenhals zwischen der Elektrode und der vakuumdichten Durchführung der Stromzuführung mindestens eine zylindrische Rolle (7) mit einem Ausdehnungskoeffizienten ähnlich dem des Kolbenmaterials befindet, die die stabförmige Stromzuführung (1) der Elektrode umgibt und mit ihrer Mantelfläche mit dem Kolbenhals verschmolzen ist und die derart ausgebildet ist, daß der Entladungsraum und der Raum um die Stromleiterdurchführung vakuummäßig verbunden sind.
2. Elektrodeneinsehmelzung für Hochdruckentladungslampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (7) auf ihrem äußeren Zylindermantel die Stirnflächen der Rolle verbindende Einkerbungen (8) bzw. Schlitze (18) hat.
3. Elektrodeneinschmelzung für Hochdruckentladungslampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle außer der axialen Längsschlitze noch weitere Durchbohrungen (19) parallel zur Achse aufweist.
4. Elektrodeneinschmelzung für Hochdruckentladungslampen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (7) sowohl Einkerbungen (8) bzw. Schlitze (18) als auch Durchbohrungen (19) aufweist.
5. Elektrodeneinschmelzung für Hochdruckentladungslampen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von nur einer Rolle (7) die Rollenlänge mehr als das 4fache, vorzugsweise das 8- bis 12fache des Durchmessers der stabförmigen Elektrodenzuleitung (1) beträgt.
6. Elektrodeneinschmelzung für Hochdruckentladungslampen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Rollen derAbstand zwischen den Rollen (7) mehr als das 4fache, vorzugsweise das 8- bis 12fache des Durchmessers der stabförmigen Elektrodenzuleitung (1) beträgt.
7. Verfahren zur Herstellung der Elektrodeneinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über den fertigen Elektrodenfuß - bestehend aus der stabförmigen Stromzuführung (1), der an dem einen Ende der Stromzuführung befindlichen Einschmelzung (3) oder Folieneinquetschung (16), der auf die Stromzuführung aufgeschobenen, zylindrischen, mit Schlitzen, Einkerbungen und/oder Durchbohrungen versehenen Rolle (7) und der Elektrode (2), die nach Aufschieben der Rolle auf das andere Ende der Stromzuführung aufgesetzt wird - der Lampenkolben bzw. der Kolbenhals geschoben, an seinem Ende mit dem dem Entladungsraum abgewandten Ende des Elektrodenfußes (3) verschmolzen, nach Evakuieren in Höhe der Rolle über seinen Umfang bis zur Erweichung erwärmt und durch Einfallenlassen des Kolbenmaterials (11) mit der Mantelfläche der Rolle (7) verschmolzen wird. B. Verfahren zur Herstellung der Elektrodeneinschmelzung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über den Elektrodenfuß - bestehend aus der stabförmigen Stromzuführung (1), der an dem einen Ende der Stromzuführung befindlichen Einschmelzung (3) oder Folieneinquetschung; der auf das andere Ende der Stromzuführung aufgeschobenen, zylindrischen, mit Schlitzen (8), Einkerbungen (18) und/oder Durchbohrungen (19) versehenen Rolle (7) - ein über die mit der Rolle versehene Stromzuführung hinausragendes Rohr (12) aus Kolbenmaterial geschoben ist, das an seinem einen Ende mit dem dem Entladungsraum abgewandten Ende des Elektrodenfußes verschmolzen, über das andere Ende evakuiert, in Höhe der Rolle über seinen Umfang bis zur Erweichung erwärmt, durch Einfallenlassen des Rohrmaterials (11) mit der Mantelfläche der Rolle verschmolzen und an dem dem Entladungsraum zugewandten Ende der Rolle abgetrennt wird, danach die Elektrode auf die Stromzuführung aufgesetzt wird und der so ausgebildete Elektrodenfuß in den Lampenkolben bzw. Kolbenhals so weit hineingeschoben wird, daß der Kolbenhals mindestens teilweise die Rolle überdeckt, das Kolbenhalsende (9) mit dem die Rolle umgebenden Rohr verschmolzen, der Kolbenhals nach Evakuieren des Kolbens in Höhe der Rolle über seinen Umfang bis zur Erweichung erwärmt und durch Einfallenlassen des Kolbenmaterials mit dem Rohr (11) und der Rolle (7) verschmolzen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 556 949.