DE3016892A1 - Entladungsrohr fuer hochdrucknatriumentladungslampen - Google Patents
Entladungsrohr fuer hochdrucknatriumentladungslampenInfo
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Description
drying. Ernst Stratmann
PATENTANWALT
D-4000 DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9
D-4000 DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9
Düsseldorf, 30. April 1980
Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh,· Pa.,' Va/ Sty A.
Pittsburgh,· Pa.,' Va/ Sty A.
Entladungsrohr für Hochdrucknatrium-
entladungslampen
entladungslampen
Die Erfindung betrifft Entladungsrohre für Hochdrucknatriumentladungslampen.
Die Entwicklung des Entladungsrohrs für Hochdrucknatriumentladungslampen
umfaßte zahlreiche Endverschlußkonfigurationen in dem Versuch eine Konstruktion zu liefern, die die Entladung aufrechterhaltenden
Elektroden tragen konnten, eine Entlüftung und Füllung des Entladungsrohrkörpers ermöglichten und eine ausreichende
Abdichtung an jedem Ende des Lichtbogenrohrs erlaubten. Von diesen drei Aspekten hat sich die Schaffung einer Abdichtung
an den Enden des Entladungsrohrs unter den Bedingungen des Hochtemperaturbetriebs
und der zugehörigen Expansion und Kontraktion der Endverschlußteile während des Betriebs der Lampe als am schwierigsten
erwiesen. Am häufigsten kann ein Versagen von Hochdrucknatriumdampfentladungslampen
einem Durchbruch im Bereich der Endverschlußdichtung zugeordnet werden.
Es wurde kürzlich ermittelt, daß beim Betrieb der Hochdrucknatriumdampf
entladungslampe bei leicht erhöhten Temperaturen und Drücken
die Lampe eine signifikant verbesserte Farbwiedergabe ergibt.
030047/0734
Postscheck= Berlin West (BLZ 100 100 10) 132736-109 · deutsche bank (BLZ 300 70010) 6160253
Der Betrieb bei diesen geringfügig höheren Temperaturen stellt
eine noch größere Belastung der Konstruktion der Endverschlußdichtung dar.
Versuche, die Enden des Entladungsrohres abzudichten, umfaßten Konstruktionen, die vergrößerte keramische Stopfen verwendeten,
wie in den US-Patentschriften 3 886 392 und 4 065 691 beschrieben wird, sowie auch die Kombination von keramischen Stopfen und
keramischen Endscheiben, die die US-PS 4 052 635 zeigt. Bei anderen Konstruktionen wurden verbesserte Endverschlüsse durch
die Verwendung von Endkappen aus wärmefestem Metall der Bauart geliefert, wie sie in der US-PS 4 103 200 beschrieben wird, wobei
Niobium ein vorzugsweises wärmefestes Metall für die Endkappen darstellt. Es wurden auch Dichtungen entwickelt, die Endverschlüsse aus wärmefestem Metall in Kombination mit Keramikteilen
verwenden, siehe dazu beispielsweise die US-Patentschriften 3 450 924, 3 832 589 und 3 825 788.
Obwohl viele dieser Dichtungskonstruktionen sich in den meisten Fällen als ausreichend für den Normalbetrieb der Hochdrucknatriumentladungslampe
erwiesen haben, wird auch angenommen, daß eine Konstruktion, die einen längeren fortlaufenden Abdichtweg
ergibt, wichtig bei der Schaffung von langer Lebensdauer bei Lampen ist, die bei höheren Temperaturen arbeiten, wie es für
verbesserte Farbwiedergabe notwendig ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Lichtbogenrohrs für eine Hochdrucknatriumdampfentladungslampe, die diese verbesserten
Eigenschaften aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem Hauptanspruch, also dadurch,
daß ein abgedichtetes Entladungsrohr für eine Hochdrucknatriumentladungslampe
einen länglichen monolithischen Lichtbogenrohrkörper aus Alumina umfaßt, in dessen Enden sich kreisförmige
öffnungen befinden, deren Durchmesser erheblieh kleiner als der
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Durchmesser des Lichtbogenrohrkörpers ist. Eine Endkappe aus wärmefestem Metall einschließlich einem flachen Scheibenteil
und einem zylindrischen Schürzenteil mit einer Rohranordnung aus wärmefestem Metall, die sich durch das Zentrum der Endkappe
erstreckt, stellt ein weiteres Merkmal dar. Das Rohr erstreckt sich durch die kreisförmigen Öffnungen in den Enden des Entladungsrohrkörpers
und der Schürzenteil der Endkappe umringt die Endteile der Seitenwand des Entladungsrohrkörpers. Schließlich
ist eine glasartige Abdichtfritte zwischen der inneren Oberfläche der Endkappe und dem Entladungsrohrkörper und dem Teil der
Rohranordnung, der sich durch die kreisförmigen Öffnungen erstreckt, und den inneren Oberflächen der kreisförmigen Öffnungen
angeordnet.
Auf diese Weise wird ein längerer Dichtungsweg zwischen den aus polykristallinem Alumina bestehenden Entladungsrohrteilen und
der Endabdichtung aus wärmefestem Metall hergestellt. Die glasartige Abdichtfritte umfaßt prinzipiell Alumina und Calcia und
liefert einen fortlaufenden Abdichtweg, der sich längs der inneren Oberfläche der Öffnung in den Enden des Entladungsrohrs,
über die Stirnoberfläche des Entladungsrohrkörpers sowie ein
Stück längs der Umfangsoberfläche des Endes des Entladungsrohrs erstreckt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
Es zeigt:
Fig. 1 In einer Seitenansicht, die teilweise geschnitten ist,
eine Hochdrucknatriumentladungslampe; und
Fig. 2 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein gemäß der Erfindung konstruiertes Entladungsrohr für
eine Hochdrucknatriumentladungslampe.
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In den Zeichnungen bedeuten gleiche Bezugszahlen gleiche Teile. In Fig. 1 ist eine typische Hochdrucknatriumentladungslampe dargestellt,
die ein aus polykristallinem Alumina bestehendes Entladungsrohr
umfaßt. Die Entladungslampe umfaßt einen Außenkolben 12 aus Glas, der an einer üblichen Mogulschraubfassung 14 angebracht
ist. Ein Paar von Zuführleitungen 16 und 18 (in Fig. 1 teilweise übereinander) ist in herkömmlicher Weise mit der Mogulschraubfassung
14 verbunden und erstreckt sich durch einen umgebördelten gepreßten Stiel 20 an der Basis des Kolbens 12
in herkömmlicher Weise. An dem oberen Ende des Zufuhrleiters
18 ist der Stützrahmen 22 für das Entladungsrohr montiert, der
sowohl zum Festhalten und Montieren des Entladungsrohrs innerhalb des Außenkolbens 12 als auch zur Weiterleitung von Elektrizität
zur oberen Elektrode des Entladungsrohrs dient. Der Rahmen 22 wird an seinem oberen Ende innerhalb des Kolbens 12 mittels
eines Paares von nachgiebigen Federgliedern 24 gehalten, die dazu dienen, den Rahmen 22 in einer zentralen Stellung innerhalb
des Außenkolbens 12 mit Hilfe nachgiebigen Kontaktes mit der
inneren Oberfläche des Außenkolbens zu halten.
Ein konventionelles Entladungsrohr 26 aus polykristallinem Alumina
ist mit seinem unteren Ende auf einem Zufuhrleiter 16 mit
Hilfe eines flexiblen Zufuhrdrahtes 28 montiert, der das Entlüftungs—und
Füllrohr 30 des Entladungsrohrs umringt und mit dem Zufuhrleiter 16 in einer Weise verschweißt ist, die in der US-PS
3 855 494 für "keramische Entladungslampenkonstruktionen"
offenbart ist.Die Rohrleitung 30 erstreckt sich durch die Endkappe
32 am unteren Ende der Lampe und dient dazu, die untere
Elektrode 34 zu montieren, wie noch im folgenden beschrieben wird. Am anderen Ende des Entladungsrohrs 26 ist dieses ebenfalls
mittels einer Endkappe 32 abgeschlossen, die'eine Entlüf—
tungs- und Füllrohrleitung 30 aufweist, die sich durch die Kappe hindurch erstreckt und eine die Entladung aufrechterhaltende
Elektrode 34 auf dem inneren Ende der Rohrleitung trägt. Die
Rohrleitung 30 am oberen Ende der Lampe ist elektrisch mit dem
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Stützrahmen mit Hilfe eines flexiblen Streifens 42 bei 44 verbunden.
Der Streifen 42 ist an der Rohrleitung 30 und an dem seitlichen Stützbügel 40 an dem Verbindungspunkt angeschweißt.
Der seitliche Stützbügel 46 besitzt bei 48 Durchführungskanäle, die die vertikalen Arme des Stützrahmens 22 umgeben, um für eine
Zentrierung des oberen Endes des Entladungsrohres bezüglich des Rahmens zu sorgen, aber in einer Weise, die eine longitudinale
Biegung oder Ausdehnung des Entladungsrohrs durch die lockere Gleitpassungsbeziehung zwischen dem Stützrahmen 22 und den Kanälen
oder öffnungen 48 in dem Stützbügel 46 ermöglichen.
Es sei nunmehr genauer auf die neuartige Entladungsrohrkonstruktion
gemäß der vorliegenden Erfindung eingegangen, die in Fig. 2 dargestellt ist. Der monolithische Entladungsrohrkörper umfaßt
einen rohrförmigen zentralen Abschnitt 50, der im wesentlichen geschlossene Enden 52 aufweist, mit der Ausnahme von in den Enden
52 bei 54 angeordneten zylindrischen öffnungen. Das monolithische Entladungsrohr 26 ist im wesentlichen gemäß den Lehren
der US-PS 3 564 328 geformt, um eine monolithische Struktur zu erhalten.
Die Endkappenunteranordnung umfaßt die Endkappe 32, die Rohrleitung
30 und die die Entladung aufrechterhaltende Elektrode 34. Die Endkappe umfaßt ein flaches Scheibenteil 56 mit Randteilen
58, und die Rohrleitung 30 ist durch eine öffnung im Zentrum des Scheibenteils 56 hindurchgeführt und verschweißt oder verlötet,
wie bei 60 dargestellt ist. Die die Entladung aufrechterhaltenden Elektroden 34 sind bei 62 in einer herkömmlichen Weise
am inneren Ende der Rohrleitung 30 angeschweißt.
Die Endkappen und die Rohrleitung sind vorzugsweise aus Niobium, und um die Endkappenrohrleitungselektrodenanordnung zum Abdichten
des monolithischen Entladungsrohrs zu präparieren, wird bei 64 auf der gesamten Fläche der Endkappe und der Rohrleitung,
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die mit dem Entladungsrohrkörper nach dem Zusammenbau in Berührung
tritt, eine Aufschlemmung aus wärmefestem Metallpulver und
Siliziummetallpulver aufgeschichtet, um eine Bindung zu fördern, wenn dies erforderlich sein sollte. Solch eine Beschichtung und
ein derartiges Verfahren wird in der US-PS 036 948 beschrieben, die am 7. Mai 1979 eingereicht wurde.
Beim abdichtenden Verbinden der Endkappe, der Rohrleitung und der Elektrodenunteranordnung mit dem monolithischen Entlädungsrohrkörper
kann eine glasartige Abdichtfritte von irgendeiner der vielen bekannten Arten verwendet werden. In fast allen Fällen
umfaßt die glasartige Abdichtfritte prinzipiell Aluminiumoxid und Kalziumoxid in ungefähr eutektischen Proportionen, und
die meisten dieser Abdichtfritten umfassen generell kleinere Mengen von anderen metallischen Oxiden, wie Siliziumdioxid, Magnesiumoxid,
Bariumoxid, Yttriumoxid, -usw. Zahlreiche dieser Abdichtzusammensetzungen
zusammen mit den Verfahren, durch die das Entladungsrohr aus polykristallinen! Alumina mit der Endkappe
aus wärmefestem Metall bei Hochdrucknatriumentladungslampen verbunden
wird, werden in den üS-PSen 3 281 309, 3 469 729 und 3 588 577 beschrieben.
Die glasartige Abdichtfritte 66 kann an der Grenzfläche zwischen der Endkappenrohrleitungsanordnung und dem Entladungsrohrkörper
in irgendeiner von zahlreichen Verfahrensweisen aufgebracht werden. Die glasartige Abdichtfritte kann vor dem Zusammenbau
auf eine der Oberflächen oder auf beide Oberflächen aufgebracht werden, oder Ringe von glasartiger Abdichtfritte können angrenzend
zu den Bodenkanten des Endkappenrandes nach dem Zusammenbau aufgebracht werden. Vorzugsweise werden vorgeformte und vorgepreßte
Ringe von glasartiger Abdichtfritte zwischen den Endteilen 52 des Entladungsrohrkörpers und dem flachen Teil 56 der Endkappe
32 angeordnet. Mit den vorgepreßten glasartigen Abdichtfrittringen
im zusammengebauten Zustand zwischen den Endkappen und den Enden des Entladungsrohrkörpers werden dann die Endkappen mit dem Ent-
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ladungsrohrkörper dadurch abdichtend verbunden, daß ein herkömmliches
Erwärmungsprogramm derart angewendet wird, wie es in der US-PS 3 469 729 offenbart ist.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird ein ausgedehntes Abdichtgebiet erhalten und somit ein viel längerer Abdichtweg, um die Diffusion
von die Entladung aufrechterhaltenden Medien durch das Abdichtgebiet zu unterbinden. Die glasartige Abdichtfritte 66 erstreckt
sich zwischen den Kanten der öffnung 54 im Ende des Entladungsrohrkörpers
und der Rohrleitung, vollständig zwischen dem Ende des Entladungsrohrkörpers und dem flachen scheibenförmigen
Teil der Endkappe und auch noch über ein erhebliches Stück abwärts an der äußeren Kante des Endes des Entladungsrohrkörpers,
umgeben durch den Randteil der Endkappe. Zahlreiche Lampen, die erfindungsgemäß konstruiert wurden und zur besseren Farbwiedergabe
bei höherer Temperatur als üblich betrieben wurden, arbeiteten mehr als 10.000 Stunden, ohne daß ein Lampenversagen oder
ein Dichtungsleck auftrat.
ES/zn 3
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Leerseite
Claims (3)
- drying. Ernst StratmannPATENTANWALT
D-4000 DÜSSELDORF I ■ SCHADOWPLATZ 9.Düsseldorf, 30. April 198048,425
8022Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh,· PaV, V. St.1 A.P a t' e η f a' Ώ s p" r ü' c h e;Abgedichtetes Entladungsrohr für eine Hochdrucknatriumentladungslampe, gekennzeichnet durch einen langgestreckten monolithischen Entladungsrohrkörper (26) aus Alumina mit in den Enden (52) angeordneten kreisförmigen Öffnungen (54) mit einem Durchmesser, der wesentlich kleiner als der Durchmesser des Entladungsrohrkörpers (26) ist; durch eine Endkappe (32) aus wärmefestem Metall einschließlich einem flachen Scheibenteil (56) und einem zylindrischen Randteil (58), wobei sich durch das Zentrum der Endkappe eine Rohrleitung (30) aus wärmefestem Metall erstreckt, die durch die kreisförmigen Öffnungen (54) in den Enden (52) des Entladungsrohrkörpers (26) und durch den Randteil (58) der Endkappe (32) erstreckt, wobei der Randteil (58) die Endteile der Seitenwand des Entladungsrohrkörpers (26) umringt; und durch eine glasartige Abdichtfritte (66) , die zwischen der inneren Oberfläche der Endkappe (32) und dem Entladungsrohrkörper (26) und dem Teil der Rohrleitung (30), der sich durch die kreisförmigen öffnungen (54) erstreckt, und den inneren Oberflächen der kreisförmigen öffnungen (54) angeordnet ist.030047/0734Postscheck: Berlin west (BLZ 100 100 10) 132736-109 · deutsche bank (BLZ 300 70 010) 6160253 - 2. Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe (32) aus Niobium besteht und daß die Rohrleitung (30) aus Niobium besteht.
- 3. Entladungsrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtfritte (66) prinzipiell Calcia und Alumina umfaßt.030047/0734
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