DE2734099A1

DE2734099A1 - Gasentladungslampe, insbesondere blitzroehre

Info

Publication number: DE2734099A1
Application number: DE19772734099
Authority: DE
Inventors: Eugen Achter; Werner Dipl Phys Dr Rech; Wolfgang Dipl Phys Dr Welsch
Original assignee: Heimann GmbH
Current assignee: Heimann GmbH
Priority date: 1977-07-28
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2734099C3; US4203050A; DE2734099B2; JPS5426078A; JPS63191555U; JPH0143815Y2

Description

Heimann GmbH AJ Unser Zeichen

Wiesbaden VPA 77 P 8 0 2 2 BRD Gasentladungslampe, insbesondere Blitzröhre

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe, insbesondere Blitzröhre, mit einem Glasrohr und mindestens zwei Elektroden, die über ein Verbindungsteil aus Glas mit dem Glasrohr an den Rohrenden gasdicht verbunden sind.
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Eine solche Gasentladungslampe, wie sie beispielsweise aus "Philips¹ Technische Rundschau" 22. Jahrgang 1960/61, Nr. S. 289-303 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 DT-AS 23 32 588 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 zwisehen 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

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eine Gasentladung stattfindet. Diese Gasentladung breitet sich in Richtung der Anode aus, bis die Feldstärke des zwischen Kathode und Anode befindlichen 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. Die Einleitung der Gasentladung kann auch ohne eigene Zündelektrode erfolgen, wenn zur sog. "Oberkopfzündung" die Anode einen ausreichenden Spannungsimpuls bekommt.

Wegen der erforderlichen Wärmebelastbarkeit, der Lichtdurchlässigkeit und der elektrischen Isolation besteht das Glasrohr als Entladungsgefäß aus Quarzglas oder aus Hartglas mit sehr hohem Schmelzpunkt, vorzugsweise aus Borοsilikatglas. Sas 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 diesbezügliche 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 im Handel erhältlich. Bei Quarzglas ist eine direkte Anpassung nicht möglich. In diesem Fall 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-Eisen verwendet werden, muß zur Anpassung der unterschiedlichen thermisehen Ausdehnungskoeffizienten ein Verbindungsteil aus

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Zwischenglas vorgesehen werden. Bei der gasdichten Verbindung der Zuleitungen sowohl mit einem Entladungsrohr aus Quarz über thermisch anpassendes Zwischenglas als auch mit einem Entladungsrohr aus bereits angepaßtem Hartglas werden Verbindungsteile aus Glas benötigt.

Diese entstehen entweder durch Aufschmelzen von Glasrohrabschnitten auf die Zuleitungen, wobei der Außendurchmesser der Glasrohrabschnitte kleiner ist als der Innendurchmesser des Entladungsrohrs, oder durch Überziehen der Zuleitungen mit Glas aus der Schmelze. Beides erfordert teure Verfahrensschritte. Darüber hinaus müssen zur gasdichten Verbindung die Gläser an den Verbindungsstellen geschmolzen werden. Neben relativ hohem Energieaufwand besteht ein Nachteil darin, daß leicht Spannungen im Glas und Glasbrüche auftreten können. Beides beeinträchtigt die Lebensdauer der Gasentladungslampe. Außerdem ist das Einstellen der Drücke im Entladungsrohr sowie das Einhalten von definierten Elektrodenabständen sehr schwierig.

Die vorliegende Erfindung geht von der Tatsache aus, daß zwar Wolfram in Verbindung mit angepaßtem Hartglas gegenüber anderem Metall den Vorteil hat, daß keine Verbindungsteile aus thermisch anpassendem Zwischenglas sondern allen- falls solche aus dem angepaßten Hartglas 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 thermisch anpassenden Zwischengläsern, eine ebenfalls teure Lösung, weil aufwendige Verfahrensschritte notwendig sind.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Wahl der Materialien für das Glasrohr und für Elektroden-Zuleitungen nicht durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten beeinträchtigt zu sein und dennoch eine fertigungstechnisch einfache und billige Lösung zu finden.

Ee ist bereits vorgeschlagen worden, die KLelcbrodenzuleitungen jeweils durch einen Sinterglaskörper durchzuführen und mit den Sinterglaskörpern die Rohrenden zu verschließen. Der . thermisch anpassende Obergang ist durch entsprechende Zusammensetzung der Sinterglaskörper leicht möglich. Solche Sinterglaskörper sind maschinell billig herzustellen. Ihre Verwendung anstelle von bekannten Zwischengläsern ersetzt teure Glasbläserarbeit. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß die Fertigung solcher Sinterglaskörper in beliebiger Form mit genauen Abmessungen möglich ist. Die Zuleitungen, die gleichzeitig die mechanischen Halterungen für die eigentlichen Elektroden sind, werden in die Sinter glaskörper eingeschmolzen. Dies kann gleichzeitig mit der Herstellung der Sinterglaskörper geschehen. Das Glasrohr hat eine von Anfang an endgültige eng tolerierte Länge. Beim Verschließen des Glasrohrs mit den Sinterglaskörpern durch maßgenaues Verlöten und/oder Verkleben 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, daS kein Glasabfall entsteht.

Gegenüber dieser Lösung mit Sinterglaskörpern weist die vorliegende Erfindung einen anderen Weg, der die Herstellung weiter vereinfachen soll.

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Dazu wird bei einer Gasentladungslampe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Elektrodenzuleitungen jeweils durch ein Formteil aus Glas durchgeführt sind, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient im wesentliehen derselbe, höchstens aber so groß ist wie der der Elektrodenzuleitungen und daß die Formteile die Rohrenden an deren Stirnflächen über Glaslot verschließen und eine solche Form haben, daß mechanische Spannungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen Formteil und Glasrohr die Gasdichtigkeit der Verbindungen zwischen Formteil und Glasrohr und zwischen Formteil und Elektrodenzuleitung nicht beeinträchtigen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Formteile einen in das Innere des Entladungsrohres hinein ragenden im wesentlichen konusförmigen Teil haben. Dadurch wirken sich an den Lotstellen mechanische Spannungen in radialer Richtung nur gering aus. Durch weitere Spannungsverteilung innerhalb des Formteils ist ihr Einfluß auf die Verbindung zwischen Formteil und Elektrodenzuleitung vernachlässigbar. Die konische Form erlaubt darüber hinaus eine Zentrierung und verhindert, daß Glaslot beim Lötvorgang in das Rohrinnere fließen kann.

Hach einer Weiterbildung läuft der im wesentlichen konusförmige Teil des Formteils außen in einen scheibenförmigen Teil aus, wobei der der Stirnfläche des Entladungsrohrs zugewandte ringförmige Rand des scheibenförmigen Teils als Lötfläche dient. Vorteilhaft ist der Obergang zwischen dem Konusteil und dem scheibenförmigen Teil als ringförmige Hohlkehle ausgebildet.

Die Herstellung eines erfindungsgemäß eingesetzten Formteils aus Glas ist noch einfacher als die eines Sinterkörpers. Beispielsweise geschieht dies durch einfaches Aufstülpen eines

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Glaskapillarenstücks auf eine Elektrodenzuleitung. Das kann in der Massenfertigung beispielsweise auf einem Rütteltisch geschehen. Durch thermoplastische Verformung in einer beheizten Kohleform bekommt das Glaskapillarenstück seine Form und wird gleichzeitig mit der Zuleitung verschmolzen. Eine Massenfertigung ist leicht möglich. Die Verbindung von vorzugsweise vorgefertigtem Formteil und Entladungsrohr erfolgt über einen Lotring aus Glas, wobei das Glas des Formteils und des Rohrendes nicht geschmolzen wird. 10

Weitere Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe sollen sich anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ergeben. Dabei zeigt die

Fig. 1 eine Gasentladungslampe, wie sie als Blitzröhre eingesetzt ist, mit den hier interessierenden Lampenenden, die Kathode und Anode enthalten. Das Entladungsrohr ist im einfachsten Fall ein gerades Glasrohr; es kann den jeweiligen Anforderungen entsprechend jedoch auch U-förmig oder kreisförmig gebogen sein. Die

Fig. 2 und 3 zeigen Varianten der für die Verbindung Glasrohr -Elektrodenzuleitung verwendeten erfindungsgemäßen Formteile.

In Fig. 1 besteht ein Rohr 1 aus Borosilikat-Glas oder Quarz - es muß ein temperaturbelastbares und bei der Blitzröhre durchsichtiges Glas sein - mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt. Es hat an seinen Enden kreisförmige Stirnflächen 2, auf die jeweils ein Formteil 3,4 über jeweils einen Glaslotring 5 aufgelötet ist. Die Formteile 3,4 haben einen kreisförmigen Querschnitt mit an ihrer stärksten Stelle im wesentlichen gleichem Durchmesser wie das Glasrohr 1. Die Fig. ' zeigt die Formteile 3,4 im Längsschnitt.In axialer Richtung haben die Formteile 3,4 jeweils in das Innere des Glasrohrs hineinragend einenkonusförmigen Teil.

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In der jeweiligen entgegengesetzten Richtung sind die Formteile 3,4 ebenfalls konisch. In ihren Achsen tragen die Formteile 3,4 jeweils eine Elektrodenzuleitung 6 bzw. 7. Die Elektrodenzuleitung 6 trägt im Innern des Glasrohrs 1 eine Kathode 8, die Elektrodenzuleitung 7 bildet mit ihrem Ende im Innern des Glasrohrs 1 eine Anode. Sie axiale Länge der Formteile 3,4, d.h. die Länge ihrer Verbindung mit den Elektrodenzuleitungen 6,7 beträgt 2 bis 10 mal die Durchmessergröße der Elektrodenzuleitungen 6,7, damit eine ausreichende Gasdichtigkeit an diesen Stellen und außerdem genügend mechanische Festigkeit der Verbindung gewährleistet ist. Die Kathode 8 besteht aus einem Sinterkörper.

Die Elektrodenzuleitungen 6,7 bestehen aus Molybdän, oder aus einer Ni-Fe-Co-Legiertrag mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten <*20/300⁼^^{>2 tzv}* 5»^1> wobei "20/300" bedeutet: zwischen 20⁰C und 300⁰C. Die Formteile 3,4 sind aus einem Glas gefertigt mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ^a'20/300⁼^· ^{DaS 01ει8ΐοΐ der} Glaslotringe 5 hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ^₂₀ /__OO=4,5, das Glas des Glasrohrs 1 ein ^20/300⁼^'¹ * ^Tro"^t'^{z der} unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Formteilen 3,4, Glaslotringen 5 und Glasrohr 1 werden thermisch verursachte Spannungen durch die Geometrie der Formteile 3,4 so verteilt, daß die Glaslotverbindung und die Verbindung Formteil - Elektrodenzuleitung mechanisch stabil und ausreichend gasdicht bleiben.

In der Fig. 2 ist eine Ausführung eines Formteils 9 dargestellt, das auf der axialen Außenseite eine plane Ober fläche hat. Außerdem dient als Lötfläche nicht ein Oberflächenteil eines Konusses sondern eine planparallel den Stirnseiten 2 des Glasrohres 1 gegenüberliegende Ringfläche 10. Diese entsteht dadurch, daß geometrisch gesehen in Höhe des Glaslotringes 5 auf den in das Glas rohrinnere hineinragenden konischen Teil des Formteils 9 auf dessen axialer Außenseite eine Scheibe aufgesetzt ist.

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Außerdem ist der konische Teil auch im Glasrohrinneren abgeflacht, so daß ein trapezförmiger Längsschnitt entsteht.

Eine weitere Ausgestaltung zeigt die Fig. 3. Bort ist zwischen der gedachten Scheibe und dem Kegelstumpf eines Formteils 11 eine ringförmige Hohlkehle 12 gebildet, die aber so groß bemessen ist, daß sie vom Glaslot nicht ausgefüllt ist. Eine umlaufende Übergangsnase 13 zwischen Hohlkehle 12 und dem Kegelstumpf erlaubt eine bessere Zentrierung im Glasrohr 1.

4 Patentansprüche 3 Figuren

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L e e r s e i t e

Claims

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Gasentladungslampe, insbesondere Blitzröhre, mit einem Glasrohr und mindestens zwei Elektroden, die über ein Verbindungsteil aus Glas mit dem Glasrohr an den Rohrenden gasdicht verbunden sind, dadurch gekenn -zeichnet , daß die Elektrodenzuleitungen (6,7) jeweils durch ein Formteil (3 bzw. 4,9,11) aus Glas durchgeführt sind, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen derselbe, höchstens aber so groß ist wie der der Elektrodenzuleitungen (6,7), daß die Formteile (3,4,9,11) die Rohrenden an deren Stirnflächen (2) über Glaslot (5) verschließen und eine solche Form haben, daß mechanische Spannungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen Formteil (3,4,9,11) und Glasrohr (1) die Gasdichtigkeit der Verbindungen zwischen Formteil (3,4,9,11) und Glasrohr (1) und zwischen Formteil (3,4,9,11) und Elektrodenzuleitung (6 bzw. 7) nicht beeinträchtigen.
2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Formteile (3,4,9,11) einen in das Innere des Entladungsrohres (1) hineinragenden im wesentlichen konusförmigen Teil haben.
3. Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der im wesentlichen konusförmige Teil des Formteils (9,11) außen in einen scheibenförmigen Teil ausläuft, wobei der dem Entladungsrohr (1) zugewandte ringförmige Rand (10) des scheibenförmigen Teils als Lötfläche dient.
4. Gasentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Übergang zwischen dem Konusteil und dem scheibenförmigen Teil als ringförmige Hohlkehle (12) ausgebildet ist.

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