DE2535986A1

DE2535986A1 - Elektrische hochdruck-entladungsroehre

Info

Publication number: DE2535986A1
Application number: DE19752535986
Authority: DE
Inventors: Bela Kerekes
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Current assignee: Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1976-07-01
Also published as: AT354562B; GB1497311A; ATA608775A; NL7510864A; HU169051B; SE7508884L; IN144055B; ZA755052B; DE2535986B2; US4221987A; SU586857A3; FR2295564B1; IT1042049B; NL169801C; CH585966A5; JPS5178587A; DD120095A5; NL169801B; SE412143B; BR7507235A

Description

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Egyesült Izzolampa es Villamossägi Reszvenytarsasag,

Budapest / Ungarn

Elektrische Hochdruck-Entladungsröhre

Die Erfindung bezieht sich auf eine, zweckmäßig Metall- und/oder Metallsalzdämpfe enthaltende, elektrische Hochdruck-Entladungsröhre mit keramischer Glocke oder Kristallglocke, die in freier Luft, d.h. ohne eine Schutzglocke betrieben werden kann.

Es sind sogenannte Quecksilber-, Natriumdampf- oder Metallhalogen-Hochdruck-Entladungsröhren bekannt, die dadurch charakterisiert werden können, daß am kältesten Punkt der Entladungsröhre, und zwar an den Stellen der elektrischen Zuleitungen, die Tempe-

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ratur etwa 700 bis 800°C beträgt, um einen entsprechenden Dampfdruck der Entladungssubstanzen erreichen zu können. Derartige Entladungsröhren können nicht in freier Luft betrieben werden, da die Zuleitungen aus Stoffen, wie z.B. Molybdän, Niobium, Wolfram usw., gefertigt sind, welche bei der genannten Betriebstemperatur rasch oxydieren. Bei diesen Lampentypen besteht der Schutz vor Oxydation darin, daß die Entladungsröhre in eine Glasglocke gestellt wird, in der ein Vakuum aufrechterhalten ist; alternativ wird die Glcoke mit einem neutralen Gas aufgefüllt. Die äußere Glasglocke stört die Punktion der Entladungsröhre nicht, sondern bietet sogar einen gewissen Vorteil dadurch, daß die Entladungsröhre gegen die Witterung geschützt ist. Derartige Lösungen sind in der US-PS 3 248 590, der US-PS 3 65O 593 und in der HU-PS 157 478 beschrieben.

Die an die erwähnte Lichtquelle gestellten immer größeren Forderungen bezüglich neuer Anwendungsgebiete und Ansprüche, z.B. die Erregung von Laserkristallen, bei der sich die Lichtreflexion der Schutzglocke und der Umstand, daß die Glasglocke das ultraviolette Spektrum der Entladung nicht durchläßt, derart nachteilig auswirken, daß die mit den herkömmlichen Schutzglocken versehenen Hochdruck-Gasentladungsröhren zu diesem Zwecke ungeeignet sind, führten zu der Notwendigkeit, eine besondere Hochdruck-Entladungsröhre ohne Schutzglocke herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch den Umstand äußerst erschwert, daß die elektrischen Zuleitungen der Hochdruck-Entladungsröhren ebenfalls gegen Oxydation geschützt werden müssen. Eine beträchtliche Schwierigkeit ergibt sich des weiteren dadurch, daß in gewissen Fällen die Glocke des Leuchtkörpers wegen der optischen Vorschriften zweckmäßig aus einem Monokristall hergestellt wird, und wegen der Verschiedenheit der Wärmeausdehnungs zahlen mit einer Metallkappe, zweckmäßig aus Molybdän und/oder Niobium, nicht dauerhaft vakuumdicht abgeschlossen werden kann. Gleichzeitig sind die

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Metallkappen auch vor Oxydation zu schützen.

Weder das Problem des Oxydationsschutzes der elektrischen Zuleitungen in der freien Luft noch das vakuumdichte Verkleben der Glocke aus einem Monokristall mit der Metallkappe konnte bisher gelöst werden.

In einer Veröffentlichung der Westinghouse Research Laboratories, Pittsburgh, "Applied Optics", 1973/8, Seite ΐγ4θ, ist eine einschlägige Lösung beschrieben, bei der die elektrischen Zuleitungen einer Bogenentladungslampe mit Kaliumfüllung derart vor Oxydation geschützt.werden, daß sie mit Hilfe einer keramischen Glocke gegenüber der Luft abgeschlossen sind, während der Strom durch ein auf die Glocke und auf die Oberfläche der Entladungsröhre aufgetragenes Klebematerial über Platinendrähte zu den elektrischen Zuleitungen der Entladungsröhre zugeführt wird.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß,obwohl die Platine eine gute Beständigkeit gegen die oxydierende Wirkung der Luft aufweist, sich die Platine wegen ihrer Wärmeausdehnungseigenschaften den hier verwendeten Stoffen (Klebstoffe, keramische oder kristalline Stoffe) nicht anpaßt, so daß die Lampe gegen WärmeStoßbeanspruchungen nicht beständig ist.

In dem ersten Abschnitt des genannten Artikels wird festgestellt, daß die Lampe offensichtlich infolge eines entstandenen Loches betriebsunfähig geworden ist, und daß, da die in den Laboratorien hergestellten Lampen nur einige Stunden lang betriebsfähig sind, Lebensdauerprüfungen mit den genannten Lampen nicht durchgeführt werden konnten.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Entladungsröhre der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Entladungsröhre aus einem Leuchtkörper, aus einem, an beiden Enden des Leuchtkörpers vakuumdicht aufgeklebten, mindestens 35 mm lan-

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gen, elektrische Zuleitungen umgebenden keramischen ■Verlängerungsrohren, aus das Verlängerungsrohr abschließenden Zuleitungen und aus die beiden Zuleitungen verbindenden weiteren Zuleitungen besteht.

Zur Beseitigung der erwähnten Nachteile ist es erfindungsgemäß gelungen, Lösungen zu finden, die zwar in den verschiedensten Formen ausgeführt sind, aber ein gemeinsames Merkmal aufweisen, nämlich daß der Leuchtkörper an beiden Enden mit je einem keramischen Rohrstück oder Kristallrohrstück verlängert wird, dessen eines Ende direkt oder zweckmäßig unter Einsetzen eines keramischen Zwischenstückes vakuumdicht an die Glocke des Leuchtkörpers geklebt ist, während das andere Ende mit einer elektrischen Zuleitung versehen ist, welche innerhalb des Verlängerungsrohres mit der elektrischen Zuleitung der Entladungsröhre durch eine elektrische Leitung verbunden ist. In dem Verlängerungsrohr ist Vakuum oder ein neutrales Gas vorhanden, die optimale Rohrlänge beträgt mindestens 35 mm. Die elektrische Zuleitung des Verlängerungsrohres, wie auch die elektrische Zuleitung der Entladungsröhre kann aus einem einzigen Stück, und zwar aus einer an der Oberfläche metallisierten Keramik bestehen.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung ist es gelungen, eine elektrische Hochdruck-Entladungsröhre ohne Schutzglocke zu schaffen, die auch in freier Luft betriebsfähig ist und einerseits in einer vakuumdicht abgeschlossenen Kammer die Zuleitung bei einer hohen Temperatur vor der Oxydation in Luft schützt, andererseits auch großbetrieblich wirtschaftlich hergestellt werden kann, wobei die Lebensdauer der Röhren etwa 10.000 Betriebsstunden erreicht. Infolge der besonderen Eigenschaften ist z.B. die Entladungsröhre durch Erfüllung besonderer optischer Forderungen zur Anwendung als Erregungslampe für Laserkristalle geeignet, wobei das nötige Lichtspektrum und reflexionsfreies Licht sichergestellt sind.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Teilschnittansicht einer Entladungsröhre.

Die bezüglich ihrer beiden Enden symmetrisch aufgebaute Entladungsröhre besteht aas einem mit einer keramischen Glocke oder einer Kristallglocke umgebenen Leuchtkörper 1, einem keramischen Kragen 2, aus einer in den letzteren eingesetzten elektrischen Zuleitung 3 und einer an der Zuleitung befestigten Elektrode 4. Der Kragen 2 ist mit Hilfe von Email 5 an der Glocke des Leuchtkörpers 1 vakuumdicht angeklebt. Ein gleiches Lot ergibt einen vakuumdichten Verschluß zwischen dem Kragen 2 und der Zuleitung 3· Die Verbindung zwischen einer Zuleitung Jb und einem Verlängerungsrohr 8 wird durch ein Lot 9 hergestellt.

Die elektrische Zuleitung 3 ist aus Keramik, deren Oberfläche vorteilhaft mit einer Wolfram- oder Molybdän-Metallschicht 7 überzogen ist. Die Zuleitung 3 ist von dem Verlängerungsrohr 8 umgeben, die Wärmeausdehungszahlen beider stimmen miteinander überein. Das Verlängerungsrohr wird mit de'mselben Email 6, wie die mit der Metallschicht überzogene Leitung an den Kragen 2 geklebt. Am anderen Ende des Verlängerungsrohres 8 stellt das Lot 9 den vakuumdichten Verschluß sicher.

Die in Figur 1 dargestellte, ohne Schutzglocke in freier Luft funktionierende Hochdruck-Entladungsröhre wird derart hergestellt, daß zunächst der Kragen 2 an die Glocke des Leuchtkörpers 1 ge- · klebt wird. Hierauf werden bei vertikaler Lage des Kragens 2 die bereits mit einer Elektrode 4 versehene Zuleitung 3 und das Verlängerungsrohr 8 an den Kragen 2 gesetzt. Dann wird das an der Klebestelle aufgetragene Email in einer Edelgasatmosphäre, zweckmäßig unter einem Druck von 20 bis 30 mm/Hg geschmolzen, wobei die Zuleitung 3b mit Hilfe des Lots 9 das Ende des Verlängerungs-

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rohrs 8 abschließt. Wird das Im Verlängerungsrohr 8 befindliche Edelgas als Füllgas benutzt, so wird auch das andere Ende des Verlängerungsrohrs 8 gleichzeitig mit dem Verlöten mit dem Kragen 2 mit Hilfe des Lots 9 verlötet.

Während des Betriebs der Entladungsröhre erhitzt sich der Kragen als die kälteste Stelle des Entladungsraumes auf etwa 800°C, während das andere Ende des Verlängerungsrohrs 8, wenn dieses mindestens 35 mm lang ist, auf einer niedrigeren Temperatur bleibt, bei der weder die Wolframschicht noch die -Molybdän-Metallschieht eine Oxydation erleiden. So kann die gesamte Entladungsröhre ohne eine äußere Schutzglocke an freier Luft betrieben werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Enden der Entladungsröhre und des Verlängerungsrohres 8 auf bekannte Weise mit je einer kurzen Metallkappe abgeschlossen, wobei die beiden Kappen zweckmäßig mit einer elastischen metallischen Leitung verbunden sind.

Mit derart hergestellten Entladungsröhren durchgeführte Messungen haben gezeigt, daß die vorgeschriebenen optischen Forderungen weitgehend erfüllt, und der Schutz der Stromzuführungen gegen Oxydation dauerhaft gewährleistet werden können.

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Claims

Patentansprüche

Elektrische Hochdruck-Entladungsröhre mit keramischer Glocke oder Kristallglocke, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsröhre aus einem Leuchtkörper (1), aus einem, an beiden Enden des Leuchtkörpers (1) vakuumdicht aufgeklebten, mindestens 35 mm langen, elektrische Zuleitungen (3) umgebenden, keramischen Verlängerungsrohren (8), aus das Verlängerungsrohr abschließenden Zuleitungen (3b) und aus, die beiden Zuleitungen (3, 3b) verbindenden weiteren Zuleitungen (3a) besteht.
2. Entladungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsrohr (8) auf ein Vakuum von 20 bis J>0 mm/Hg ausgepumpt und/oder mit einem Inertgas aufgefüllt ist.
3. Entladungsröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die, das Verlängerungsrohr (8) abschließende Zuleitung (3b) und die elektrische Zuleitung (3) des Leuchtkörpers (l) ein einziges Stück bilden.
4. Entladungsröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch geke, nnze ichnet, daß die Oberfläche der gemeinsamen elektrischen Zuleitungen eine metallisierte Keramik ist.
5. Entladungsröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke des Leuchtkörpers (l) mit dem Verbindungsrohr (8) durch
einen keramischen Kragen (2) verbunden ist.

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