DE3501092A1 - Anordnung zum montieren eines getters fuer glueh- und entladungslampen hoher intensitaet - Google Patents

Description

Anordnung zum Montieren eines Getters für Glüh- und Entladungslampen hoher Intensität

Die Erfindung betrifft eine Montageanordnung für größere Getterteile, wie Klumpen, für Entladungslampen hoher Intensität und Glühlampen. In Lampen mit einem Glaskolben, die ein Bogenentladungsrohr hoher Wirksamkeit und fadenförmige Widerstandselemente enthalten, wie sie in der US-PS 32 48 590 beschrieben sind, wird ein Getterklümpchen in dem Bereich zwischen dem Bogenrohr und dem Außenkolben benutzt. Der Getter ist erforderlich, um den Wasserstoffdruck auf ein Niveau bei oder unterhalb von einem^i (10 Torr) zu vermindern. Dieser geringe Wasserstoffpartialdruck ist erforderlich, um ein rasches Ausbrennen der fadenförmigen Widerstandselemente aus Wolfram zu vermeiden und das harte Zünden des Bogenentladungsrohres zu vermindern.

Lampen mit einem Bogenentladungsrohr hoher Wirksamkeit und fadenförmigen Widerstandselementen erfordern ein stärkeres Gettern als die meisten Glüh- oder Entladungslampen, weil die ersteren eine Abschirmung aus Glas um das Bogenentladungsrohr herum haben, die im Betrieb eine sehr hohe Temperatur hat und daher kontinuierlich Wasser abgibt und weil die Innenwand des äußeren Glaskolbens während des kurzen Erhitzens während der Herstellung der Lampe nicht vollständig entgast werden kann.

Während des Lampenbetriebes wird der Glühfaden aus Wolfram auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt, um sofort nach dem Anschalten Licht abzugeben. Später, wenn sich die Lampe aufwärmt, nimmt der Strom durch den Wolframfaden ab, doch bleibt er heiß genug, um mit irgendwelchem Restwasserstoff oder Wasser, das in der Lampe vorhanden ist, zu reagieren und ein frühes Ausbrennen zu bewirken. Auch diffundiert Wasserstoff leicht durch den heißen Quarz der Bogenlampe. Wenn der Wasserstoffpartialdruck

bei 50 /u oder darüber liegt, dann nimmt die zum Zünden der Bogenlampe erforderliche Spannung zu und die Lampe ist schwierig zu zünden. Wenn die erhöhte Zündspannung die Spannungslieferfähigkeit des Vorschaltgerätes übersteigt, versagt die Lampe.

Derzeit benutzte Gettermaterialien in Lampen mit einem Glaskolben, in dem sich ein Bogenentladungsrohr hoher Wirksamkeit und fadenförmige Widerstandselemente befinden, ist eine Legierung aus 86 % Zirkonium und 14 % Aluminium, die von der Firma SAES-Getters Colorado Springs, Colorado unter der Bezeichnung ST1O1 vertrieben wird. Das pulverisierte Gettermaterial wird an einem nickelüberzogenen Eisenband befestigt

2 und in schmale Streifen von etwa 0,5 cm Fläche geschnitten. Ein Getterstreifen wird an einem oberen Träger des ßogenrohres jeder Lampe durch Punktschweißen befestigt und während des normalen Lampenbetriebes durch Leitung oder Konvektion auf 4OO°C erhitzt. Der Getterstreifen kann nicht in einer Position angebracht werden, in der die Betriebstemperatur optimal ist, ohne die Lichtabgabe zu beeinträchtigen. Der derzeit benutzte Getter ist angemessen für mit dem Sockel nach unten betriebene Lampen. Künftige Lampen mit einer universellen Betriebsposition werden wahrscheinlich bei einer geringeren Temperatur betrieben und reduzieren nur die Wirksamkeit des derzeit benutzten Gettermaterials.

Derzeitige Glühlampen weisen einen Getter aus pulverförmigem Zirkonium und Aluminium auf, der als Aufschlämmung direkt auf die Trägerdrähte des Glühfadens gestrichen ist. Die Aufschlämmung umfaßt den pulverförmigen Getter und einen Kohlenwasserstoff-Binder, wie Nitrocellulose in einem geeigneten Lösungsmittel. Der Getter reinigt die Lampe von Wasserstoff bzw. adsorbiert diesen, der durch die Dissoziation von Wasserdampf durch den erhitzten Glühfaden erzeugt wird. Wird die Menge des vorhandenen Wasserdampfes nicht gesteuert, dann scheidet sich Wolfram vom Glühfaden rascher auf dem Lampenkolben ab, als wenn kein Wasserdampf vorhanden ist, und es ergibt sich eine

kürzere Lebensdauer des Glühfadens.

Während der Herstellung der Lampe wird ein großer Teil der Nitrocellulose und des Lösungsmittels zersetzt und abgepumpt, wobei pulverförmiges Zirkonium und Aluminium an den Trägerdrähten des Glühfadens haftend zurückbleibt. Das Aufstreichen des Gettermaterials direkt auf die Trägerdrähte des Glühfadens ist geeignet für Lampen, die kein starkes Gettern erfordern. Das Erhöhen der Menge des Getterpulvers, das an den Trägerdrähten des Glühfadens haftet, ist schwierig, weil dickere Überzüge dazu neigen, zu brechen und abzufallen.

Die Menge des auf die Trägerdrähte aufgebrachten Getterpulvers ist schwierig zu steuern, und die Reproduzierbarkeit von Lampe zu Lampe ist nicht gut. Etwas von dem Binder verbleibt im Getter und wird nach dem Abdichten der Lampe ausgetrieben und führt zu einer kohlenwasserstoffreichen Atmosphäre, die die Lebensdauer des Glühfadens verkürzt. Das Pulver aus Zirkonium und Aluminium erfordert eine Temperatur nahe oder oberhalb von 500 C, um Wasserstoff merklich zu gettern.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Montageeinrichtung für einen Getter sowie Gettermaterialien zu schaffen, die ein befriedigendes Gettern bereits bei Temperaturen unterhalb von 400°C zeigen und die darüber hinaus billig sind. Die Montageeinrichtung für den Getter soll es außerdem gestatten, den Getter dort anzuordnen, wo die Betriebstemperatur optimal für das Gettern ist, ohne daß die Lichtabgabe vermindert wird.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein evakuierbarer Kolben geschaffen, der ein lichtemittierendes Element enthält. Ein Nickelrohr, das ausreichend porös ist, Gasen den Durchtritt zu gestatten und das Gettermaterial enthält, wird elektrisch und mechanisch an die Zuleitungsdrähte des lichtemittierenden Elementes gekoppelt, um für ein Abstützen und die Stromzuführung zu dem lichtemittierenden

Element ebenso wie für die Montage eines Gettes zu sorgen. In den beiden vorgenannten Ausführungsformen kann das lichtemittie rende Element ein Bogenentladungsrohr oder einen Glühfaden umfassen.

In einer anderen Ausführungsfornv der vorliegenden Erfindung wird eine Lampe mit einem Bogenentladungsrohr geschaffen, das Zuleitungsdrähte aufweist, und in einem evakuierbaren Kolben angeordnet ist. Trägerstäbe, die an den Zuleitungsdrähten befestigt sind, sorgen für das Abstützen und die Zufuhr elektrischen Stromes zum Bogenentladungsrohr. Ein Nickelrohr, ausreichend porös, um den Durchtritt von Gasen zu gestatten, das Gettermaterial enthält, wird um mindestens einen der Trägerdrähte benachbart des Entladungsrohres gewickelt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Glühlampe mit einem Glühfaden geschaffen, der durch Zuleitungsdrähte innerhalb eines evakuierbaren Kolbens getragen ist. Ein Nickelrohr, ausreichend porös, um den Durchtritt von Gasen zu gestatten, das Gettermaterial enthält, wird um mindestens einen der Zuleitungsdrähte benachbart dem Glühfaden gewickelt.

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

Figur 1 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht einer MuI-tidampflampe mit fadenförmigen Widerstandselementen und einem klümpchenförmigen Getter,

Figur 2 eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht einer Multidampflampe mit fadenförmigen Widerstandselementen und einem klümpchenförmigen Getter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 3 eine Seitenansicht einer Glühlampe mit einem klümpchenförmigen Getter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Figur 4 eine Seitenansicht einer Glühlampe mit einem klümpchenförmigen Getter gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der Zeichnung haben gleiche Elemente gleiche Bezugszahlen. In Figur 1 ist eine Entladungslampe hoher Intensität mit einem Glaskolben gezeigt, der eineBogenentladungslampe hoher Wirksamkeit sowie fadenförmige Widerstandselemente 7 und 9 enthält. Eine geeignete Lichtquelle zur Verwendung als Bogenentladungslampe ist eine Hochdruck-Entladungslampe, die auf der Grundlage verdampften Quecksilbers und ausgewählter Metallhalogenide arbeitet. Eine solche Lampe ist detaillierter in der US-PS 41 61 672 beschrieben.

Das Bogenentladungsrohr 5 ist zwischen einem langen Trägerstab 11 und einem kurzen Trägerstab 13 aufgehängt, die beide z. B. durch Punktschweißen elektrisch mit Zuleitungsdrähten 15 des Bogenentladungsrohres verbunden sind. Das Bogenentladungsrohr ist von einer Abschirmung 14 aus Glas umgeben. Die Trägerstäbe 11 und 13 umfassen Nickelrohr, das ausreichend porös ist, um den Durchtritt von Gasen zu gestatten, und das Gettermaterial enthält.

Das Nickelrohr kann z. B. hergestellt werden durch Strangpressen von pulverisiertem Nickel in Rohrform mit einem Außendurchmesser von etwa 1 mm. Die Porosität des Nickelrohres kann durch Variieren von Druck, Temperatur und Teilchengröße beim Herstellen des Rohres gesteuert werden. Alternativ kann das Nickelrohr erhalten werden durch Strangpressen von Nickelfasermatten, die erhalten sind durch Strangpressen von Nickeloxiden und reduzieren der Oxide zur Bildung von Fasern und Anordnen der Fasern unter Bilden einer Fasermatte. Nickelfasermatten sind unter der Handelsbezeichnung "Fibrex-SCM" von der National-Standard of Niles, Michigan erhältlich. Raneynickel, das etwa 50 % Nickel und 50 % Aluminium umfaßt, kann zum Herstellen porösen Nickelrohrs durch Strangpressen des Raneynickels benutzt werden, wobei man ein Rohr erhält, aus dem man das Aluminium mit einer konzentrierten NaOH-Lösung herausätzt. Das Innere des porösen

-JS-

porösen Nickelrohres wird mit Getterpulver, wie einer Legierung aus 85 Gew.-% Zirkonium, 10 Gew.-% Titan und 5 Gew.-% Nickel oder 85 Gew.-% Zirkonium, 7 Gew.-% Eisen und 8 Gew.-% Aluminium gefüllt. Der Prozentgehalt an Titan, Nickel, Eisen und Aluminium kann eingestellt werden, indem man die Menge jedes dieser Bestandteile einzeln oder in Kombination erhöht oder vermindert und zwar im Bereich 1 bis 14 %. Das gefüllte Rohr kann dann in einem Vakuum bei etwa 75O°C gesintert werden. Nach dem Sintern kann man das gettergefüllte poröse Nickelrohr handhaben und formen wie Draht oder Band.

Die Widerstandselemente 7 und 9 sind Teil der Leistungszuführung, und sie werden als Ballast bzw. Vorschaltgerät der Bogenentladungs lampe 5 benutzt, und sie dienen als zusätzliche Lichtquellen. Eine Leistungsliefereinheit schließt ein starres Gehäuse 19, das an dem Glaskolben 3 befestigt ist und einen Schraubsockel 20 ein. Die Einheit entwickelt die erforderliche Energie für die Bogenentladungslampe während des Zündens und des Betriebes,und sie erzeugt eine momentane Beleuchtung mittels der zusätzlichen Lichtquelle 9. Die zusätzliche Beleuchtung ist während des Zündens relativ konstant, vermindert sich aber, während sich die Bogenlampe erwärmt. Die Lampe ist detaillierter in der US-PS 43 50 9 30 beschrieben.

Der klümpchenförmige Getter wird vorzugsweise auf 250 bis 450 C erhitzt, um eine maximale Gettergeschwindigkeit zu ergeben. Das poröse Nickelrohr gestattet einen leichten Zugang der Verunreinigungsgase, hauptsächlich Wasserstoff, zum Getterpulver. Durch Wärmeleitung vom Bogenentladungsrohr über die Zuleitungsdrähte wird der größte Teil der Wärme während des Lampenbetriebes bereitgestellt. In Abhängigkeit von der Orientierung der Lampe (mit dem Sockel nach oben, dem Sockel nach unten oder horizontal) wird der klümpchenförmige Getter in dem einen oder anderen oder beiden Stützstäben auf die geeignete Betriebstemperatur erhitzt. Der klümpchenförmige Getter gettert hauptsächlich Wasserstoff während des Lampenbetriebes, um ein frühes Ausbrennen des Glühfadens aus Wolfram zu verhindern und ein erschwertes Zünden

des Bogenentladungsrohres zu vermeiden.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung mit einem Entladungsrohr hoher Intensität in einem evakuierten Kolben. Die gezeigte Lampe ist von der gleichen Art wie die in Figur 1 gezeigte, außer daß die Trägerstäbe 11a und 13a keine porösen Nickelrohre sind, sondern Trägerstäbe der üblicherweise benutzten Art. Poröses Nickelrohr 16, gefüllt mit Getterpulver, wie es im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurde, wird um den Trägerstab 11a nahe dem Ende des Bogenentladungsrohres gewickelt, wo es während des Lampenbetriebes auf 250 bis 45O°C erhitzt wird. Während die Erfindung im Zusammenhang mit Entladungslampen hoher Intensität mit fadenförmigen Widerstandselementen zwischen dem Außenkolben und dem Bogenentladungsrohr beschrieben wurde, kann der erfindungsgemäße Getter auch in Entladungslampen hoher Intensität ohne solche fadenförmigen Widerstandselemente benutzt werden.

In Figur 3 ist eine Glühlampe mit einem Glaskolben 21, an einem Glühfaden 25 befestigten Zuführungsdrähten 23 und einem Trägerfuß 27 aus Glas gezeigt, durch den sich die Zuleitungsdrähte erstrecken. Der Trägerfuß dichtet den Boden des Glaskolbens 21 ab. Ein nicht-leitendes quer verlaufendes Trägerteil 26 hält den Abstand zwischen den Zuleitungsdrähten 23 aufrecht, und ein Trägerteil 28, das an dem Trägerfuß 27 befestigt ist, beschränkt die Bewegung des Glühfadens 25. Ein Schraubsockel 29 ist an dem Sockel des Glaskolbens 21 befestigt und elektrisch mit den Zuleitungsdrähten verbunden. Die Zuleitungsdrähte umfassen poröses Nickelrohr, das mit Getterpulver derart gefüllt ist, wie es im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben wurde.

In Figur 4 ist eine Glühlampe der in Figur 3 gezeigten Art abgebildet, mit der Ausnahme, daß die Zuleitungsdrähte 23a übliche Zuleitungsdrähte sind. Poröses Nickelrohr 16, gefüllt mit Gettermaterial, ist um die Zuleitungsdrähte nahe dem Glühfaden gewickelt, wo es während des Lampenbetriebes durch Leitung, Konvektion und Strahlung vom Glühfaden auf 250 bis 45O°C erhitzt wird, um das Gettern zu bewirken.

Es wurde eine Getterform beschrieben, die den Betrieb unterhalb von 4OO°C gestattet und die in einer Position montiert werden kann, in der die Betriebstemperatur zum Gettern optimal ist, ohne daß die Lichtabgabe der Lampe beeinträchtigt wird.

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Claims (15)

1. Ansprüche

   einem evakuierbaren Kolben,

   einem lichtemittierenden Element in dem evakuierbaren Kolben,

   Zuleitungsdrähten, die elektrisch mit dem lichtemittierenden Element gekoppelt sind, und
   einem Getter,

   gekennzeichnet durch Nickelrohr, das ausreichend porös ist, um den Durchtritt von Gasen zu gestatten,
   Gettermaterial innerhalb dieses Rohres, wobei das Nickelrohr elektrisch mit mindestens einem der Zuleitungsdrähte gekoppelt ist, um für das Abstützen des und die Zufuhr von elektrischem Strom zu dem lichtemittierenden Element zu sorgen sowie eine Montageeinrichtung für den Getter zu bilden.
2. 2. Lampe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 10 % Ti und

   5 % Ni umfaßt.
3. 3. Lampe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 7 % Fe und 8 % Al umfaßt.
4. 4. Lampe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Entladungslampe hoher Intensität und das lichtemittierende Element ein Bogenentladungsrohr ist.
5. 5. Lampe nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 10 % Ti und 5 % Ni umfaßt.
6. 6. Lampe nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 7 % Fe und 8 % Al umfaßt.
7. 7. Lampe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe eine Glühlampe ist und das lichtemittierende Element ein Glühfaden.
8. 8. Lampe nach Anspruch 7,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 10 % Ti und 5 % Ni umfaßt.
9. 9. Lampe nach Anspruch 7,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 7 % Fe und 8 % Al umfaßt.
10. 10. Entladungslampe hoher Intensität mit einem evakuierbaren Kolben,

    -s-

    Trägerstäben,

    einem Bogenentladungsrohr innerhalb des evakuierbaren Kolbens und

    Zuführungsdrähten, die elektrisch mit dem Bogenentladungsrohr gekoppelt sind,

    wobei die Trägerstäbe an den Zuleitungsdrähten befestigt sind und sich nach außerhalb des evakuierbaren Kolbens erstrecken, sowie
    einem Getter,

    gekennzeichnet durch Nickelrohr, das ausreichend porös ist, um den Durchtritt von Gasen zu gestatten,

    Gettermaterial, das innerhalb dieses Rohres angeordnet ist,

    wobei das Nickelrohr um mindestens einen der Trägerstäbe benachbart des Bogenentladungsrohres gewickelt ist.
11. 11. Entladungslampe nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 10 % Ti und 5 % Ni umfaßt.
12. 12. Entladungslampe nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 7 % Fe und 8 % Al umfaßt.
13. 13. Glühlampe mit

    einem evakuierbaren Kolben,

    einem Glühfaden und

    Trägerdrähten, die elektrisch mit dem Glühfaden gekoppelt sind, um diesen Glühfaden abzustützen und ihm elektrischen

    Strom zuzuführen, sowie einem Getter,

    gekennzeichnet durch Nickelrohr, das ausreichend porös ist, um den Durchtritt

    von Gasen zu gestatten,

    Gettermaterial, das innerhalb dieses Rohres angeordnet ist,

    wobei das Nickelrohr um mindestens einen der Trägerdrähte benachbart dem Glühfaden gewickelt ist.
14. 14. Lampe nach Anspruch 13,

    dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 10 % Ti und 5 % Ni umfaßt.
15. 15. Lampe nach Anspruch 13,

    dadurch gekennzeichnet, daß das Gettermaterial eine Legierung aus 85 % Zr, 7 % Fe und 8 % Al umfaßt.