DE1764961A1 - Short arc high pressure lamp - Google Patents
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Description
"Kurzbogenhochdruck lampe""Short arc high pressure lamp"
Die Erfindung betrifft eine Kurzbogenhochdrucklampe mit etwa kugelförmigem Gefäß, in dessen Mitte etwa sich zwei Hauptelektroden in einem Abstand gegenüberstehen, der klein gegenüber dem Kolbendurchmesser ist, insbesondere Quecksilberdampfhöchstdrucklampen. Der elektrodenstabilisierte kurze Bogen dieser Lampen erreicht Leuchtdichten ron 20 - 2OO ksb und dient als nahezu punktfönnige Lichtquelle in optischen Geräten. Der Quecksilberdampfdruck erreicht im Betrieb Werte von 10 bis 100 at.The invention relates to a short-arc high-pressure lamp with an approximately spherical Vessel with two main electrodes facing each other at a distance that is small compared to the diameter of the bulb especially high pressure mercury vapor lamps. The electrode stabilized short arc of these lamps achieves luminance levels of around 20 - 200 ksb and serves as an almost point-like light source in optical Devices. The mercury vapor pressure reaches values during operation from 10 to 100 at.
Zu unterscheiden sind diese Lampen von Quecksilberdampfhochdrucklampen für Straßen- und Hallenbeleuchtung usw., die ein etwa rohrförmiges Gefäß, einen wandstabilisierten Bogen von den Gefäßdurchmesser überschreitender Länge und wesentlich geringere Leuchtdichten besitzen.These lamps are to be distinguished from high-pressure mercury vapor lamps for street and hall lighting, etc., which have an approximately tubular vessel, a wall-stabilized arch exceeding the diameter of the vessel Have length and significantly lower luminance levels.
Wegen ihres Einsatzes in optischen Geräten ist es erforderlich, daß die Quecksilberdaapfhöchatdrucklampen eine möglichst geringe Bogenunruhe besitzen und daß sich die optische Qualität der Gefäßwand während der normalen Lebensdauer durch Ablagerung von Zerstäubungeprodukten nicht nennenswert verschlechtert. Obgleich die derzeitigenBecause of their use in optical devices, it is necessary that the mercury pressure lamps have the least possible arc unrest and that the optical quality of the vessel wall is improved during its normal service life due to the deposition of nebulization products not significantly deteriorated. Although the current ones
·) 21 f 82/03 - / -·) 21 f 82/03 - / -
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Lampen dieses Types mit ihren aus gehämmerten und geschliffenen Volframstäben bestehenden Elektroden einen hohen Stand der Vollkommenheit erreicht haben, bedürfen für besonders hohe Ansprüche bzw. bei mit Wechselstrom betriebenen Lampen Bogenunruhe und Schwärzung noch weiterer Verbesserung. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß beide Elektroden aus Sinterkörpern bestehen, die 20 Gew.$ bis 90 Gew.% Tantalkarbid und 80 Gew.£ bis 10 Gew.^ Wolfram und/oder die Metalle Rhenium, Molybdän, Tantal enthalten.Lamps of this type with their electrodes consisting of hammered and ground volfram rods have a high level of perfection arc unsteadiness and blackening require further improvement for particularly high demands or for lamps operated with alternating current. This aim is achieved according to the invention achieved in that both electrodes consist of sintered bodies, the 20 wt. $ to 90 wt.% Tantalum carbide and 80 wt 10 wt. ^ Tungsten and / or contain the metals rhenium, molybdenum, tantalum.
™ Bei mit Thoriumoxid aktivierten Emissionsschichten, insbesondere für Elektronenröhren, ist bereits ein Zusatz von verschiedenen Metallkarbiden bekannt, die als Reduktionsmittel dienen (DBP 967 660). Um bei Hochdrucklampen die wärmeabstrahlenden Eigenschaften der Elektrodenoberfläche zu verbessern, wurde diese auch bereits mit einer Schicht aus aufgesintertem Tantalkarbid versehen (DBP 1 182 743). Schließlich ist auch eine Neonleuchtröhre bekannt, deren Elektroden aus Tantalkarbid bestehen, die eine nur geringe Zerstäubung aufweisen (USA-Patentschrift 1 909 68O). Diese Veröffentlichungen geben jedoch keinen Hinweis, daß als kompakte selbsttragende Körper ausgebildete Sinterelektroden aus Tantalkarbid und Wolfram oder einem anderen hochschmelzenden Metall die Bogenunruhe und Schwär-™ In the case of emission layers activated with thorium oxide, in particular for electron tubes, it is already known to add various metal carbides that serve as reducing agents (DBP 967 660). In order to reduce the heat emitting properties of high pressure lamps To improve the electrode surface, this was also the case already provided with a layer of sintered tantalum carbide (DBP 1 182 743). Finally, a neon tube is also known, the electrodes of which consist of tantalum carbide, which are only slightly sputtered (USA patent 1 909 68O). These publications however, do not give any indication that sintered electrodes made of tantalum carbide and tungsten are designed as compact self-supporting bodies or another high-melting metal, the arc unrest and blackness
fc zung bei insbesondere mit Wechselstrom betriebenen Kurzbogenhochdrucklampen verringern können. Es bedurfte vielmehr langwieriger Untersuchungen, um herauszufinden, ob bzw. durch welche Maßnahmen an den Elektroden eine weitere Verbesserung der Betriebseigenschaften von Kurzbogenhochdrucklampen zu erzielen ist.fc tion for short-arc high-pressure lamps operated in particular with alternating current can decrease. Rather, lengthy investigations were required to find out whether and by what measures the Electrodes further improve the operating properties of Short arc high pressure lamps can be achieved.
Der Kolben 1 der Quecksilberdampfhöchstdrucklampe für Wechselstrombetrieb besteht aus blasen- und schlierenfreiem Quarzglas und bildet einen kugel- oder eiförmigen Entladungsraum. Di· Elektrodenkernstifte J The bulb 1 of the high-pressure mercury vapor lamp for alternating current operation consists of quartz glass free of bubbles and streaks and forms a spherical or egg-shaped discharge space. Di · electrode core pins J
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und 4 bestehen aus gehämmertem und geschliffenem Wolfram, besitzen einen Durchmesser von 1,5 mm und tragen an ihren vorderen Enden die Elektrodensinterkorper 5 und 6. Diese bestehen gemäß der Erfindung aus einem Gemisch von 60 Jd Tantalkarbid und 40 % Wolfram; es enthält ursprünglich noch zusätzlich ein Bindemittel, z.B. 2 % Kampfer. Der hintere Teil der Elektrodensinterkorper besitzt zylindrische Form, während der vordere Teil, der dem Bogenansatz dient, kegelig oder kegelstumpfförraig ausläuft. Beide Elektrodenkernstifte 3 und 4 tragen dicht hinter den Elektrodensinterkörpern 5 und 6 Elektrodenwendeln 7 und 8 aus Wolframdraht von 0,4 mm Durchmesser, die aus μ zwei übereinander gewendelten Lagen von Windungen bestehen und stramm auf die Elektrodenstifte passen. Die untere Lage ist dicht gewickelt und besteht aus vier Windungen. Der Draht ist dann so über diese Wendel zurückgewickelt, daß eine obere Lage von drei Windungen entsteht, die voneinander einen Windungsabstand von 0,1 mm besitzen. Diese Elektrodenwendeln 7 und 8 dienen zum Festhalten des vorzugsweise aus Thorium bestehenden Emitters. Dieser Emitter dient lediglich zur Zünderleichterung, es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß während des Betriebes vor allem durch Oberflächenmigration etwas Thorium in den Bogenansatzbereich gelangt. Die Sinterkörper der Elektroden enthalten - von solchen in sehr geringer Menge durch Migration an sie gelangenden Spuren abgesehen - vorzugsweise keinen Emitterzusatz. Nachdem die Wendeln mit Emitterpaste gefüllt worden sind, werden i die Kernatifte 3 und 4 in sie hineingedrückt. Der obere Elektrodenkernstift ist zusätzlich noch mit einer Getterwendel 9 aus Tantaldraht von O,5 mm Durchmesser versehen, die hinter der Elektrodenwendel 7 auf den Stab aufgezogen ist. Mit 10 und 11 sind die Einschmelzleiter bezeichnet, mit 12 und 13 die beiden Sockel der Lampe. 4 and 4 consist of hammered and ground tungsten, have a diameter of 1.5 mm and carry the sintered electrode bodies 5 and 6 at their front ends. According to the invention, these consist of a mixture of 60 Jd tantalum carbide and 40% tungsten; it originally also contains a binding agent, eg 2 % camphor. The rear part of the sintered electrodes has a cylindrical shape, while the front part, which is used for the arch attachment, tapers off in a conical or truncated cone shape. Both electrode core pins 3 and 4 carry electrode coils 7 and 8 made of tungsten wire with a diameter of 0.4 mm, closely behind the sintered electrode bodies 5 and 6, which consist of μ two layers of turns wound one on top of the other and fit tightly on the electrode pins. The lower layer is tightly wound and consists of four turns. The wire is then wound back over this helix in such a way that an upper layer of three turns is created, each of which is 0.1 mm apart. These electrode coils 7 and 8 are used to hold the emitter, which is preferably made of thorium. This emitter is only used to facilitate ignition, but it cannot be ruled out that some thorium may get into the arc attachment area during operation, mainly due to surface migration. The sintered bodies of the electrodes preferably contain no emitter additive, apart from traces that reach them in very small quantities through migration. After the coils have been filled with the emitter paste, are pushed i Kernatifte the 3 and 4 in it. The upper electrode core pin is additionally provided with a getter coil 9 made of tantalum wire with a diameter of 0.5 mm, which is pulled onto the rod behind the electrode coil 7. With 10 and 11 the fusible lines are designated, with 12 and 13 the two bases of the lamp.
Auf der Kolbenwand ist auf der ringförmigen Zone zwischen Entladungeraum und Einschmelzung, sowie auf der abgeschmolzenen, eingedrückten Pumpspitze eine Verspiegelung l4 angebracht.On the piston wall is on the annular zone between the discharge space and melting, as well as a mirror coating 14 applied to the melted, pressed-in pump tip.
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Bei der Herstellung der Elektrodensinterkörper 5 und 6 geht man von einem Gemisch aus Tantalkarbidpulver und Wolframpulver aus, welches mit in Diäthyläther gelöstem. Kampfer so lange verrührt wird, bis das Lösungsmittel verdunstet ist. In einer Form werden dann bei einem Preßdruck von 300 bis 320 kp zylindrische Preßlinge hergestellt, die ein Sackloch für die Aufnahme des Elektrodenkernstiftes besitzen. Sodann werden die Preßlinge zur Vorsinterung 10 Minuten lang bei 15OO C in Formiergas geglüht. Anschließend wird die Kegelspitze angedreht. Die fertigen Sinterkörper werden auf die mit Elektrodenwendeln versehenen Kernstifte aufgesetzt und durch Glühen in Formiergasatmosphäre aufgeschrumpft.In the production of the electrode sintered bodies 5 and 6, one goes from a mixture of tantalum carbide powder and tungsten powder, which with dissolved in diethyl ether. Camphor stirred up for so long until the solvent has evaporated. Cylindrical compacts are then placed in a mold at a pressure of 300 to 320 kp manufactured, which has a blind hole for receiving the electrode core pin own. The compacts are then pre-sintered for 10 minutes at 150 ° C. in forming gas. Afterward the tip of the cone is turned. The finished sintered bodies are placed on the core pins provided with electrode coils and pushed through Annealing in a forming gas atmosphere is shrunk on.
Die Füllung der Lampe besteht aus etwa 35 Torr Argon als Ziindgas und einer im Betrieb völlig verdampfenden Quecksilbermenge.The filling of the lamp consists of about 35 Torr of argon as ignition gas and an amount of mercury that evaporates completely during operation.
Dimensionen der Elektroden und Leistungsaufnahme der Lampe sind so aufeinander abgestimmt, daß sich im Ansatzbereich des Bogens auf jeder Elektrode eine kleine schmelzende Fläche ausbildet, auf welcher der Bogen im allgemeinen ohne Kontraktion stabil ansetzt. Es wird angenommen, daß die hohe Stabilität des Bogens durch die Konstanz der Austrittsarbeit über die Schmelzfläche hin, vielleicht auch durch eine besonders niedrige Austrittsarbeit, begünstigt wird. Die trotz des Vorliegens zweier Scheelzflachen erstaunlich geringe Schwärzung des Lampenkolbens - insbesondere bei Verwendung von Elektroden aus einem Sintermaterial, das zu 60 Gew.% aus Tantalkarbid und zu 40 Gew.% aus Wolfram besteht - läßt sich aus des "weichen", d.h. nicht kontrahierten Bogenansatz verstehen, der praktisch die ganze Schmelzfläche gleichmäßig bedeckt. Dadurch kommt es trotz der hohen Elektrodenbelastung, die zur Aufrechterhaltung eines stabil brennenden Bogens notwendig ist, nicht zu den hohen lokalen Aufheizungen, die bei kontrahiert ansetzendem Bogen am Ort des Bogenansatzes zu beobachten sind und einen wesentlichen Beitrag zur Ver-Dimensions of the electrodes and power consumption of the lamp are like that coordinated that a small melting surface is formed on each electrode in the base area of the arc, on which the bow is generally stable without contraction. It is believed that the high stability of the arch is due to its constancy the work function across the enamel surface, maybe is also favored by a particularly low work function. The surprisingly small despite the presence of two Scheelz surfaces Blackening of the lamp bulb - especially when using electrodes made of a sintered material, 60% by weight of tantalum carbide and 40% by weight of tungsten - can be made from the "soft", i.e. understand the uncontracted arch attachment that covers practically the entire enamel surface evenly. This is how it comes about in spite of the high electrode load necessary to maintain a stable burning arc is necessary, not to the high local heating that occurs when the arc is contracted at the point where the arc is attached can be observed and make a significant contribution to
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dampfung bzw. Zerstäubung des Elektrodenmateriales und damit zur Schwärzung des Entladungsgefäßes liefern.vaporization or atomization of the electrode material and thus for Provide blackening of the discharge tube.
Die Einhaltung des angegebenen Mischungsverhältnisses von Wolfram und Tantalkarbid ist von großer Bedeutung. Eine Erhöhung des Tantalkarbid-Anteiles führt zu einer verstärkten Schwärzung, während eine Erhöhung des Wolfram-Anteiles das Auftreten einzelner Schnelzperlen begünstigt, die zu einem unruhigen Bogenstand führen.Maintaining the specified mixing ratio of tungsten and tantalum carbide is of great importance. An increase in the proportion of tantalum carbide leads to an increased blackening, while an increase in the proportion of tungsten leads to the appearance of individual sparkling pearls favored, which lead to a restless bow stand.
Während die Erfindung bei einer neben ZUndgas nur Quecksilber enthaltenden Höchstdrucklampe beschrieben wurde, bringen die neuen Elektroden auch bei solchen, vorzugsweise mit Wechselstrom betriebenen Kurzbogenhochdrucklampen entsprechende Vorteile, die zusätzlich zum Quecksilber oder als alleinige lichterzeugende Füllung Metallhalogenid enthalten. Auch die Eigenschaften von Xenonkurzbogenlampen für Wechselstrombetrieb werden durch Sinterelektroden aus Wolfram und Tantalkarbid verbessert.While the invention contains only mercury in addition to ignition gas Ultra-high pressure lamp has been described, bring the new electrodes even with those, preferably operated with alternating current Short-arc high-pressure lamps have corresponding advantages that are metal halide in addition to mercury or as the sole light-generating filling contain. The properties of xenon short-arc lamps for AC operation are also determined by sintered electrodes made of tungsten and tantalum carbide improved.
- Patentansprüche -- patent claims -
10 9 8 ^37 0 4 4 510 9 8 ^ 37 0 4 4 5
Claims (9)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681764961 DE1764961C3 (en) | 1968-09-12 | Electrode with tantalum carbide for short-arc high-pressure discharge lamps | |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681764961 DE1764961C3 (en) | 1968-09-12 | Electrode with tantalum carbide for short-arc high-pressure discharge lamps |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1764961A1 true DE1764961A1 (en) | 1972-01-13 |
DE1764961B2 DE1764961B2 (en) | 1977-05-12 |
DE1764961C3 DE1764961C3 (en) | 1978-01-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2524768A1 (en) * | 1974-06-12 | 1976-01-02 | Philips Nv | ELECTRODE FOR A DISCHARGE LAMP |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2524768A1 (en) * | 1974-06-12 | 1976-01-02 | Philips Nv | ELECTRODE FOR A DISCHARGE LAMP |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3621322A (en) | 1971-11-16 |
FR2017924A1 (en) | 1970-05-22 |
GB1240778A (en) | 1971-07-28 |
DE1764961B2 (en) | 1977-05-12 |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |