DE2318062A1

DE2318062A1 - ELECTRIC DISCHARGE LAMP

Info

Publication number: DE2318062A1
Application number: DE2318062A
Authority: DE
Inventors: Bela Dipl Ing Kerekes
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Current assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Priority date: 1972-05-12
Filing date: 1973-04-06
Publication date: 1973-11-22
Also published as: ZA732156B; NL166154B; EG11442A; ES414454A1; JPS501574A; IN137781B; NL166154C; FR2184693A1; JPS5347635B2; IT993557B; FR2184693B1; CH559970A5; NL7306537A; BR7303454D0; DD104152A5

Description

EGYESÜLT IZZOÖLAMPA ES VILLAMOSSÄGI RESZVENTYTARSASAG, 1044 Budapest, Vaci u. 77, (Ungarn) EGYESÜLT IZZOÖLAMPA ES VILLAMOSSÄGI RESZVENTYTARSASAG, 1044 Budapest, Vaci u. 77, (Hungary)

"Elektrische Entladungslampe""Electric discharge lamp"

Die Erfindung bezieht sich auf eine, Metalldämpfe und Metallsalzdämpfe enthaltende Entladungslampe, deren Kolben aus einem Aluminiumoxydkristall besteht.The invention relates to metal vapors and metal salt vapors containing discharge lamp, the bulb of which consists of an aluminum oxide crystal.

In elektrischen Entladungslampen verwendet man schon seit langer Zeit Quecksilber und/oder Natrium als Entladungsstoff. Das Natrium ist besonders vorteilhaft, da die durch den Natriumdampf erfolgende elektrische Entladung ein Licht von gelblicher Farbe ergibt, auf welches das Auge besonders reagiert, so daß das Licht der Natriumlampe vorteilhafte Sehverhältnisse ermöglicht. Die Natriumdampfentladung verwandelt die elektrische Energie mit sehr gutem Wirkungsgrad zu Licht.Mercury and / or sodium have been used as discharge substances in electric discharge lamps for a long time. The sodium is particularly advantageous because the electrical discharge caused by the sodium vapor gives off a yellowish light Color results, to which the eye reacts particularly, so that the light of the sodium lamp enables advantageous visual conditions. The sodium vapor discharge converts the electrical energy into light with a very high degree of efficiency.

Ein großer Nachteil des Natriums liegt aber darin, daß es bei einer etwas höheren Temperatur alle Glasarten angreift. Wird der Kolben solcher Lampen aus Glas hergestellt, so wird er infolge der chemischen Reaktion alsbald geschwärzt.A major disadvantage of sodium, however, is that it attacks all types of glass at a slightly higher temperature. Will If the bulb of such lamps is made of glass, it will be as a result immediately blackened by the chemical reaction.

Zur Behebung dieser Nachteile wurde einerseits vorgeschlagen, den Kolben der Entladungslampe aus einem keramischen Stoff herzustellen, da unter den keramischen Stoffen mehrere vorhandenTo remedy these disadvantages, it was proposed on the one hand to manufacture the bulb of the discharge lamp from a ceramic material, as there are several among the ceramic materials

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sind, die der Aggression des Natriumdampfes widerstehen und dabei mit einer entsprechenden Herstellungstechnik erreichbar ist, daß sie einen großen Teil des Lichtes durchlassen. Eine derartige Entladungslampe ist z.B. in der US-PS 3 2^8 590 beschrieben. Nach diesem Patent ist der Kolben der Lampe eine sog. polykristallische Aluminiumoxydkeramik.that withstand the aggression of sodium vapor and it can be achieved with an appropriate manufacturing technique that they let through a large part of the light. Such a discharge lamp is shown, for example, in U.S. Patent 3,2 ^ 8,590 described. According to this patent, the bulb of the lamp is a so-called polycrystallic aluminum oxide ceramic.

Die andere Lösung des Problems besteht bekanntlich darin, daß das Natrium in Form irgendeines Salzes (z.B. als Natriumiodid) in der Entladungslampe untergebracht wird. In diesem Fall entspricht als Kolbenmaterial der Lampe auch Glas (z.B. auch Quarz), da das Natriumiodid Quarz nicht angreift, wobei zugleich die in den Natriumjodiddämpfen erfolgende elektrische Entladung beinahe soviel Licht gibt, als ob die Entladung in reinem metallischen Natriumdampf erfolgen würde. In derartigen Lampen können auch ander.e Metallsalze und zwar vorteilhaft verschiedene Halogenide verwendet werden, wodurch die gelbe Farbe der Natriumentladung mit den, von anderen Salzen stammenden verschiedenen Farben ergänzbar ist. Dadurch kann eine, dem Spektrum des Sonnenlichtes angenäherte weiße Lichtquelle hergestellt werden.The other solution to the problem is known to be that the sodium in the form of some salt (e.g. as sodium iodide) is housed in the discharge lamp. In this case, the bulb material of the lamp also corresponds to glass (e.g. also quartz), since the sodium iodide does not attack quartz, and at the same time almost the electrical discharge occurring in the sodium iodide vapors gives as much light as if the discharge were taking place in pure metallic sodium vapor. In such lamps can also Other metal salts, advantageously different halides, can be used, causing the yellow color of the sodium discharge can be supplemented with the different colors derived from other salts. This allows one, the spectrum of sunlight approximate white light source can be produced.

Die Lichtausbeute der Halogenlampen ist aber eine geringere, als die der reinen Metalldampflampen.However, the luminous efficacy of halogen lamps is lower than that of pure metal halide lamps.

Die Vereinigung der Vorteile, bzw. der vorteilhaften Eigenschaften der Metalldampf lamp en und der Halogenlampen war bisher nicht möglich. Es wurde bereits angegeben, daß in Glaskolben Natriummetall nicht verwendbar ist; es wurde aber noch nicht erklärt, weshalb ein Metallhalogenidsalz in einer, einem aus polykristallischen Aluminiumoxyd bestehenden Kolben besitzenden Lampe nicht verwendet werden kann. Der Grund hierfür liegt im folgenden:The combination of advantages or advantageous properties metal halide lamps and halogen lamps were previously not possible. It has already been stated that sodium metal in glass flasks is not usable; but it has not yet been explained why there is a metal halide salt in one, one made of polycrystalline Lamps containing aluminum oxide cannot be used. The reason for this is as follows:

Der vakuumsichere Abschluß eines Keramikkolbens ist nur mit einem solchen Metall ausführbar, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient mit demjenigen der Keramik übereinstimmt und auch selbst dem Natrium gegenüber widerstandsfähig ist. Mit diesem sog. Gehäuseverschlußproblem befassen sich zahlreiche Patente, z.B. das US-Patent 3 635.The vacuum-safe closure of a ceramic piston can only be carried out with a metal whose coefficient of thermal expansion has corresponds to that of ceramics and is also resistant to sodium itself. With this so-called housing lock problem deal with numerous patents such as U.S. Patent 3,635.

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Aus den Bebälterabscnlußpatenten kann einerseits festgestellt werden, daß die in der Einleitung behandelten arundprobleme, also die Verwendung des Natriummetalle als Entladungsetoff in Keramikkolben ait der Lösung des Behälterabschlußproblems identisch ist» andererseits dal sum Abschluß des Keramikkolbens bsw. des Rohres ausschließlich das Niobiummetall in Betracht kommt« Das Niobium ist aber Insbesondere gegenüber den Halogeniden der Alkalimetalle nicht widerstandsfähig·On the one hand, it can be ascertained from the container closure patents that the basic problems dealt with in the introduction, So the use of sodium metal as a discharge substance in ceramic pistons ait the solution of the container closure problem is identical »on the other hand, since the end of the ceramic piston bsw. of the tube exclusively the niobium metal comes into consideration Alkali metal halides not resistant Zusammenfasseni^cann somit festgestellt werden, daß nach den bekannten Lösungen das Metallische natrium in einem Glaskolben und das Matriuahalogenid in einem, mit Niobiummetall abgeschlossenen Keramikkolben nicht rerwendbar ist.In summary, it can thus be stated that, according to the known solutions, the metallic sodium in a glass flask and the matrix halide cannot be used in a ceramic piston sealed with niobium metal.

Andererseits ist es bekannt, daß die rerwendeten polykristallinen Keramikkolben hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit nicht sehr günstig sind, daß dagegen die Lichtdurchlässigkeit eines aonokristallinen Aluminiumoxydes um etwa 6% besser 1st. In die Praxis konnte man Jedoch solche monokristallisehen Alwminiumoiydkolben nicht einführen, da diese mit dem üblichen Niobiumabschlußkörpe*r kaum abschließbar sind, und swar wegen des beträchtlichen Unterschiedes in den Wärmeausdehnungskoeffizienten. Abgesehen daron, würde eine derart abgeschlossene Lampe für eine Natriuehalogenid-Fullung ebenfalls ungeeignet sein.On the other hand, it is known that the polycrystalline ceramic pistons used are not very favorable in terms of light transmission, whereas the light transmission of an aonocrystalline aluminum oxide is about 6% better. In practice, however, it was not possible to introduce such monocrystallic aluminum aluminum bulbs, since they can hardly be locked with the usual niobium sealing body, and because of the considerable difference in the coefficient of thermal expansion. Apart from that, such a sealed lamp would also be unsuitable for a sodium halide filling.

Der Zweck der rorliegenden Erfindung war einerseits eine bessere Lichtausbeute bei Entladungslampen su erzielen, und swar durch die Verwendung eines monokristallinischen Aluminiumoxydkörpers, andererseits die Schaffung einer Entladungslampe su ermöglichen, die je nach Wahl mit Metalldämpfen und/oder Metallsaltsdämpfen gefüllt werden kann.The purpose of the present invention was, on the one hand, a better one Achieve luminous efficacy with discharge lamps, and swar through the use of a monocrystalline aluminum oxide body, on the other hand, the creation of a discharge lamp su enable, depending on the choice with metal vapors and / or metal steam can be filled.

Der Kolben einer solchen Lampe ist erfindungsgemäß aus Aluainiu»- oxydmonokristall (s.B. aus Saphir oder Rubin) und die Enden des Kolbens werden durch einen aus mit Wolfram oder Molybdän Überzogenen keramischen Abschlußkörper Terschlossen.According to the invention, the bulb of such a lamp is made of Aluainiu »- oxide monocrystal (e.g. from sapphire or ruby) and the ends of the Pistons are closed by a ceramic sealing body coated with tungsten or molybdenum.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An example embodiment of the invention is shown in the drawing.

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In die Enden des Saphirrohres ist je ein keramischer Abschlußkörper 2 eingepaßt, dessen Oberfläche mit einem Wolframüberzug 3 versehen ist. Zwischen der Stirnfläche des Saphirrohres und dem Verschlußkörper sichert ein glasförmiger Stoff 4 eine vakuumfeste Verbindung. Der sich nach innen erstreckende nasenförmige Teil 5 des Verschlußkörpers ist mit einem Schraubengewinde versehen, auf den eine Wolframspirale aufgewickelt ist. Diese Sprirale hält die Elektrode 7» die mittels eines bekannten Verfahrens mit einem Emissionsüberzug präpariert ist.In each of the ends of the sapphire tube there is a ceramic body 2 fitted, the surface of which is provided with a tungsten coating 3. Between the face of the sapphire tube and a glass-shaped material 4 secures a vacuum-tight connection to the closure body. The one extending inward The nose-shaped part 5 of the closure body is provided with a screw thread onto which a tungsten spiral is wound. This spiral holds the electrode 7, which is prepared with an emission coating by means of a known method.

Auf den nach, außen stehenden Bolzen 8 des Verschlußkörpers ist die Feder 9 engpassend aufgesetzt, die zur Leitung des elektrischen Stromes zur metallisierten Fläche der Kappe dient.Is on the outwardly standing bolt 8 of the closure body the spring 9 fitted tightly, which serves to conduct the electrical current to the metallized surface of the cap.

Im Inneren des Rohres befindet sich der Entladungsstoff, der entsprechend der Farbe und Bestimmung der Lampe aus verschiedenen Metallen (z.B. aus Quecksilber, Thallium, Cäsium, Indium, usw.) und/oder aus verschiedenen Metallsalzen (z.B. aus Natriumiodid, Thalliumjodid, Indium j odid, usw.) bestehen kann.Inside the tube is the discharge substance, which is accordingly the color and purpose of the lamp made of different metals (e.g. from mercury, thallium, cesium, indium, etc.) and / or from various metal salts (e.g. from sodium iodide, Thallium iodide, indium iodide, etc.).

Entsprechend der Erfindung kommt als Entladungsstoff Jedes Metall oder Metallsalz, dessen Lichtverwertung auf Grund der Bestimmung der Lampe vorteilhaft ist und dem gegenüber der Metallüberzug des Verschlußkörpers widerstandsfähig ist in Betracht. Das Material des Metallüberzuges kann, den Wärmeausdehnungskoeffizienten betrachtend, beliebig sein, weil die Sicherung des vakuumdichten Verschlußes nicht von der chemischen Qualität des Überzuges, sondern von dem Wärmeausdehnungsfaktor der Verschlußkappe bestimmt wird. Vom obigen Gesichtspunkt betrachtet, ist das zweckmäßigste Material für den überzug das Wolfram oder das Molybdän.According to the invention, the discharge substance is any metal or metal salt, its light utilization on the basis of the determination the lamp is advantageous and to which the metal coating of the closure body is resistant. The material of the Metal coating can, considering the coefficient of thermal expansion, be arbitrary, because the securing of the vacuum-tight closure is not determined by the chemical quality of the coating, but by the thermal expansion factor of the closure cap. From the Considering the above point of view, the most suitable material for the coating is tungsten or molybdenum.

Das Material des keramischen Verschlußkörpers ist so zu wählen, daß sein Wärmeausdehnungskoeffizient dem in radialer Richtung gemessenen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Aluminiumoxydkristalles entspricht. Diese Bedingung kann mit einer mehr als 90% Aluminiumoxyd enthaltenden Keramikart leicht erfüllt werden.The material of the ceramic closure body is to be selected so that its coefficient of thermal expansion corresponds to that measured in the radial direction Thermal expansion coefficient of the aluminum oxide crystal is equivalent to. This condition can occur with an alumina greater than 90% containing type of ceramic can be easily met.

- Patentansprüche 309847/0368 . ₅ _- Claims 309847/0368. ₅ _

Claims

Patent claims :

^^ / Electric discharge lamp, characterized in that their solben is an aluminum oxide monocrystalline tube and that the Ends of the tube are closed by a metal-coated massive ceramic closure body.

2. Lamp according to claim 1, characterized in that its discharge substance consists of one or more metal vapors or vapors and / or metal salt vapors or salt vapors that the The material of the coating of the closure body is chemically compared to these discharge substances at the operating temperature of the lamp is resistant and that the coefficient of thermal expansion of the ceramic closure body is the radial coefficient of thermal expansion of the aluminum oxide crystal tube.

3 · lamp according to claim 2, characterized in that the metallic Discharge substance is / are mercury and / or alkali metal or metals and the non-metallic discharge substance or the non-metallic discharge substances are alkali metal iodide or are alkali metal iodides.

4. Lamp according to claim 2 or 3, characterized in that the metal coating of the closing body consists of tungsten or molybdenum.

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