DE2732060C2

DE2732060C2 - Elektrische Leuchtstofflampe

Info

Publication number: DE2732060C2
Application number: DE2732060A
Authority: DE
Inventors: Roy London Ashutosh
Original assignee: Thorn EMI Ltd
Current assignee: Thorn EMI PLC
Priority date: 1976-07-19
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1986-06-12
Also published as: FR2359505B1; AU512916B2; IT1075849B; NL184813C; JPS5314379U; US4204137A; DE2732060A1; FR2359505A1; NZ195863A; CA1092636A; NL7707993A; NZ184685A; AU2715277A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leuchtstofflampe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei elektrischen Leuchtstofflampen ist es üblich, daß die Elektroden aus Wolfram-Wendeln bestehen, die ein Elektronen emittierendes Material tragen. Jede Wendel ist an zwei Stütz- oder Zuführungsdrähten befestigt und wird von diesen getragen, die in einem Quetschfuß eingebettet sind, der mittels eines Glasfußes an dem einen Ende des Lampenkolbens angeschmolzen ist. Um eine zuverlässige Abdichtung zu erzielen ist es bekannt, Stützelemente aus einer Speziallegierung »Dumet« (mit Kupfer überzogene Ni/Fe-Legierung mit 42% Nickel) in einem Bleiglasfuß zu verwenden.

Wenn die Lampe mit Wechselstrom betrieben wird, wirkt jede Elektrode abwechselnd als positive und negative Elektrode. Während des positiven Teiles der Schwingung wird die Elektrode, die von Elektronen getroffen wird, überhitzt und dies hat in vielen Fällen zu einer Verdampfung der Stützdrähte geführt, die eine Schwärzung der inneren Oberfläche des Lampenkolbens hervorruft.

Aus der DE-OS 24 24 974 ist eine Elektrodenstruktur für eine Leuchtstofflampe bekannt, bei der die freien Metalloberflächen der Wendelendbereiche und der benachbarten Bereiche der Stützdrähte mit Kohlenstoff beschichtet sind. Durch die Kohlenstoffbeschichtung wird erreicht, daß die beschichteten Metalloberflächen nicht oxidiert werden, wodurch es zu einer verringerten Ausbildung von Oxidringen kommt, welche den Wirkungsgrad der Lampe herabsetzen.

Aus der DE-AS 10 81 568 ist es bekannt, Verfärbungen von Niederdruck-Entladungslampen dadurch zu vermeiden, daß Teile der Zuleitungsdrähte eine Plattierung aus dunklem Chrom-Vanadium erhalten oder mit einer Aluminium-Eisen-Legierung oder karbonisiertem Nickel versehen werden.

Aus der US-PS 37 06 895 ist es bekannt, die Verfärbung einer Niederdruck-Entladungslampe gering zu halten, indem die Bereiche der Elektrodendrähte nahe der Wendel mit einem Polymerisat beschichtet werden. Diese bekannten Maßnahmen führen nicht zu einer gleichzeitigen Verhinderung des Verdampfens der Stützdrähte und einer Vereinfachung beim Einschmelzen der Stützdrähte in den Lampenkolben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdampfung der Stützdrähte und damit die »Endschwärzung« zu vermindern oder ganz zu verhindern und gleichzeitig die Bildung von zuverlässigen Glas-Metall-Verschmelzungen der Einführungsdrähte und der Halterung zu erleichtern, wobei sich die Verwendung von Bleiglas und kostspieligen Speziallegierungen erübrigt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 enthalten.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß für die Auswahl der Stoffe, aus denen mindestens die Teile der Stützdrähte hergestellt werden, die sich im Bereich der Verschmelzungssteile befinden, mehr Freizügigkeit besteht, so daß ein billigeres Glas für den Fuß verwendet werden kann. So kann Sodakalkglas bzw. Kalknatronglas in Verbindung mit Drähten, z. B. aus einer Nickel-Eisen-Legierung, verwendet werden, die hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten dem Glas angepaßt sind. Die teuren »Dumet«-Bauteile können vermieden werden, während der Kalk-Natron-Glasfuß durch Stumpfabschmelzung mit dem Ende des Lampenrohres verschmolzen werden kann anstelle der Oberfallend-Einschmelzung, wie die Verwendung von Bleiglas sie erfordert.

Das Bornitried, welches zum Überziehen der Oberfläche der Stützdrähte verwendet wird, hat schmierende Eigenschaften, so daß eine Beschädigung der bei der Herstellung der Lampen benutzten Maschinen z. B. durch Abrieb vermieden wird.

Die Verwendung eines Natron-Kalk-Silikat-Glases für die Elektrodenanordnung in Leuchtstofflampen stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar.

Obwohl Natron-Kalk-Silikat-Glas schon für die Herstellung der Glaskolben von Leuchtstofflampen benutzt worden ist, wurden die Füße bisher aus Bleiglas hergestellt, obwohl diese Glassorte teurer ist als das Natronkalkglas und obwohl die Unterschiede des Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Bleiglas und dem Natronkalkglas häufig zu Sprüngen am Hals des Kolbens führen, wo der Fuß mit dem Kolben verschmolzen ist. Man hatte die Vorstellung, daß schwerwiegende Probleme sich aus einer Fehlanpassung zwischen Metall und Glas ergeben würden und daß eine Elektrolyse zwischen den Zuführungsdrähten und dem Natronkalkglas die Abdichtung zwischen den Drähten und dem Glas stören und zu Durchlässigkeiten führen würden. Ferner wurde festgestellt, daß Oxide, die an der Oberfläche der üblichen Zuführungsdrähte entstehen, während sie in den Glasfuß eingeschmolzen werden, eine schlechte Metall-Glas-Verschmelzung ergeben. Aus diesem Grunde wurden die »Dumet«-Drähte benutzt, deren Oberfläche während des Verschmelzungsvorganges nicht wesentlich oxidiert wird, und zwar zumindest für den Teil des Zuführungsdrahtes, der durch den Glasfuß hindurchgeht. Wenn ein Teil des hitzefesten inneren Stützdrahtes in dem Quetschfuß eingebettet ist und mit

dem »Dumet« verschweißt ist, gibt dies jedoch oft zu Sprüngen im Quetschfuß Anlaß, und zwar wegen der Unterschiede im Ausdehnungskoeffizienten des Glases und des hitzefesten Drahtes.

Vorzugsweise besitzt daher eine Leuchtstofflampe, bei der der Glaskolbenfuß aus Natronkalkglas besteht, auch einen Glasfuß aus Natron-Kalk-Gtes, wobei diejenigen Teile der Stützdrähte, die durch das Glas hindurchgehen (Zuführungsdrähte) einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der dem des Natrcn-Kalk-Glases über den größten Teil des Temperaturbereiches von Zimmertemperatur bis zur Abschmelztemperatur, bei der die Zuführungsdrähte in den Fuß eingeschmolzen werden, gleich ist, sowie getrennt von denjenigen Teilen der Drähte ausgebildet und mit diesen Teilen zusammengeschweißt sind, die mit Bornitrid überzogen sind.

Die Zuführungsdrähte sind vorteilhaft aus der oben erwähnten Nickel-Eisen-Legierung hergestellt und haben eine auf der Oberfläche haftende Oxidscnicht, die in das Glas des Fußes eingeschmolzen wird.

Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Leuchtstofflampe,

F i g. 2 zeigt eine Halterungsanordnung für die Lampe der F i g. 1 in größerem Maßstab,

Fig.3 zeigt eine Leuchtstofflampe einer zweiten Ausführungsform,

F i g. 4 zeigt eine Halterungsanordnung für die Lampe der F i g. 3 in größerem Maßstab,

F i g. 5,6, 7 und 8 sind Teiiansichten von Kolbenfüßen mit vier verschiedenen Anordnungen von Stützdrähten, wie sie in den Leuchtstofflampen verwendet werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Leuchtstofflampe hat einen Glaskolben 1, an dessen beiden Enden Glasfüße 2 angeschmolzen sind.

Die Glasfüße (siehe Fig. 2) haben kreisförmigen Querschnitt und einen schräg abfallenden Teil 3, der an seinem kleineren Ende koaxial aus einem Stück mit einem parallelseitigen Abschnitt 4 verbunden ist, an dem der Quetschfuß gebildet wird, während der Glasfuß an dem erweiterten Ende des kegelförmigen Teiles 3 mit dem Ende des Glaskolbens 1 verschmolzen ist.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, kann jeder der Glasfüße 2 oder auch nur ein Glasfuß eine axiale Bohrung 5 aufweisen, die sich vom äußeren Ende des Glasfußes als Pumpstengel 6 fortsetzt, durch den die Lampe abgepumpt werden kann und durch den das Quecksilber oder eine gewünschte Gasfüllung oder Gasmischung eingefüllt werden kann, bevor die Bohrung 5 an ihrem inneren Ende verschlossen wird, um das Abschmelzen der Lampe zu beenden.

Durch den Glasfuß 2 gehen zwei Stützdrähti. 7 hindurch, die mit ihm verschmolzen sind und die im wesentlichen parallel zu der Achse des Glasfußes verlaufen und aus dem inneren Ende des Fußes herausragen. Am inneren Ende jedes Stützdrahtes befindet sich ein innerer Klemmteil 8. Eine Elektrode in Form einer mit einem Überzug versehenen Wendel 9 wird zwischen den Klemmteilen 8 gehaltert, wobei die Wendel im wesentlichen senkrecht zur Achse der Lampe liegt.

Die Wendel 9 ist von einer Abschirmung 10 umgeben, die mit Hilfe einer Stütze 11 gehaltert ist, die ihrerseits an dem Glasfuß 2 befestigt ist. Die inneren Stützklemmen 8 und Teile der Stützdrähte 7. die dem Elektronenbeschuß ausgesetzt sind, wenn die Lampe benutzt wird.

haben einen Oberzug 12 (Fig. 2) aus Bornitrid, einem hitzefesten Material, das auch schmierende Eigenschaften hat. Das Bornitrid kann auf geeignete Weise, insbesondere in Form einer Suspension in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel, auf die Stützdrähte aufgebracht werden, z. B. durch Tauchen, Aufpinseln, Aufsprühen oder durch Auftropfen mit Hilfe einer Düse.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine in F i g. 3 dargestellte Leuchtstofflampe einen Glaskolben 1 und Glasfüße (Fig 4), die denen der F i g. 1 und 2 ähnlich sind, und in die Stützdrähte 7 eingeschmolzen sind.

Jeder Stützdraht 7 hat einen Teil 14, der durch den Glasfuß 2 hindurchgeht und in den Raum innerhalb der Lampe führt, und einen dem Elektronenbeschuß ausgesetzten Teil 15 aus einem mit Bornitrid überzogenen Metall, der mit dem inneren Ende des Teiles 14 verschweißt ist. Der hitzefeste Teil 15 kann sich von der Stützklemme 8 bis zu einem Punkt des Stützdrahtes 7 erstrecken, der unmittelbar dem Glas des Fußes 2 benachbart, jedoch nicht mit ihm in Berührung ist.

Der übrige Teil 14 des Stützdrahtes kann aus einer Nickel-Eisen-Legierung bestehen, deren Ausdehnungskoeffizient an den des Glasfußes 2 angepaßt ist, der aus einem Natronkalkglas bestehen kann und mit dem Ende des Glaskolbens 1 stumpf verschmolzen ist.

Leuchtstofflampen der Fig. 1 und 2, die gemäß der Erfindung ausgeführt sind, können einen Kolben 1 aus Natronkalkglas aufweisen, an dessen Ende ein Fuß 2 aus Natronkalkglas stumpf angeschmolzen ist, so daß ein »Hals« 16 entsteht. Das Entlüftungsröhrchen 6 besteht ebenfalls aus Natronkalkglas.

In dem Halsbereich 16 bekannter Röhren entstehen gelegentlich Sprünge wegen der Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Bleiglasfuß und dem Natronkalkglaskolben, und diese werden dadurch beseitigt, daß auch für den Fuß ein Natronkalkglas verwendet wird. Eine chemische Reduktion des Bleiglases beim Abschmelzen erzeugt außerdem häufig eine dunkle Verschmelzungsstelle im Bereich 3 und macht daher die Qualitätskontrolle schwierig.

Dieser Nachteil wird ebenfalls durch die Verwendung des Natronkalkglases an dieser Stelle vermieden oder vermindert.

Gemäß F i g. 5, 6, 7 und 8 bestehen die Stützdrähte 7 aus je einem oder zwei bzw. drei oder vier Drahtstükken, die an den Punkten 17 miteinander verschweißt sind.

Der in Fig.5 dargestellte Stützdraht besteht aus einer Nickel-Eisen-Legierung, deren Ausdehnungskoeffizient an den des Natronkalkglases des Glasfußes eng angepaßt ist, so daß die Gefahr von Sprüngen im Teil 4 des Fußes beseitigt oder vermindert wird und die Länge

18 der Stützdrähte eine gleichförmige, anhaftende Oberflächenschicht aus Oxid aufweist, die während der Herstellung der Elektrodenstützanordnung gebildet wird und die sich teilweise in dem Glas löst, wenn die Stützdrähte in den Glasfuß eingeschmolzen werden, und hierdurch die Verschmelzung verbessert. Es sollte genügend Oxid vorhanden sein, um ein vollständiges Lösen in dem Glas zu vermeiden, da sich hierdurch eine schwächere Verschmelzung ergeben könnte. Der Klemmteil 8 weist einen hitzefesten Überzug aus Bornitrid auf, wie dies schon oben beschrieben wurde.

F i g. 6 zeigt einen Stützdraht aus zwei Teilen, die an der Stelle 17;) verschweißt sind, und von denen der Teil

19 durch den Glasfuß hindurchgeht und aus einer Nikkei-Eisen-Legierung besteht und einen anhaftenden

Überzug aus Oxid aufweist, der sich über den Teil des Stützdrahtes erstreckt, der durch den Quetschbereich des Fußes hindurchgeht. Der Abschnitt 20 des Stützdrahtes, der den inneren Stützdraht bildet, besteht aus einem geeigneten Metall mit Bornitrid-Überzug.

F i g. 7 zeigt einen dreiteiligen Stützdraht, der an den Stellen i7b, Mc verschweißt ist und bei dem der Abschnitt 21, der in den Quetschteil des Fußes eingeschmolzen ist, aus »Dumet« besteht, während der Teil 22, der den inneren Stützteil bildet, aus einer Nickel-Eisen-Legierung hergestellt ist, die einen Bornitrid-Überzug auf dem Klemmteil aufweist.

F i g. 8 zeigt einen Stützdraht aus vier Abschnitten, die an den Stellen \7d, 17e und 17/ miteinander verschweißt sind, wobei der Teil 23 zwischen den Schweißstellen 17dund 17e, der in denQuetschteildesGiasfußes eingeschmolzen ist, aus »Dumet« besteht, während der Teil 24 zwischen den Schweißstellen 17e und 17/aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht und den »Dumet«-Abschnitt mit dem inneren Stützdraht 25 aus einem Metall verbindet, das einen Bornitrid-Überzug auf dem Klemmteil aufweist. Es ist notwendig, den Nickel-Eisen-Abschnitt 24 vorzusehen, weil er abweichend von dem Metall des Drahtstücks 25 einen Ausdehnungskoeffizienten hat, der demjenigen des Natronkalkglases des Glasfußes genügend angepaßt ist, so daß eine Verschmelzung ohne Gefahr des Auftretens von Quetschfußsprüngen vorgenommen werden kann.

Nickel-Eisen-Legierungen können für Einschmelzung vorbereitet werden, indem sie in verdünnter Fluorwasserstoff-Salz- oder Salpetersäure gebeizt und dann abgespült werden. Das Metall sollte dann in einer feuchten Wasserstoff atmosphäre bei 900⁰C bis 1100⁰C während etwa 1 h von Kohlenstoff befreit und unmittelbar vor dem Verschmelzen mit dem Glas oxidiert werden. Die Drähte können durch Erhitzung auf 600° C bis 1050° C in einer schwefelfreien Atmosphäre oxidiert werden, wobei die Dauer und die Temperatur dieser Behandlung so gewählt sind, daß sich ein Oxidfilm ergibt, der eine genügende Dicke hat, um das Aussehen einer bräunlichgrauen Verfärbung nach dem Einschmelzen zu ergeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Leuchtstofflampe mit einem rohrförmigen lichtdurchlässigen Glaskolben, der einen Leuchtstoffüberzug aufweist, mit einer Füllung aus Inertgas und Quecksilber, mit Wendelelektroden und mit Eletrodenstützanordnungen an den sich gegenüber liegenden Enden des Glaskolbens, wobei jede Elektrodenstützar.ordnung einen Glasfuß, der in dem Glaskolben eingeschmolzen ist und eine Abschlußwand bildet, und Elektrodenstützgdrähte umfaßt, die sich durch den zugehörigen Glasfuß erstrecken und in diesem eingeschmolzen sind, dadurch gekennzeichne t, daß diejenigen Teile (7,8,15,20,22,25) der Elektrodenstützdrähte, die innerhalb des Glaskolbens (1) während des Lampenbetriebs einem Elektronenbeschuß ausgesetzt sind, eine mit Bornitrid überzogene Oberfläche aufweisen.

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1 mit einem Glaskolben aus Natron-Kalk-Glas, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfuß (2) ebenfalls aus einem Natron-Kalkglas besteht und daß die im Einschmelzbereich (4) befindlichen Teile (14, 18,19, 24) der Elektrodenstützdrähte aus einem Metall mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich demjenigen des Natron-Kalkglases bestehen und getrennt von denjenigen Teilen der Drähte ausgebildet sowie mit diesen Teilen zusammengeschweißt sind, die mit Bornitrid überzogen sind.