DE2713702B2 - Gasentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe mit einem rohrförmigen Glaskolben und mindestens zwei Elektrodenzuleitungen, die über jeweils einen gesinterten Übergangskörper gasdicht mit den Kolbenenden verbunden sind.

Eine Gasentladungslampe, wie sie beispielsweise aus »Philips' Technische Rundschau« 22. Jahrgang, 1960/61, Nr. 8, Seiten 289 bis 303 als Entladungsblitzröhre oder kürzer als Blitzröhre bekannt ist, besteht heute im einfachsten Fall aus einem geraden Stück Glasrohr, in das an jedem Ende jeweils eine Elektrode als Anode bzw. Kathode gasdicht eingeschmolzen ist. Im allgemeinen besteht die Anode aus Wolfram oder Molybdän und die Kathode aus einem Sinterkörper mit Tränksubstanzen aus Emissionsmaterial und Gettermaterial, wie es beispielsweise in der DE-AS 2332S88 beschrieben ist. Als Füllung des Glasrohrs dient ein Edelgas wie vorzugsweise Xenon wegen seiner dem natürlichen Tageslicht entgegenkommenden spektralen Lichtverteilung. Eine zumeist außen angebrachte Zündelektrode erzeugt zur Einleitung der Gasentladung zwischen sich und der Kathode ein möglichst rasch ansteigendes elektrisches Feld, wodurch der vom Feld betroffene Teil der in dem Glasrohr befindlichen Gasfüllung ionisiert wird und eine Gasentladung stattfindet Diese Gasentladung breitet sich in Richtung der Anode aus, bis d^:e Feldstärke des zwischen Kathode und Anekle befindlichen

ίο elektrischen Feldes durch Verdrängen auf den noch nicht ionisierten Teil der Gasfüllung so groß geworden ist, daß auch dort eine Ionisierung durch das elektrische Feld stattfindet und dadurch die Hauptgasentladung zwischen Kathode und Anode ausgelöst wird.

is Die Einleitung der Gasentladung kann auch ohne eigene Zündelektrode erfolgen, wenn zur sog. »Überkopfzündung« die Anode einen ausreichenden Spannungsimpuls bekommt.

Das Glasrohr als Entladungsgefäß besteht aus Quarzglas oder aus Hartglas mit sehr hohem Schmelzpunkt. Das Elektrodenmaterial oder zumindest das Material der durch den gasdichten Abschluß des Glasrohrs durchführenden metallischen Zuleitungen zu den im Innern des Glasrohrs befindlichen eigentlichen Elektroden muß so gewählt werden, daß keine unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Zuleitungsmaterial und Glasrohr zu Rissen in der gasdichten Verbindung führen können. Bei der Verwendung von Hartglas für das Glasrohr ist eine diesbezüglliche Anpassung durch die Wahl von Wolfram für die Elektroden oder zumindest für die durchführenden Zuleitungen möglich bzw. die Anpassung an Wolfram ist durch entsprechend zusammengesetztes Hartglas möglich. Solche angepaßten Gläser sind

is im Handel erhältlich. Bei Quarzglas ist eine direkte Anpassung nicht möglich. In diesem FaH sowie in dem Fall, wo zwar Hartglas für das Glasrohr, aber aus Preisgründen für die durchführenden Zuleitungen zu den eigentlichen Elektroden nicht teures Wolfram, sondern beispielsweise Nickel verwendet werden, muß zur Anpassung der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ein Übergangskörper aus Zwischenglas vorgesehen werden.

Die vorliegende Erfindung geht von der Tatsache aus, daß zwar Wolfram in Verbindung mit angepaßtem Hartglas gegenüber anderem Metall den Vorteil hat, daß keine Zwischengläser benötigt werden, daß aber der Preis für Wolfram relativ hoch ist und daß Wolfram nicht verlötbar ist. Der Kompromiß, nur für die eigentlichen Elektroden ein thermisch hochbelastbares und teures Metall bzw. für die Kathode einen Sinterkörper zu nehmen und die durchführenden Zuleitungen aus einem billigen Metall herzustellen, bedeutet die Notwendigkeit von Zwischengläsern - eine ebenfalls teure Lösung, weil aufwendige Verfahrensschritte notwendig sind.

Zum Vermeiden der teuren Glasbläserarbeit ist es aus der DE-PS 647 537 bekannt, für das Einschmelzen von Stromzuleitungen in Quarzgefäße vorgeformte Ubergangikörper zu verwenden, die aus keramischem Material gesintert sind und die dann mit der Stromzuleitung und mit dem Quarzgefäß verschmolzen werden. Das Einschmelzen soll möglichst bei hohen Temperaturen erfolgen, so daß die Verbindungsstelle

glasig und damit die Verbindung besonders innig werden soll. Dieses Einschmelzen als starre Verbindung hat aber den Nachteil, daß Spannungen durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten dennoch

auftreten und zu Undichtigkeiten führen können und daß das Einhalten von geometrischen Toleranzen nicht genau möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch ein- ■> fächere Lösung zu finden, die zudem das Problem der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten besser beherrscht Die Wahl der Materialien soll möglichst frei sein und mich ökonomischen Gesichtspunkten erfolgen können.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Gasentladungslampe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß folgende Merkmale vorgeschlagen:

a) die Übergangskörper sind aus Glaspulver gesintert;

b) die Übergangskörper erstrecken sich im wesentlichen kegelig in den Glaskolben;

c) die Übergangskörper sind mit den Stirnflächen des Glaskolbens verbunden;

d) die Übergangskörper sind mit dem Glaskolben über ein Glaslot und/oder über einen organischen Kleber verbunden.

Solche Übergangskörper aus Glaspulver sind maschinell billig herzustellen. Ihre Verwendung an Stelle von bekannten Zwischengläsern ersetzt teure Glasbläserarbeit und ist einfacher zu beherrschen als keramische Übergangskörper. Die Zuleitungen, die gleichzeitig die mechanischen Halterungen für die eigentlichen Elektroden sind, werden in die Übergangskörper eingeschmolzen. Dies kann gleichzeitig mit M der Herstellung der Übergangskörper geschehen. Der rohrförmige Glaskolben hat eine von Anfang an endgültige eng tolerierte Länge. Beim Verschließen des Glaskolbens mit den Übergangskörpern durch maßgenaues Verlöten und/oder Verkleben an den Stirn- J5 flächen erhalten die Elektroden eine eindeutig definierte Lage zueinander. Dadurch ist die Brennlänge und damit ein maßgebender Faktor für die bei der Gasentladung ausgestrahlte Lichtstärke schon bei der Herstellung der Gasentladungslampe genau einstellbar. Darüber hinaus ergibt die Verwendung von Glasrohren mit schon vor dem Verschließen endgültiger Länge den Vorteil, daß kein Glasabfall entsteht. Die kegelige Form der Übergangskörper erlaubt ein einfaches Justieren bei der Fertigung der Gasentladunglampe. Zur gasdichten Verbindung der Übergangskörper mit dem Glaskolben kann entweder ein üblicherweise organischer Kleber oder ein Glaslot verwendet werden, wobei die Verklebung auch zusätzlich zur Verlötung erfolgen kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Glaslot mit Zusätzen von beispielsweise Eisenoxid versehen und kann dann mit Hilfe von Infrarot-Strahlung zum Schmelzen gebracht werden, weil es diese Strahlung absorbiert.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Übergangskörper aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufgebaut. Dadurch ist die thermische Anpassung des gewählten Kolbenglases an das Zuleitungsmaterial noch besser bzw, die Wahl to noch freier. Durch die Übergangskörper können auch weitere Elektroden beispielsweise zur ZUndhilfe oder zur Getterung durchgeführt werden. Eine eigene am Glasrohr angebrachte Zündelektrode kann sich damit erübrigen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung sind die Übergangskörper aus Lotglas gesintert.

Darüber hinaus bringen die vorgefertigten Übergangskörper auch die Möglichkeit, sie so auszubilden, daß sie nicht nur als Verschlußkörper für den Glaskolben und als Halterung für die Elektroden mit ihren Zuleitungen dienen, sondern auch als Halterung für die Gasentladungslampe selbst. Dadurch ist eine präzise Justierung der Gasentladungslampe möglich. Wenn dann eine den Verschluß bildende Verklebung der Übergangskörper mit dem Glaskolben über ein die Gasdichtigkeit garantierendes Ausmaß hinaus ausgedehnt wird, ist sogar eine elastische Halterung des Glaskolbens möglich.

Ein Ausführungsbeispiei der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt eine Gasentladungslampe, wie sie als Blitzröhre einsetzbar ist. Dabei sind nur die Enden einer solchen Blitzröhre gezeichnet. Diese Enden enthalten die Kathode und die Anode und bilden den Abschluß eines den jeweiligen Anforderungen entsprechend geformten Entladungsrohres, im einfachsten Fall eines geraden Rohr.-.. Das Rohr kann jedoch auch U-förmig oder kreisförmig gebogen sein oder kompliziertere Formen haben.

Ein rohrförmiger Glaskolben 1 aus einem Borsilicat-GIas oder Quarz — es muß ein temperaturbelastbares < nd bei der Blitzröhre durchsichtiges Glas sein — mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt hat an seinen beiden Enden je eine ringförmige Stirnfläche 2 bzw. 3. Auf die Stirnfläche 2 ist über ein Glaslot 4 ein Übergangskörper 5 aus gesintertem Glas aufgelötet. Das Glaslot 4 kann als Glaslotring oder mittels Siebdruck auf die Lötfläche aufgebracht sein. Der Übergangskörper 5 ist in einem äußeren Teil zylindrisch und in einem in den Glaskolben 1 hineinragenden inneren Teil kegelig ausgebildet. Dadurch, daß sein äußerer Durchmesser im wesentlichen mindestens so groß ist wie der äußere Durchmesser des Glaskolbens 1, entsteht zwischen dt-in äußeren und inneren Teil des Übergangskörpers S ein kreis; i.ngförmiger Absatz, der als Lötfläche der Stirnfläche 2 des Glaskolbens 1 gegenüberliegt. Eine Einkerbung mit rechteckigem Querschnitt führt rings um den äußeren Teil des Ubergangskörpers 5. Der Ubergangskörper 5 ist zusammengesetzt aus zwei koaxial ineinanderliegenden Schichten 7 und 8. In seiner Achse ist eine metallische Zuleitung 9 zu einer Anode 10 eingeschmolzen.

Die beiden Schichten 7 und 8 des Übergangskörpers 5 haben unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten. Dadurch ist die Anpassung der Ausdehnungskoeffizienten der Zuleitung 9 und des Glaskolbens 1 in Schritten möglich. Durch eine Kontinuität in der Anpassung entstehen bei thermischer Belastung weniger mechanische Spannungen. Die Zuleitung 9 besteht vorzugsweise aus einer NiFe- oder NiFeCo-Legierur_>t>. Auf das innere Ende der Zuleitung 9 ist eine Anode 10 aus Wolfram oder Molybdän aufgeschweißt. Zur fertigungstechnischen Vereinfachung können auch die Zuleitung 9 und die Anode 10 aus einem einzigen Stück bestehen, wobei aus Preisgründen dann Molybdän vorzuziehen ist. Die Kerbe 6 dient zur Halterung der Blitzröhre. Die gemeinsame Länge der Zuleitung 9 mii dem Über gangskörper 5 ist möglichst groß. Die dadurch lange Verschmelzungsstrecke verringert die Gefahr einer Haarrißbildung.

Der Glaskolben 1 ist an seiner anderen Stirnseite 3 und an dem daran angrenzenden Ende seiner Umfangsfläche als Beispiel für einen geklebten Verschluß

27 \3 702

mit einem entsprechend geformten Ubergangskörper 11 verklebt. Ansonsten entspricht die Form dieses Übergangskörpers 11 der des Übergangskörpers 5. Ein Schichtenaufbau ist als Beispiel allerdings nicht vorgesehen. Jedoch ist außer einer axial eingeschmolzenen metallischen Zuleitung 12, die an ihrem inneren Ende eine Kathode 13 trägt, eine weitere metallische Zuleitung 14 eingeschmolzen, die als Zündelektrode und/oder zur Getterung dient.

Über dieses Ausführungsbeispiel hinaus sind im Rahmen der Erfindung beliebige Ausführungsformen möglich, wobei auch gerade in der Gestaltungsfreiheit bei der Form des Glaskolbens 1 und der Ubergangskörper 5. 11 ein wichtiger Vorteil einer erfindungsgcrnäßen Gasentladungslampe liegt. Selbst bei komplizierten Formen des GlasküRiens 1 isl ein eigener Pumpstutzen nicht nötig, weil das Auspumpen, das Füllen mit Füllgas und das gasdichte Verschließen > einschließlich Elektrodeneinsetzen an einer einzigen Stelle als nacheinander ablaufende Vorgänge erfolgen können. Ferner sind über das geschilderte Ausführungsbeispiel hinaus weitere Ausführungsformen möglich hinsichtlich der Elektrodengestaltung, wie '" ζ. B. für symmetrische Gasentladungslampen, Anode und Kathode aus dem gleichen Sinterkörper, oder auch das zusätzliche Anbringen einer äußeren Zündelektrode in Form einer an sich bekannten Drahtumwicklung.

Hierzu 1 Blatt Zcichnuncen

Claims (7)

Patentansprüche;

1. Gasentladungslampe mit einem rohrförmigen Glaskolben und mindestens zwei Elektrodenzuleitungen, die über jeweils einen gesinterten Übergangskörper gasdicht mit den Kolbenenden verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Obergangskörper (5,11) sind aus Glaspulver gesintert;

b) die Obergangskörper (5,11) erstrecken sich im wesentlichen kegelig in den Glaskolben Ci); ^

c) die Obergangskörper (5, 11) sind mit den Stirnflächen (2, 3) des Glaskolbens (1) verbunden;

d) die Übergangskörper (5, 11) sind mit dem Glaskolben (1) über ein Glaslot (4) und/oder über pinen organischen Kleber verbunden.

2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glaslot (4) aus Infrarot-Strahlung absorbierendem Glas besteht.

3. Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glaslot (4) Zusätze von Eisenoxiden enthält.

4. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskörper (5) aus Schichten (7, 8) mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zusammengesetzt i>.iid.

5. Gasentladungslampe n—h Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskörper (5) aus Lotglas gesinij -t sind.

6. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskörper (5,11) als Halterung für die Gasentladungslampe ausgebildet sind.

7. Gasentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklebung zwischen Übergangskörper (11) und Glasrohr (1) zum Zweck einer elastischen Halterung ausgedehnt ist.