DE2623099A1

DE2623099A1 - Kurzbogenentladungslampe

Info

Publication number: DE2623099A1
Application number: DE19762623099
Authority: DE
Inventors: Petrus Johannes Mathijssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1976-05-22
Publication date: 1976-12-23
Also published as: NL7506655A; JPS51148274A; CA1052438A; FR2313767A1; JPS5745025B2; FR2313767B1; DE2623099C2; US4038578A; GB1486389A

Description

PHN.8O34.

·-. .- " λ ( ; ι. ο Va/EVH

1.5.1976.

A....._e:jj..i= vu.i.i 22. Mai

"Kurzbogenentladungslampe"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurzbogenentladungslampe mit einem edelgasgefüllten Quarzglaskolben mit einem den Entladungsraum umschliessenden Teil und zwei halsförmigen Teilen, durch die Elektrodenstifte sich bis in den Entladungsraum erstrecken, wobei.sich in den halsförmigen Teilen ein zylindi-isches Stützglied befindet, durch das der Elektrodenstift hindurchgeführt ist.

Bei Kurzbogenentladungslampen ist der Abstand · zwischen den Enden der Elektroden kleiner als der Abstand der Enden von der Wand des LampenicoIbens. Die Elektroden sind schwer, insbesondere die Anode von Gleich.stromla.mpen, und die Elektrodenstifte sind lang» Demzufolge werden

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grosse KrSfte auf die vakuumdichte Durchführung der Elektrodenstxfte durch die Wand des Lampenkolbens ausgeübt. Dies führt leicht zu Rissen in der Abdichtung, was zur Folge hat, dass die Lampe undicht wird.

Kfach der schweizerischen Patentschrift 397 081 wird dies dadurch vermieden, dass in dem halsförmigen Teil des Lampenkolbens ein zylindrisches Stützglied angebracht ist, durch das der Elektrodenstift hindurchgeführt wird. Das Stützglied besteht aus einem Quarzglaszylinder, der mit der Wand des Lampenlcolbens verschmolzen ist. Der Zylinder enthält durchgehende Rillen entlang seines Mantels und/oder axiale Bohrungen, so dass leicht ein Gastransport von dem Entladungsraum zu dem Raum im halsfSrmigen Teil hinter dem Stützglied und umgekehrt stattfinden kann« Diese Kanäle wären auch dazu erforderlich, bei der Herstellung der Lampe den Lampenkolben zu evakuieren und mit Gas zu füllen.

Das Verschmelzen des Quarzglasstützgliedes mit ' der Wand des Lampenkolbens ist ein besonders kritischer Schritt in der Herstellung der Lampe. ..Dabei können grosse Spannungen im Quarzglas entstehen·, wodurch leicht Sprung auftreten kann, ·

Aus der US-PS 3 250 <?41 ist eine Kurzbogenlampe bekannt, bei der die Anode auf der Wand des Lampenkolbens mittels eines mit klemmender Passung um die Anode gewickelten

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schraubenlinienförmig zu der Wand hin verlaufenden Drahtes abgestützt wird. Dieser Draht bezweckt vorallem die Anode bei der Herstellung der Lampe, insbesondere bei der Bildung der vakuumdicht en Durchführung des Anodenstiftes, zu zentrieren.

Ein schraubenlinienförmig gewickelter Draht ist aber als Stützglied in der fertigen Lampe nicht besonders zweckmässig, weil eine Wendel beim Auftreten von Erschütterungen nachgibt, wodurch doch noch Kräfte auf die vakuumdichte Durchführung des Elektrodenstiftes ausgeübt werden.

Es sei bemerkt, dass auch bei äieser Lampe der Entladungsraum mit dem Raum hinter dem Stützglied in offener Verbindung steht.

Aus der Einleitung der Beschreibung der vorgenannten schweizerischen Patentschrift 397 081 geht ferner hervor, dass auch Lampen bekannt sind, bei denen die Elektrodenstifte dadurch abgestützt werden, dass man die Wandung der halsfSrmigen Teile des Lampenkolbens nach der Erhitzung einfallen lässt, wobei zwischen der Wand und dem Elektrodenstift ein Spielraum im Zusammenhang mit Unterschieden in der Wärmeausdehnung des Materials dieser

beiden Teile erhalten bleiben muss. Diese Konstruktion bringt nicht nur einen sehr kritischen Herstellungsschritt mit sich, der nur von hochgeschultem Personal durchgeführt werden kann, sondern auch sind solche Lampen weniger gut .

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geeignet, in waagerechter Betriebslage einseitig festgeklemmt zu werden. Ein weiterer. Nachteil ist noch der, dass es bei der Herstellung der Lampe schwierig ist, Luft aus dem toten Raum hinter dem Stützglied zu entfernen.

Weiter werden Lampen in den Handel gebracht,

bei denen die Elektrodenstifte auf der Wand des halsfb'rmigen Teiles des Lampenkolbens mittels eines zylindrischen massiven Wolframkörpers abgestützt werden, der durch Schweissen oder Löten unbeweglich an den Stiften befestigt ist. Ein Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass infolge der hohen Temperaturen, die beim Schweissen oder Löten angewandt werden müssen, Wiederkristallisation in den Elektrodenstiften auftritt. Dadurch werden diese Stifte spröde und brechen leicht ab, wenn die Lampe Erschütterungen ausgesetzt wird.

Schliesslich sind aus der US-PS 3 636 395 Kurzbogenentladungslampen einer ganz anderen Art bekannt. Bei diesen Lampen hat der Lampenkolben eine zylindrische Gestalt und besteht grösstenteils aus keramischem Material. Die Elektrodeneinheiten sind bei dieser Lampe besonders gross und schwer. Sie bringen denn auch einen grossen Materialaufwand mit sich. Die Elektrodeneinheiten enthalten einen zylindrischen Teil, dessen Durchmesser etwa gleich dem Innendurchmesser des Lampenkolbens ist. In einer umlaufenden Nut in diesem zylindrischen Teil ist ein

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schraubenlinienförmig gewickelter Draht angebracht, mit dessen Hilfe die Elektrode auf der Wand des Lampenkolbens abgestützt wird» Ausser dem grossen Materialaufwand dieser Elektrodeneinheiten ist ihre verwickelte Form ein Nachteil.

Die Erfindung bezweckt, Kurzbogenlampen zu

schaffen, die eine zuverlässige Elektrodenstiftabstutzung aufweisen, die sich erheblich einfacher herstellen lässt, ohne dass dabei schwierige Verfahrensschritte angewendet werden müssen.

Nach der Erfindung sind Kurzbogenentladungslampen der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Stützglied weder mit der Halswand noch mit dem Elektrodenstift verbunden ist, und dass Mittel zur Sicherung des Stützgliedes gegen axiale Verschiebung vorgesehen sind.

Bei den Lampen nach der Erfindung wird das Stützglied einfach auf den Elektrodenstift aufgeschoben und wird der Stift samt dem Stützglied in den halsfö*rmigen Teil des LampenicoIbens eingeschoben. Arbeiten zur Befestigung des Stützgliedes an dem Elcktrodenstift oder an der Halswand, die die Lampen erschütterungsempfindlich machen könnten, brauchen daher nicht durchgeführt zu werden.

Um zu verhindern, dass sich das Stützglied in axialer Richtung verschiebt, wodurch es seine Funktion

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völlig oder teilweise verlieren würde, sind Mittel zur Sicherung gegen solche Verschiebung vorgesehen. Diese Mittel können sehr verschieden sein, wie

a) ein um den Elektrodenstift gewickelter Draht, der sich von der Elektrode zu dem Stützglied oder von dem Stützglied bis zum Ende des Halses des Lampenkolbens erstreckt,

b) ein ausgedehnter Draht zwischen dem Stützglied und der Elektrode oder zwischen dem Stützglied und dem Ende des Halses des Lampenkolbens, welcher Draht stellenweise einmal oder mehrmals um den Elektrodenstift herumgeschlungen ist,

c) ein mit klemmender Passung um den Elektrodenstift gewickelter Draht zwischen Stützglied und Elektrode oder hinter dem Stützglied,

d) eine oder mehrere Einstülpungen in der Wand des Halses des LampenicoIbens zur örtlichen Herabsetzung des Durchmessers des Halses (da diese Einstülpungen sich nicht über den ganzen Umfang zu erstrecken braucht, führt dies, keine Schwächung der Lampe herbei),

e) ein z.B. dreieckig abgebogener federnder Draht, der klemmend an der Wand des Halses anliegt oder in einer darin angebrachten Rille oder Einstülpung fixiert ist, und

f) ein über den Elektrodenstift geschobenes Rohr aus Quarzglas, Keramik oder hochschmelzendem Metall,

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welches Rohr an dem an dem Stützglied anliegenden Ende schräg abgeschnitten sein kann.

Der zum Fixieren des Stützkörpers verwendete Draht kann aus einem gegen hohe Temperaturen beständigen Metall, z.B. aus Wolfram, Molybdän, Tantal, Titan u.dgl. bestehen.

Der Spielraum zwischen Elektrodenstift und Stützglied und zwischen Stützglied und Halswand ist vorzugsweise nicht grosser als mit Rücksicht auf Unterschiede in der Ausdehnung der verwendeten Materialien .erforderlich ist. Venn das Stützglied aus demselben Material wie der Elektrodenstift besteht, kann der Durchmesser der Bohrung im Stützglied daher gleich dem Durchmesser des Elektrodenstiftes sein. Dies kann z.B. auch der Fall sein, wenn der Ausdehnungskoeffizient des Materials des Stützgliedes grosser als oder gleich dem des Materials des Elektrodenstiftes ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsforra enthält das Stützglied keine axial verlaufenden Kanäle, mit Ausnahme einer zentralen Bohrung zum Hindurchführen des Elektrodenstiftes, während dieses Glied, ausgenommen die Spalte zwischen Wand und Stützglied und zwischen Stützglied und Elektrodenstift, den Raum hinter dem Stützglied von dem Entladungsraum trennt. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass dadurch ein stabilerer Entladungsbogen erhalten wird. Dies ist der Beschränkung,

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dass verhältnismässig kaltes Gas aus dem Hals des Lampenkolbens sich, beim Betrieb mit dem heissen Gas im Entladungsraum vermischt, zuzuschreiben.

Andererseits hat sich gezeigt, dass die engen Spalte, über die der Entladungsraum und der Raum in den Hälsen des Lampengefässes miteinander in Verbindung stehen, kein Hindernis für das Evakuieren und Füllen mit Edelgas des LampenicoIbens über einen einzigen Pumpstengel bilden, der aus optischen Erwägungen vorzugsweise auf einem der Hälse angebracht wird. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass hier die Länge des Stützgliedes geringer ist als bei den obengenannten Lampen, bei denen der Elektrodenstift dadurch abgestützt wird, dass man die Wand des Halses bis ,auf den Stift einfallen lässt. Auch in bezug auf die Kosten wird das Stützglied nicht erheblich länger gewählt als zum Erhalten einer stabilen Abstützung des Elektrodenstiftes notwendig ist. Im allgemeinen wird die Länge des Stützgliedes nicht grosser als sein Grösstdurchmesser sein.

Sowohl um eine optimale Abstützung zu erreichen, als auch um die Vermischung kalten Gases aus den Hälsen des Lampenkolbens mit heissem Gas aus dem Entladungsraum auf ein Mindestmass zu beschränken, werden die Stützglieder möglichst nahe bei den offenen Enden der Hälse angebracht·

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Die Stützglieder können aus Materialien bestehen, die gegen die in der Lampe beim Betrieb vorherrschenden hohen Temperaturen beständig sind. Als solche können erwähnt werden: Quarzglas, keramische Materialien, wie polykristallines AlpO„ oder MgAlpCK (Spinell), einkristallines AlpO«, hochschmelzende Metalle, wie Wolfram, Molybdän, Tantal, Titan u.dgl.

Die Stützglieder können verschiedene Formen aufweisen. Die einfachste ist die einer runden Scheibe oder eines runden Stabes mit einer mittleren Bohrung für den Elektrodenstift· Aus Kostengründen werden Körper dieser Form vorzugsweise aus Quarzglas oder Keramik hergestellt. Die Anwendung von Körpern aus Quarzglas oder Keramik hat den zusätzlichen Vorteii, dass diese Materialien schlecht wärmeleitend sind, wodurch ein stabiler Entladungsbogen erhalten wird.

Wenn die Innendurchmesser der halsförmigen Teile von Fall zu Fall zu stark variieren, kann es wünschenswert sein, nach dem Zusammenbau der Lampe den Durchmesser eines halsförmigen Teiles an der Stelle des Stützgliedes dadurch herabzusetzen, dass man das Glas einlaufen lässt. Bei Anwendung eines Quarzglasstützgliedes könnte dabei das Glied mit der Wand verkleben, was unerwünscht ist. Daher wird in Fällen, in denen eine derartige Bearbeitung notwendig sein kann, vorzugsweise ein Quarzglaskörper

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verwendet, dessen Mantel rait einer Folie oder einem Ueberzug aus hoclaschmelzendem Metall, wie Molybdän, Tantal, Wolfram oder Titan, mit einer Dicke von einigen (z.B. 10 bis 30) Mikron versehen ist. Die Folie kann auf dem Körper dadurch befestigt sein, dass sie um den Rand der Endflächen des Körpers herumgefaltet wird.

Auf einem mit einer Folie oder einem Ueberzug versehenen Quarzkörper haftet das Glas der Halswand nicht, wenn man es einlaufen lassen muss.

Metallene Stützglieder sind aus wirtschaftlichen Gründen vorzugsweise nicht massiv» Sie können aus einer ein— oder zweiseitig geschlossenen Buchse mit einer mittleren Bohrung für den Elektrodenstift oder aus zwei ineinander geschobenen Buchsen oder aus einem um den Elektrodenstift passenden Zylinder mit einem in den Hals passenden Flansch bestehen.

Solche Körper weisen den Vorteil auf, dass der Materialaufwand gering ist, wahrend bei der zuletzt genannten Form, ebenso wie bei dem einseitig geschlossenen Zylinder, einer der Spalte, über die bei der Herstellung der Lampe Luft aus der Lampe herausgepumpt werden muss, besonders kurz ist. Diese Stützglieder lassen sich auch sehr gut in Keramik ausführen. Diese und andere Formen geeigneter Stützglieder werden in der Zeichnung näher erläutert.

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Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Kurzbogenentladungslampe nach der Erfindung,

Fig. 2 bis 7 einen axialen Schnitt durch Stützglieder aus Keramik oder Metall, und

Fig. 8 einen axialen Schnitt durch ein Quarzglasstützglied mit einem Metallfolienüberzug auf dem Zylindermantel.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den den .Entladungsraum umschliessenden Teil des Quarzglaslampenkolbens; 2 und sind die halsfb*rmigen Teile. Die Wolframelektrodenstifte h und 5> die die Anode 6 bzw. die Kathode 7 aus thoriertem Wolfram tragen, erstrecken sich durch die halsförmigen Teile bis in den Entladungsraum. Die Stifte sind an den Enden der Hälse vakuumdicht durch die Wand des Lampenkolbens geführt. Auf den Enden der Hälse sind Hülsen 8 und 9 mit Anschlüssen für Stromzuführungsdrähte befestigt. Eine PumpstengelabSchmelzung ist mit 10 bezeichnet. Ein keramisches Stützglied 11 stützt und zentriert den Elektrodenstift h der Anode 6 und ein Quarzglaskörper stützt und zentriert den Elektrodenstift 5 der Kathode 7· Das Stützglied 11 ist gegen axiale Verschiebung mittels eines Wolframdrahtes 13 gesichert, der um den Elektrodenstift h gewickelt ist und sich an das Stützglied 11 und

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die Anode 6 abstützt. Verschiebung in entgegengesetzter Richtung wird durch eine Einstülpung 14 in der ¥and des Halses 3 verhindert.

Das Stützglied 12 ist einerseits mittels eines um den Elektrodenstift 5 lose gewickelten Drahtes 15 und andererseits mittels eines mit klemmender Passung um den Elektrodenstift 5 gewickelten Drahtes 16 fixiert.

Die Lampe ist mit 10 Atm.Xenon gefüllt, weist einen«Elektrodenabstand von 3»6 mm auf und nimmt beim Betrieb bei 20 V eine Leistung von 1000 ¥ auf.

Die Stützglieder nach den Fig. 2 bis 6 brauchen nicht näher beschrieben zu werden. In Fig. 7 ist ein Glied dargestellt, das aus zwei ineinander geschobenen Metallbuchsen 70 und 71 mit je einer mittleren Bohrung 72 bzw. 73 für den Elektrodenstift besteht.

In Fig'. 8 bezeichnet 80 ein Quarzglas stützglied mit einer Bohrung 81 und einer Molybdänfolie 82, die bei 83 und 84 um die Endflächen des Quarzkörpers herumgefaltet ist.

In bezug auf die Stützglieder nach den Fig. 3 und sei bemerkt, dass diese derart verwendet werden können, dass sich das mit dem Flansch versehene Ende in dem haisförmigen Teil des Lampenkolbens befindet, während das andere Ende sich an der Elektrode abstützt, so dass eine Verschiebung des Gliedes zur Elektrode hin unmöglich ist.

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Nur gegen Verschiebung in der anderen Richtung ist noch eine Sicherung erforderlich. Die Spaltlänge, über die während der Herstellung die Vorgänge zum Evakuieren und zum Füllen des Lampenkolbens mit Gas durchgeführt werden müssen, ist bei diesen Gliedern besonders gering.

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Claims

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PATENTAIfSPRUECHE:

1 β / Kurzbogenentladungslampe mit einem edelgasgefüllten

Quarzglaskolben mit einem den Entladungsraum uinschliessenden Teil und zwei halsf b'rmigen Teilen, durch, die Elektrodenstifte, sich bis in den Entladungsraum erstrecken, wobei sich in den halsförmigen Teilen ein zylindrisches Stützglied befindet, durch das der Elektrodenstift hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Stützglied (11, 12) weder mit der I-Ialswand noch, mit dem Elektrodenstift (4 bzw. 5) verbunden ist, und dass Mittel zur Sicherung des Stützgliedes gegen, axiale Verschiebung vorgesehen sind«

2» Kurzbogenentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass das Stützglied (11, 12) lediglich eine zentrale Bohrung zum Hindurchführen des Elektrodenstiftes (4, 5) aufweist.

3» Kurzbogenentladimgslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützglied (11, 12) aus Quarzglas oder Keramik besteht.

4. Kurzbogenentladungslampe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Quarzglasstützglied (8θ) die Form einer Scheibe mit einer mittleren Bohrung (81) aufweist, deren Mantel mit einer Folie (82) oder einem Ueborzug aus hochschmelzendem Metall versehen ist«

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5· Kurzbogenentladungslampe nach. Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, dass das Stützglied aus einer einseitig geschlossenen Buchse mit einer mittleren Bohrung besteht.

6. Kurzbogenentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, dass das Stützglied aus einem um den Elektrodenstift passenden Zylinder mit einem in den Halsteil des Lampengefässes passenden Flansch.

besteht.

7· Kurzbogenentladungslampe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützglied aus Keramik oder hochschmelzendem Metall besteht.

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