DE2935980A1

DE2935980A1 - Hochleistungs-entladungslampe

Info

Publication number: DE2935980A1
Application number: DE19792935980
Authority: DE
Inventors: William Leroi Tayloy
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1980-03-20
Also published as: CA1124302A; JPS6023465B2; JPS5539188A; FR2435815A1; GB2035677B; DE2935980C2; US4254355A; FR2435815B1; GB2035677A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochleistungs-Entladungslampe mit einem keramischen Bogenrohr, das innerhalb eines äußeren Glaskolbens montiert ist und sie bezieht sich insbesondere auf Hochdruck-Natriumdampflampen.

Das Bogenrohr aus kristalliner Aluminiumoxidkeramik in einer Hochdruck-Natriumdampflampe kann im Betrieb auf eine Durchschnittstemperatur von 1000°C oder mehr erhitzt werden und dieses Material hat einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 8 χ 10 cm/cm/°C. Dieses Bogenrohr ist so heiß, daß der einzige praktische Weg zu seiner Abstützung über die Zuleitungen erfolgen kann, die sich von seinen Endstücken aus erstrecken. In einer typischen 400 Watt Lampe ist das Bogenrohr etwa 11 cm lang und dehnt sich im Betrieb etwa 1 mm aus. Der Metallstützrahmen und der gläserne Außenkolben dehnen sich nicht entfernt so stark aus und außerdem findet die Ausdehnung der verschiedenen Teile nicht gleichzeitig statt, wenn die Lampe sich erwärmt oder abkühlt. Es ist daher erforderlich, eine Anpassung an die unterschiedliche Ausdeh nung vorzunehmen, um eine unangemessene Belastung der Zulei tungen und Dichtungen zu vermeiden, die zur Ermüdung und zu einem vorzeitigen Lampenversagen durch Rißbildung in den Dich tungen oder Bruch der Schweißstellen zu den Zuleitungen führen können. Diese Anpassung an die unterschiedliche Ausdehnung ist besonders groß bei Keramikstopfendichtungen, wie sie in der in der US-PS 4 065 691 beschriebenen Lampe benutzt werden.

In der US-PS 3 882 346 ist eine Montageart zur Kompensation der unterschiedlichen Ausdehnung beschrieben, die beträcht liche Anwendung bei Lampe mit Keramikstopfen-Dichtungen ge funden hat. Während diese Montagestruktur sich als im Betrieb brauchbar erwiesen hat, ist doch eine billigere und leichter

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herstellbare Montagestruktur erwünscht und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine solche billigere und leichter herstellbare Montagestruktur zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Lampe weist für diese verbesserte Montage des Keramikbogenrohres innerhalb des äußeren Glaskolbens einen stabilen Stützstab auf, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Außenkolbens erstreckt und an einer starken Zuleitung am Fußende des Außenkolbens befestigt und am distalen Ende dieses Außenkolbens festgeklemmt ist. Dieser Stab dient sowohl als Stütze wie auch als Leiter und die rohrförmige Zuleitung am unteren Ende des Bogenrohres ist damit verbunden. Die Zuleitung am oberen Ende des Bogenrohres ist ein Draht der sich entlang der Achse des Bogenrohres durch eine isolierende Hülse erstreckt, die von dem Stab gehalten ist. Ein gebogener flexibler Leiter verbindet die axial verlaufende Drahtzuleitung des Bogenrohres mit der anderen schweren Zuleitung des Außenkolbens. Die unterschiedliche thermische Ausdehnung wird durch Gleiten der Drahtzuleitung durch die Hülse und das Biegen des flexiblen Leiters ausgeglichen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Hochdruck-Natriumdampflampe mit der besonderen Montagestruktur des Bogenrohres innerhalb des Außenkolbens und

Figur 2 eine vergrößerte Detailansicht der isolierenden Hülse und der gleitbar durch diese verlaufenden Drahtzuleitung.

Eine Hochdruck-Natriumdampflampe 1 gemäß der Erfindung mit einer beispielhaften Größe von 100 Watt ist in Figur 1 gezeigt. Diese Lampe umfaßt einen äußeren Glaskolben 2 mit einem Standard-Mogulschraubsockel 3, der am Fußende des Außenkolbens angebracht ist, das sich in der Zeichnung oben befindet. Ein eingestülpter Preßfuß *♦ enthält ein Paar relativ schwerer Zuleitungsdrähte 5 und 6, die sich durch diesen Preßfuß H erstrecken und deren äußere End-

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stüeke mit der Sockelhülse 7 und dem Zentralkontakt 8 des Sockels verbunden sind.

Der Innenkolben bzw. das Bogenrohr 9 ist zentral innerhalb des Außenkolbens lokalisiert und umfaßt ein lichtdurchlässiges Keramikrohr, geeigneterweise aus einer polykristallinen Aluminiumoxidkeramik, die durchscheinend ist oder einem einkristallinem Aluminiumoxid, das klar und transparent ist. Das obere Ende des Bogenrohres ist durch einen Keramikstopfen 10 aus Aluminiumoxid verschlossen, durch den sich hermetisch abgedichtet ein Zuleitungsdraht 11 aus Niob erstreckt, der die nicht-dargestellte obere Elektrode trägt. Der Verschluß des unteren Endes des Bogenrohres umfaßt ebenfalls einen Keramikstopfen, durch den sich ein dünnwandiges Niobrohr 12 erstreckt, das sowohl als Zuleitung als auch als Reservoir für überschüssiges Alkalimetall und Quecksilber dient. Der Schaft der unteren Elektrode erstreckt sich in das Rohr 12 und ist durch Anwürgen des Rohres um diesen Schaft herum bei 13 festgelegt. Das Anwürgen läßt beschränkte Kanäle offen, die den Durchgang von Alkalimetall und Quecksilber in Dampfform gestatten, die Bewegung des flüssigen Amalgams jedoch verhindern, wodurch die Lampe in irgendeiner Orientierung sowohl mit dem Sockel nach oben als auch dem Sockel nach unten betrieben werden kann. Ein Metallreflektor, wie das Band I^ um das obere Ende des Bogenrohres herum_xkann erforderlich sein, um die erwünschte Temperatur an der Enddichtung aufrechtzuerhalten, insbesondere in kleineren Lampen. Die Vorsprünge 15 an dem Band I^ halten es an Ort und Stelle. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten bezüglich der Konstruktion von Bogenrohr und den keramischen Dichtungen wird auf die US-PS 3 065 691 Bezug genommen.

Die erfindungsgemäße Lampe mit der spezifischen Montagestruktur des Bogenrohres innerhalb des Außenkolbens gestattet die unterschiedliche thermische Ausdehnung mit einer Minimalzahl leicht zu-samiranenzubauender Teile. Ein stabiler Trägerstab l6 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Außenkolbens 2 und ist an den Zuleitungsdraht 5 am Fußende des Kolbens ange-

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schweißt. Am distalen Ende des Außenkolbens ist dieser Stab l6 mittels der Federklemme 17, die im Eingriff mit dem Nippel 18 steht, festgeklemmt. Das Bogenrohr ist hauptsächlich durch den Leiter 19 abgestützt, der durch Schweißen sowohl am Trägerstab 16 als auch der rohrförmigen Zuleitung 12 befestigt ist. Dieser Leiter 19 ist ein steifer (ungeglühter) Draht und die rohrförmige Zuleitung 12 kann mit Bezug auf den Trägerstab 16 als fixiert angesehen werden. Am oberen Ende erstreckt sich der axiale Zuleitungsdraht 11 durch eine isolierende Hülse 20, die mittels des Metallstreifens 21, der fest um die Hülse gewickelt ist, vom Stab l6 getragen ist. Der Streifen 21 ist bei 22 durch Punktschweißen an dem Stützstab 16 befestigt. Die Öffnung 23 durch die Hülse 20 hat eine solche Größe, daß sie die freie axiale Bewegung des Zuleitungsdrahtes 11 gestattet, ihm jedoch kein übermäßiges Seitenspiel erlaubt. Ein elastischer flexibler Leiter 2k, der zu einer offenen l80° Schleife gebogen ist, ist mit seinem einen Ende oberhalb der Hülse 20 an den Zuleitungsdraht 11 geschweißt und mit dem anderen Ende an die Zuleitung 6. Die unterschiedliche thermische Ausdehnung wird durch die axiale Bewegung der Zuleitung 11 durch die Hülse 20 und das Biegen des Leiters 2k ausgeglichen, der keine merkliche mechanische Behinderung auf die Zuleitung 11 ausübt. In der Zeichnung ist der flexible Leiter 2k als ein relativ feiner Draht gezeigt. Es kann auch ein dickerer Draht benutzt werden, der geglüht worden ist, um ihn flexibler zu machen. Auch eine dünne Metallfolie ist für diesen Leiten 2k eingesetzt worden und hat sich als gleichermaßen brauchbar erwiesen.

Die Erfindung ist auch brauchbar im Zusammenhang mit Enddichtungen unter Verwendung von Niobkappen. In diesem Falle kann axiale feine Zuleitungsdraht 11 einfach an die obere Metallendkappe geschweißt werden und die Montagestruktur bleibt ansonsten unverändert.

Die in der erfindungsgemäßen Lampe benutzte Montagestruktur ergibt eine vollkommene Festlegung am unteren Ende (wie es in der Zeichnung dargestellt ist) des Bogenrohres und axialen Spiel-

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raum sowie eine seitliche Beschränkung am oberen Ende. Der flexi? ble Leiter 24 dient nur der elektrischen Verbindung und sorgt für keinerlei Behinderung. Aufgrund seiner Flexibilität im Verhältnis zu dem anderen Leiter und seiner offenen l80° Schleife kann er sich verbiegen ohne irgendeine Belastung auf entweder die Zuleitungen oder die Schweißverbindungen auszuüben.

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Claims

Ansprüche

1. Hochleistungs-Entladungslampe mit einem äußeren Glaskolben in dessen Fußende ein Paar von Zuleitungsdrähten dicht eingeschmolzen ist und einem inneren rohrförmigen Keramikkolben mit seine Endstücke abdichtendenVerschlußteilen, wobei der Innenkolben ein ionisierbares Medium enthält und sich von den Verschlußstücken aus Zuleitungen erstrecken und Verbindungen mit den Elektroden innerhalb des Innenkolbens herstellen, dadurch gekennzeichnet, daß einer dieser sich in den Innenkolben erstreckenden Zuleitungen ein Draht ist, der sich im wesentlichen in Richtung der Achse erstreckt, ein Metallstützstab sich innerhalb des Außenkolbens erstreckt und an einem der Zuleitungsdrähte am Fußende befestigt ist, ein Verbindungsstück eine starre Verbindung zwischen dem anderen Zuleitungsdraht und dem Stützstab herstellt und eine isolierende Hülse von dem Stützstab

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getragen ist, wobei sich durch diese Hülse ein Loch erstreckt, durch das sich der in der Achse verlaufende Zuleitungsdraht gleitend erstreckt und die Hülse diesem Zuleitungsdraht eine axiale Bewegungsfreiheit gestattet, ihn jedoch hinsichtlich seiner seitlichen Bewegung beschränkt und sich ein flexibler Leiter von diesem in der Achse verlaufenden Zuleitungsdraht zu dem anderen Zuleitungsdraht erstreckt und eine elektrische Verbindung zwischen diesen ohne eine merkliche mechanische Beschränkung für den axial verlaufenden Zuleitungsdraht herstellt.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlußstücke keramische Stopfen sind und die eine Zuleitung ein Draht ist, der abgedichtet durch einen Stopfen verläuft, während die andere Zuleitung ein Metallrohr ist, das abgedichtet durch den anderen Stopfen verläuft.

3. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der flexible Leiter, der sich von der axial verlaufenden Zuleitung zu dem anderen Zuleitungsdraht erstreckt, zu einer offenen Schleife geformt ist.

4. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der flexible Leiter, der sich von der axialen Zuleitung zu dem anderen Zuleitungsdraht erstreckt, eine dünne Metallfolie ist.

5. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Stützstab im wesentlichen über die gesamte Länge des Außenkolbens erstreckt und am distalen Ende des Außenkolbens festgeklemmt ist.

6. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie am Fußende einen Sockel aufweist mit dessen Anschlüssen die Zuleitungsdrähte verbunden sind.

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7· Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Stützstab im wesentlichen über die gesamte Länge des Außenkolbens erstreckt und an dessen distalem Ende festgeklemmt ist und die Lampe am Fußende einen Sockel aufweist, mit dessen Anschlüssen die Zuleitungsdrähte verbunden sind.

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