DE2548732A1 - Elektrische entladungslampe - Google Patents
Elektrische entladungslampeInfo
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Description
■ " ; ■ ' '": : PHN /806
, \ HODD/Va/C
Dipl.-lng. HORST A1JER ;,,... 8.10.1975
Pr;i.--.->?i3tr.veU " : "'
.»-■■v.!iJer: H.V. PT\: ^- GLOEiLAMPENFABRiEKOl
Aide: pgjj 7806 ?
Anmeidung vorn; 16o10o75 '
"Elektrlsclie Entladungslampe" .
Die Erfindung bezieht sich, auf eine
elektrische Entladungslampe mit einem rolirförmigen
Entladungsgefäss aus keramischem Material, das mittels
eines ringförmigen und eines zylindrischen keramischen Formstückes verschlossen ist, wobei zwischen diesen
Formstücken ein rohrförmiges metallenes Sti^omdurchführungsglied
angeordnet ist.
Bei Entladungslampen, die eine hohe
Betriebstemperatur, z.B. 1000 C oder höher, aufweisen,
besteht das EntJadungsgefäss aus keramischem Material,
unter dem hier sowohl polykr:! s tall ines Material, wie durchscheinendes gasdichtes Alp0„, MgAl„0. (Spinel)
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und Y 0_, als auch einkristallines Material, wie Saphir,
zu verstellen ist.
Dieses Material lässt sich - im Gegensatz zu Glas - nicht bei höheren Temperaturen verformen.
Keramische Entladungsz'öhren werden denn auch häufig mittels keramischer Formstücke verschlossen, die mit
Hilfe einer Schmelzkeramik vakuumdicht mit der Röhrenwand verbunden \tferden (Siehe die deutsche Offenlegungsschrift
Auch können keramische Formstücke dadurch
vakuumdicht mit der Röhrenwand verbunden werden, dass sie durch Schrumpfung um die Röhre oder in der Röhre befestigt
werden (USA-Patentschrift 3-564.328).
In die Formstücke werden Stromdurchführungsglieder aufgenommen, die vorzugsweise aus einem Metall mit
einem linearen Ausdehnungskoeffizienten bestehen, der
gleich dem des keramischen Materials oder von diesem nur wenig verschieden ist. Als solches kommt Niob, aber auch
Tantal in Betracht (siehe die vorgenannten Veröffentlichungen)
.
Beide genannte Metalle sind, jedoch kostspielig und weisen noch den Nachteil auf, dass sie nicht .
gegen Halogenide und Sauerstoff beständig sind, durch
welche Eigenschaft die Lebensdauer von Lampen, bei denen diese Metalle mit den genannten Stoffen in Beinahrung
kommen, ungünstig beeinflusst wird.
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Aus der britischen Patentschrift 1.132.13'+
ist eine elektrische Entladungslampe der eingangs genannten Art bekannt, in der das Stromdurchführüngsglied an der
Oberfläche aus einem Metall mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten
besteht, der grosser als der des keramischen Materials ist, welches Metall aus der durch Platin, Eisen,
Nickel und Kobalt gebildeten Gruppe gewählt ist. Der Kern des Gliedes besteht aus einer Legierung mit einem dem des
keramischen Materials entsprechenden Ausdehnungskoeffizienten. Nach dieser Patentschrift sind Stromdurchführungsglied
und keramische Formstücke durch eine Behandlung unter Druck und bei hoher Temperatur in einer trockenen Wasserst
offatmosphäre vakuumdicht miteinander verbunden.
Die Lampe nach dieser britischen Patentschrift weist den Nachteil auf, dass ihre Herstellung
viel Zeit beansprucht und dass spezielle Werkzeuge erforderlich sind, um Druck aiif die keramischen Formstücke
und das Stromdurchführungsglied während des Vorgangs zum Miteinanderverbinden dieser Teile auszuüben.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
2.032.277 ist es bekannt, dass Metalle mit einem erheblich
m edrigeren Ausdehimngskoeffizienten als das
keramische Material, wie Wolfram, Molybdän, Rhenium und Legierungen derselben, für das Stromdurchführungsglied
verwendet werden können. Diese Metalle sind gegen die in Entladungslampen vorhandenen aggressiven Stoffe beständig.
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-Z1-
Zwischen dem Stromdurchführungsglied und dem
keramischen Formstück, in dem dieses Glied angebracht wird, werden nach dieser Offenlegungsschrift unter Druck eine
Anzahl von Schichten mit von innen nach aussen von Schicht zu Schicht zunehmendem Ausdehnungskoeffizienten angebracht,
um den Unterschied der Ausdehnungskoeffizienten des Stromdurchführungsgliedes
und des Formstückes auszugleichen.
Die Vorteile dieses Vorschlags, und zwar die Anwendung preiswerter und resistenter Materialien, werden
durch die verwickelte Herstellung von Lampen mit einer derartigen Konstruktion wieder beseitigt.
Die Erfindung bezweckt, eine Entladungslampe
mit einer einfach aufgebauten Entladungsgefässdichtung und
einem Stromdurchfülirungsglied aus einem resistenten Metall
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei
einer elektrischen Entladungslampe eingangs genannter Art dadurch gelöst, dass das' Stromdurchführungsglied aus einem
Metall besteht, das aus der durch Wolfram, Molybdän, Rhenium und Legierungen derselben gebildeten Gruppe gewählt ist,
und dass dieses Glied mittels einer Schmelzkeramik mit den beiden keramischen Formstücken vakuumdicht verbunden ist.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein vakuumdichter Verschluss eines Entladungsgefässes in der
Lampe nach der Erfindung gewährleistet ist, auch wenn das Stromdurchfülirungsglied ein Rohr mit verhältnismässig
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grosser Wandstärke ist.. Im allgemeinen 'wird die Wandstärke
des Rohres 20 bis 250 /um und in der Regel 2Ö bis 150/um"
betragen. Im allgemeinen wird nicht der Bedarf vorliegen,
ein Rohr mit einer dickeren Wand zu wählen, weil Rohre mit
der angegebenen Wandstärke Bereits eine genügend höhe Leitfähigkeit aufweisen.
Die verwendeten Rohre können durch Strangpressen, Tiefziehen oder Rollen von Plattenmaterial,
gebildet, werden, in welchem letzteren Falle nahezu geschlossene Rohre erhalten werde} die sich ebenfalls bewährt haben.
Es sei bemerkt, dass in der nicht vorveröffent —
lichten niederländischen Patentanmeldung 7·311«290 eine
elektrische Entladungslampe beschrieben wird, in der das
Stromdurchführungsglled aus einer Anzahl von Streifen aus
Molybdänfolie mit geringer Dicke (etwa 15 /um) besteht, die
zwischen der Wand des zylindrischen Entladungsgefässes und dem Formstück, mit dem das Gefäss verschlossen ist, festgeklemmt
sind.
Der Vorteil der erfindungsgemässen Lampe ist der, dass - weil das Stromzuführungsglied in diesem Falle
ein Rohr ist und die Rohrwand viel dicker als die genannten Folienstreifen sein kann - das Stromdurchführungsglied einen
viel niedrigeren elektrischen Widerstand aufweist und dadurch bei Stromdurchgang viel weniger warm werden wird. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass das Stromdurchführungsglied
nach der Erfindung eine grössere mechanische Festigkeit
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aufweist und sich besonders gut zur Anwendung als Träger für eine Elektrode eignet. Ein weiterer Vorteil eines
Rohres besteht darin, dass keine Schroffen geometrischen Übergänge vorhanden sind, an denen sich Spannungen konzentrieren.
Das Stromdurchfülirungsglied kann sehr verschiedene Abmessungen aufweisen. Vorzugsweise wird der
Ausseildurchmesser des Stromdurchführungsgliedes derart gewählt, dass der Innendurchmesser des Entladungsgefässes
anderthalb- bis zehnmal und bei einer bevorzugten Ausführungsform zwei- bis fünfmal grosser ist.
Das ringförmige und das zylindrische Formstück werden derart bemessen, dass die Schmelzkeraraik
die Räume zwischen dem Stromdurcliführutigsglied und den
Formstücken durch Kapillarwirkung ausfüllen kann.
Das in das Lampengefäss geführte Ende des
Stromdurchführungsgliedes kann durch ein Stützglied für
die Elektrode verschlossen sein, z.B. durch eine Schweissverbindung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen
das StrGjndux'chfülix'uiigsglied und <ias Stützglied aus einem
Stück.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das in das Lampengefass geführte Ende des Stroradurchfiihrungsgliedes
oder das Stützglied örtlich durchbohrt, Dadurch kann bei der Herstellung der Lampe die Schmelzkeramik
leichter die liapillarräume zwischen, dem Strom-
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durchführungsglied und dem zylindrisch en Formstück
ausfüllen.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das zylindrische Formstück, vorzugsweise in der
Mitte, durchbohrt, so dass das Stromdurchführungsglied bei der Herstellung der Lampe als Pumpstengel wirken
kann. In diesem Fall ist das Lampengefäss dadurch abgedichtet, dass das Stromdurchführungsglied ausserhalb des
Lampengefässes zugedrückt und/oder zuge^schweisst wird,
aber vorzugsweise dadurch, dass die Bohrung in dem Formstück mit Schmelzkeramik ausgefüllt wird.
Das ringförmige keramische Formstück kann
durch eine Schrumpfverbindung vakuumdicht an der ¥anddes
zylindrisehen Entladungsgefässes befestigt sein. Eine
andere Möglichkeit besteht darin, dass beide Teile mittels einer Schmelzkeramik miteinander verbunden sind.
In dem ri'ngf ormiTgen"Formstück kann eine Bohrung
angebracht sein, durch die eine Hilfselektrode in das
Lampengefäss geführt ist, wobei die Durchführung mittels einer Schmelzkeramik abgedichtet ist.
Als Schmelzkeramik können u.a. die bekannten gegen die Füllungen von Entladungslampen beständigen Materialien
verwendet werden, wie sie aus den USA—Patentschriften 3.28I.309, 3.kk\ J42I, 3.588.577 und den vorgenannten
Offenlegungsschriften bekannt sind.
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r-8-
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der'Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Entladungslampe nach der Erfindung, und
Figuren 2 bis 4 einen Längsschnitt durch ein Ende eines Entladungsgefasses.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Entladungsröhre
einer Hochdruck-Natriumdampf-Entladungslampe von 400 ¥
bezeichnet. Mit 2 ist der Aussenkolben dieser Entladungslampe bezeichnet. 3 Bezeichnet den Lampensockel. Mit 4 ist
ein Poldraht bezeichnet. An den Poldraht ist auch ein Widerstand 5 angeschlossen. Die andere Seite dieses
Widerstandes ist an eine innere Hilfselektrode (siehe
20 in Fig. 3) in der Entladungsröhre 1 angeschlossen.
In Fig. 2 bezeichnet 10 einen Teil der Entladungsröhre 1 nach Fig. 1. Diese Entladungsröhre
ist aus durchscheinendem gasdichtem Aluminiumoxid hergestellt. Die Füllung der Röhre besteht aus einem Amalgam,
und zwar einer Kombination von Natrium und Quecksilber, und enthält ein Zündgas, z.B. Xenon. Mit 11 ist eine
Hauptelektrode bezeichnet, die über ein Stützglied 12 an einem rohrförmigen Stromdurchführungsglied 13 aus Wolfram
befestigt ist. Das Stromdurchführungsglied 13 ist mit Hilfe einer Schmelzkeramik 17 an -keramischen Formstücken
T 4 und Λ$ befestigt, die ebenfalls aus durchscheinendem
gesintertem Aluminiumoxid bestehen. Die Schmelzkeramik
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besteht hler aus einem Gemisch von 30 Gew.^a
Al2O , 30 Gew. % BaO und 40 Gew. # B 2°3 mit
einem Schmelzptinlct von etwa 14OO°C. 16 bezeichnet
eine mittlere Bohrung in dem zylindrischen Formstück 15 und 18 eine Bohrung in dem Stützglied 12,
das mit dem Stromdurcliführungsglied 13 ein Ganzes bildet. Die Bohrung 16 ist ebenfalls mittels einer
Schmelzkeramik verschlossen.
Die Bezugsziffern in Fig. 3 bezeichnen
die gleichen Teile wie in Fig. 2. 19 ist eine Bohrung im Stromdurchführungsglied 13, während 20 eine Hilfselektrode
ist, die durch eine Bohrung 21 in das Lampengefäss eingeführt ist.
In Fig. k ist eine Elektrode 31 aus
Wolfram an einem Wolframstützglied 32 festgeschweist,
das eine Durchbohrung 33 aufweist. Das Stützglied 32
ist an dem Stromdurchführungsglied 3^ aus Molybdän befestigt, das mittels einer Schmelzkeramik 35 mit den
keramischen Formstücken 36 und 37 verbunden ist. Das
ringförmige keramische Formstück 36 ist mittels einer
Schroelzkeramik 38 mit der Wand 30 des rohrförmigen
Entladungsgefässes verbunden.
In einem praktischen Atisführungsbeispi el
betrug die Länge des Entladungsgefässes (1O in Fig. 3)
aus gesintertem Al„0„ 11 cm. und der Aussendurclimesser
-1 cm, während die Wandstärke 0,1 cm betrug. Die kera-
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-1C-
mischen Formstücke 14 und 15, die ebenfalls aus
gesintertem A1„O„ besteinden, wiesen eine Dicke von 0,3
cm auf. Die ring-förmigen Formstücke 14 waren vor dem
Zusammenbau auf eine höhere Temperatur als das Rohr 10
vorerhitzt worden. Die beiden Enden des Rohres 10 wurden mit einem ringförmigen Formstück 14 versehen,
wonach durch Erhitzung bei 185O°C in einer Wasserstoffatmosphäre
infolge des Schrumpfungsunterschiedes zwischen den Ringen und dem Rohr feste Verbindungen
erhalten wurden. Ein Molybdänrohr 13 mit einem Aussendurchmesser
von 0,4 cm und einer Wandstärke von 150 ,um
wurde, nachdem es mit der Wolframelektrode 11 versehen worden war, in die grosse öffnung in einem der Formstücke
14 geführt, die etwa 200 /um grosser als der Durchmesser
des Rohres 13 war. In das Rohx" 13 wurde ein auf 185O0C
gesinterter Z3^1inder 15 aus Al?0,, eingeführt, der1 darin
mit einem Spiel von etwa 25/Um passte. In eine zweite Bohrung 21 in dem Formstück 14 von 100-/um wurde eine
Wolframhilfselektrode 20 mit einem Durchmesser von 60 /um
geführt. Rings um die abzudichtenden öffnungen in den Formstücken wurde eine Schmelzkeramik angebracht :
44 Gew.^ Al2O , 38 Gew.# CaO, 9 Gew.$ BaO, 6 Gew. ^ MgO,
2 Gew.$ B„0„ und 1 Gew.^0 SiO . Dann wurde im Vakuum auf
c~ _j
et
eine Temperatxir von etwa 14500C erhitzt.
Das an einem Ende cibgedichtete Rohr wurde
nun mit Argon gespült, mit Quecksilber, Natriumiodid,
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Th.alliumjod.id und Indium j odid gefüllt und dann am
anderen Ende mit dem zweiten Stromdurchführungs— glied 13 und der darauf angebrachten Elektrode
versehen. Während das fertige Ende des Entladungsgefässes
gekühlt wurde, wurde das andere Ende in einer Atmosphäre von 20 Torr Argon mittels einer
Schmelzkeramik abgedichtet.
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Claims (1)
- PATENTANSPIiUECHE :( 1.y Elektrische Entladungslampe mit einemrohrförmigen ICntladungsgefäss aus keramischem Material, das mittels eines .ringförmigen und eines zylindrischen. keramischen Formstückes verschlosen ist, wobei zwischen diesen Formstücken ein rohrförmiges metallenes Stromdurchführungsglied angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromdurchführungsglied (13 bzw. 3h) aus einem Metall besteht, das aus der durch Wolfram, Molybdän, Rhenium und Legierungen derselben gebildeten Gruppe gewählt ist, und dass dieses Glied mittels einer Schmelzkeramik vakuumdicht mit den beiden keramischen Formstücken (i4, 15 bzw. 36, 37) verbunden ist.2. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass das Stromdurchführungsglied (13 bzw. 3^) eine Wandstärke von 20 bis 250 /um aufweist. 3· Elekti-ische Entladungslampe nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass das Stromdurchführungsglied (13 bzw. 3^+) eine Wandstärke von 20 bis 150 /um aufweist. h. Elektrische Entladungslampe nach einem derAnsprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des zylindrischen Entladungsgefässes (lObzw. 30) anderthalb bis zehnmal grosser als der Aussendurchmesser des Stromdurchführungsgliedes (13 bzw. 3^0 ist.609821/02705. Elektrische Entladungsröhre nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des zylindrischen Entladungsgefässes (1O bzw. 30) zweibis fünfmal grössr als der Aussendurchmesser des Stromdurchführung sgliedes (13 bzw. 3^) ist.6. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch k oder 5> dadurch gekennzeichnet, dass das rohrfb'rmige Stromdurchführungsglied (13 bzw. 3'0 an seinem im Lampengefäss (iO bzw. 30) befindlichen Ende durch ein Elektrodenstützglied (12 bzw. 32) verschlossen ist.7. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Lampengefäss geführte Ende des Stromdurchführungsgliedes (13 bzw. 3^) oder das Stützglied (12 bzw. 32) örtlich durchbohrt ist.8. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische keramische Formstück (15) in der Mitte durchbohrt ist.9. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (16) in dem zylindrisehen keramischen Formstück (15) mittels einer Schmelzkei'amik abgedichtet ist.809821/0270
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