DE6604846U

DE6604846U - SHORT ARC HIGH PRESSURE LAMP.

Info

Publication number: DE6604846U
Application number: DE19686604846
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1968-09-12
Filing date: 1968-09-12
Publication date: 1970-02-26

Description

P Λ Q !. 1 Γ) /P Λ Q!. 1 Γ) /

Pntcnt-Trouhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, MünchenPntcnt-Trouhand-Society for electric light bulbs mbH, Munich

"Kurzbogenhochdruck lampe""Short arc high pressure lamp"

Die Erfindung betrifft eine Kurzbogenhochdrucklastipe mit etwa kugelförmigem Gefäß, in dessen Mitte etwa sich zwei Hauptelektroden in einem Abstand gegenüberstehen, der klein gegenüber dem Kolbendurchmesser ist, insbesondere Quecksilberdampfhöchstdrucklampen. Der elektrodenstabilisierte kurze Bogen dieser Lampen erreicht Leuchtdichten von 20 - 200 ksb und dient als nahezu punktfÖrmige Lichtquelle in optischen Geräten. Der Quecksilberdampfdruck erreicht im Betrieb Werte von 10 bis 100 at.The invention relates to a short-arc high-pressure tube with an approximately spherical shape Vessel with two main electrodes in the middle face a distance that is small compared to the bulb diameter, especially high pressure mercury vapor lamps. The electrode stabilized short arc of these lamps achieves luminance levels of 20 - 200 ksb and serves as an almost point-like light source in optical Devices. The mercury vapor pressure reaches values of 10 to 100 at during operation.

Zu unterscheiden sind dieSo Lampen von Quecksilberdampfhochdrucklampen für Straßen- und Hai]enbeleuchtung usw., die ein etwa rohrförraiges Gefäß, einen wandstabilisierten Bogen von den Gefäßdurchmesser überschreitender Länge und wesentlich geringere !-©uchtdichten besitzen.A distinction must be made between the So lamps and high-pressure mercury vapor lamps for street and shark lighting, etc., which have an approximately tubular vessel, a wall-stabilized arch exceeding the diameter of the vessel Length and much shorter!

Wegen ihres Einsatzes in optischen Geräten ist es erforderlich, daß die Quecksilberdampfhöchstdrucklampen eine möglichst geringe Bogenunruhe besitzen und daß sich die optische Qualität der Gefäßwand während der normalen Lebensdauer durch Ablagerung von Zerstäubungsprodukten nicht nennenswert verschlechtert. Obgleich die derzeitigenBecause of their use in optical devices, it is necessary that the high pressure mercury vapor lamps have the least possible arc unsteadiness and that the optical quality of the vessel wall during the normal service life is not significantly impaired by the build-up of atomization products. Although the current ones

*) 21 f 82/03 - / -*) 21 f 82/03 - / -

Lampen dicsea Typoa mit ihren auo gehämmerten und goochliffcnon Vol£rarastäöen bestehenden Elektroden einen hohen Stand der Vollkommenheit erreicht haben, bodürfen für besonders hoho Anaprücho bzw. bei mit Wechselstrom betriebenen Lampen Bogcnunruhc und Schwärzung noch weiterer Verbesserung. Dieses Ziel wird gemäß dor Erfindung dadurch erreicht, daß boido Elektroden auo Sintorkörporn bostehen, die 20 Gow.% bin 90 Gew.9« Tantalkarbid und Oo Gow.% bis 10 Gew.% Wolfram und/oder dio Metalle Rhenium. Molybdän» Tantal enthalten.Lamps dicsea Typoa with their auo hammered and goochliffcnon volarastäöen existing electrodes have reached a high level of perfection, need further improvement for particularly high testing or for lamps operated with alternating current. This object is achieved according to dor invention in that Boido electrodes bostehen auo Sintorkörporn containing 20 Gow.% Am 90 Gew.9 "tantalum carbide and Oo Gow.% To 10 wt.% Tungsten and / or rhenium dio metals. Contains molybdenum »tantalum.

Bei mit Thoriumoxid aktivierten Emiasionoachichtcn, inobeoondero für Elektronenröhren, ist boroito ein Zuοatζ von verschiedenen Metallkarbiden bekannt, die als Reduktionsmittel dicnon (DBP 967 660). Um bei Hochdrucklampon dio würmeabotrahlonüon Eigonschufteti der Elektrodenoberflache zu verboosorh, wurdo' dioao auch bereits mit einer Schicht aus aufgeointortem Tantallcarbid voraohon (DDP 1 182 743). Schließlich iot auch eine Noonlouchtröluro bekannt, doreji Elektroden auo Tantalkur bid beatohen, dio eine nur gorinQO Zerstäubung aufweisen (USA-Patentschrift 1 909 68Ο). Dieao VoräJffontlichungen geben jedoch keinen Hinveio, daß als koapalcto aolbattragende Körper ausgebildete Sinterelektroden aus Tantallcarbid und Uolfraa oder einem anderen hochschmelzenden Metall die Bogcnunruhe und Schwärzung bei insbesondere mit Wechselstrom betriebenen Kurzbogcnhochdrucklampen verringern können. Es bedurfte vielmehr langwieriger Untersuchungen, um herauszufinden, ob bzw· durch volclio Maßnahmen an don Elektrodön eine weitere Verbesserung der Betriebseigenschaften vonIn the case of Emiasionoachichtcn activated with thorium oxide, inobeoondero for electron tubes, boroito is one of several zuοatζ Metal carbides known as the reducing agent dicnon (DBP 967 660). In order to use high pressure lamp dio würmeabotstrahlonüon Eigonschufteti the electrode surface too verboosorh, wurdo 'dioao too already with a layer of tantalum carbide on top (DDP 1 182 743). Finally iot also known a noonlouchtröluro, doreji electrodes auo tantalum cure bid beatohen, dio an only gorinQO Have atomization (US Patent 1 909 68Ο). The preliminary announcements give no hint, however, that as koapalcto aolbate-bearing Body-shaped sintered electrodes made of tantalum carbide and Uolfraa or another high-melting metal, the arc unsteadiness and blackening in short-arc high-pressure lamps operated with alternating current in particular can decrease. Rather, it required lengthy investigations to find out whether or by volclio measures to don Electrodön a further improvement in the operating properties of

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Kurzbogenhochdrucklampen zu erzielen i.*?t.λ
Achieve short-arc high-pressure lamps i. *? T.

Die Erfindung wird an Hand eines Beispieles erläutert. T- ■ ■-■■ The invention is explained using an example. T- ■ ■ - ■■

Der Kolben 1 der Quecksilberdampf höchstdrucklampe für V/echsol strombetrieb besteht aus blasen— und ßchlierenfreicn Quarzglas und bildet einen kugel- oder eiföroigen Entladungsraum2J>ie ElelctrodenkernatifteThe bulb 1 of the high pressure mercury vapor lamp for V / echsol electricity operation consists of bubble- and streak-free quartz glass and forms a spherical or egg-shaped discharge space2J> ie the electrode core pins

iii^SH^ - w^,, iii ^ SH ^ - w ^ ,,

und 4 bestehen aus gehämmertem und geschliffenem Wolfram, besitzen einen Durchmesser von 1,5 nun und tragen an ihren vorderen Enden die Elektrodensinterkorper 5 und 6. Diese bestehen gemäß der Erfindung aus einem Gemisch von 60 % Tantalkarbid und 40 % Wolfram; es enthält ursprünglich noch zusätzlich ein Bindemittel, z.B. 2 % Kampfer. Der hintere Teil der Elektrodensinterkorper besitzt zylindrische Form, während der vordere Teil, der dem Bogenansatz dient, kegelig odsi" kegelstumpfförraig auslaufe. Beide ElektPödenkernätifte 3 und t tragen dicht hinter den Elektrodensinterkorpern 5 und 6 Elektrodenwendeln 7 und 8 aus Wolframdraht von 0,4 mm Durchmesser, die aus zwei übereinander gewendelten Lagen von Windungen bestehen und stramm auf die Elektrodenstifte passen. Die untere Lage ist dicht gewickelt und besteht aus vier Windungen. Der Draht ist dann so über diese Wendel zurückgewickelt, daß eine obere Lage von drei Windungen entsteht, die voneinander einen Windungsabstand von 0,1 mm besitzen. Diese Elektrodenwendeln 7 und 8 dienen zum Festhalten des vorzugsweise aus Thorium bestehenden Emitters. Dieser Emitter dient lediglich zur Zünderleichterung, es ist jedoch nicht ausgeschlossen, daß während des Betriebes vor allem durch Oberflächenmigration etwas Thorium in den Bogenansatzbereich gelangt. Die Sinterkörper der Elektroden enthalten - von solchen in sehr geringer Menge durch Migration an sie gelangenden Spuren abgesehen - vorzugsweise keinen Eraitterzusatz. Nachdem die Wendeln mit Emitterpaste gefüllt worden sind, werden die Kernstifte 3 und 4 in sie hineingedrückt. Der obere Elektrodenkernstift ist zusätzlich noch mit einer Getterwendel 9 aus Tantaldraht von 0,5 mm Durchmesser versehen, die hinter der Elektrodenwendel 7 auf den Stab aufgezogen ist. Mit 10 urrd 11 sind die Einschmelzleiter bezeichnet, mit 12 und 13 die beiden Sockel der Lampe.4 and 4 consist of hammered and ground tungsten, have a diameter of 1.5 and now carry the sintered electrodes 5 and 6 at their front ends. According to the invention, these consist of a mixture of 60% tantalum carbide and 40 % tungsten; it originally also contains a binding agent, eg 2 % camphor. The rear part of the sintered electrode bodies has a cylindrical shape, while the front part, which is used for the arch attachment, tapered or truncated cone shaped The bottom layer is tightly wound and consists of four turns. The wire is then wound back over this spiral in such a way that an upper layer of three turns is created, separated from each other These electrode coils 7 and 8 serve to hold the emitter, preferably consisting of thorium, in place. This emitter is only used to facilitate ignition, but it cannot be ruled out that some thorium may enter the arc attachment area during operation, mainly due to surface migration The sintered body of the Ele Ctrodes preferably contain - apart from those in very small quantities traces that reach them through migration - no added nutrients. After the coils have been filled with emitter paste, the core pins 3 and 4 are pressed into them. The upper electrode core pin is additionally provided with a getter coil 9 made of tantalum wire with a diameter of 0.5 mm, which is pulled onto the rod behind the electrode coil 7. With 10 and 11 the fusible lines are designated, with 12 and 13 the two bases of the lamp.

Auf der Kolbenwand ist auf der ringförmigen Zone zwischen Entladungsraum und Einschmelzung, sowie auf der abgeschmolzenen, eingedrückten Pumpspitze eine Verspiegelung 14 angebracht.On the bulb wall is on the annular zone between the discharge space and melting, as well as on the melted, indented A mirror 14 is attached to the pump tip.

Bei der Herstellung der Elektrodensinterkörper 5 und 6 geht man von einem Gemisch aus Tantalkarbidpulver und Wolframpulver aus, welches mit in Diäthyläther gelöstem Kampfer so lange verrührt wird, bis das Lösungsmittel verdunstet ist. In einer Form werden dann bei einem Preßdruck von 300 bis >20 kp zylindrische Preßlinge hergestellt, die ein Sackloch für die Aufnahme des Elektrodenkernstiftes besitzen. Sodann werden die Preßlinge zur Vorsinterung lö Minuten lang bei i5öQ C in Formiergas gegiühx. AnschlieBena wird die Kegelspitze angedreht. Die fertigen Sinterkörper werden auf ^ die mit Elektrodenwendeln versehenen Kernstifte aufgesetzt und durch Glühen in Formiergasatmosphäre aufgeschrumpft.When producing the electrode sintered bodies 5 and 6, a mixture of tantalum carbide powder and tungsten powder is assumed, which is mixed with camphor dissolved in diethyl ether for so long until the solvent has evaporated. Cylindrical compacts are then placed in a mold at a pressure of 300 to> 20 kp produced, which have a blind hole for receiving the electrode core pin. The compacts are then used for pre-sintering For a few minutes at 150 ° C in forming gas. Then Bena the tip of the cone is turned. The finished sintered bodies are on ^ Put on the core pins with electrode coils and push them through Annealing in a forming gas atmosphere is shrunk on.

Die Füllung der Lampe besteht aus etwa 35 Torr Argon als ZUndgas und einer im Betrieb völlig verdampfenden Quecksilbermenge.The filling of the lamp consists of about 35 Torr of argon as the ignition gas and an amount of mercury that completely evaporates during operation.

Dimensionen der Elektroden und Leistungsaufnahme der Lampe sind so aufeinander abgestimmt, daß sich im Ansatzbereich des Bogcns auf jeder Elektrode eine kleine schmelzende Fläche ausbildet, auf welcher der Bogen im allgemeinen ohne Kontraktion stabil ansetzt. Es wird angenommen, daß die hohe Stabilität des Bogens durch die Konstanz der Austrittsarbeit über die Schmelzfläche hin, vielleicht auch durch eine besonders niedrige Austrittsarbeit, begünstigt wirü. ) Die trotz des Vorliegens zweier Schmelzflächen erstaunlich geringe Schwärzung des Lampenkolbens - insbesondere bei Verwendung von Elektroden aus einem Sintennaterial, das zu 60 Gew.?S aus Tantalkarbid und zu 4o Gew.% aus Wolfram besteht - läßt sich aus dem "weichen", d.h. nicht kontrahierten Bogcnansatz verstehen, der praktisch die ganze Schmelzflache gleichmäßig bedeckt. Dadurch kommt es trotz der hohen Elektrodenbelastung, die zur Aufrechterhaltung eines stabil brennenden Bogens notwendig ist, nicht zu den hohen lokalen Aufheizungen, die bei kontrahiert ansetzendem Bogen am Ort des Bogenansatzes zu beobachten sind und einen wesentlichen Beitrag zur Ver-Dimensions of the electrodes and power consumption of the lamp are like that matched to each other that in the approach area of the arc on each electrode a small melting surface is formed on which the bow is generally stable without contraction. It is believed that the high stability of the arch is due to its constancy the work function across the enamel surface, maybe also thanks to a particularly low work function, we benefit. ) The surprisingly small despite the presence of two enamel surfaces Blackening of the lamp bulb - especially when using electrodes made of a sintered material, 60% by weight of tantalum carbide and consists of 40% by weight of tungsten - can be made from the "soft", i.e. understand the uncontracted Bogcnan approach, which practically implies the entire enamel surface evenly covered. This is how it comes about in spite of the high electrode load necessary to maintain a stable burning arc is necessary, not to the high local heating, which can be observed at the point where the arch is attached when the arch is contracted and make a significant contribution to

dampfung bzw» Zerstäubung des Elektrodenmateriales und damit zur Schwärzung des Entladungsgefäßes liefern.vaporization or »atomization of the electrode material and thus for Provide blackening of the discharge tube.

Die Einhaltung des angegebenen Mischungsverhältnisses von Wolfram und Tantalkarbid ist von großer Bedeutung. Eine Erhöhung des Tantalkarbid-Anteiles führt zu einer verstärkten Schwärzung, während eine Erhöhung des Wolfram-Anteiles das Auftreten einzelner Schmelzperlen begünstigt, die zu einem unruhigen Bogenstand führen. It is very important that you adhere to the specified mixing ratio of tungsten and tantalum carbide. An increase in the proportion of tantalum carbide leads to an increased blackening, while an increase in the proportion of tungsten favors the appearance of individual melt pearls, which lead to a restless arc position.

Während die Erfindung bei einer neben Zündgas nur Quecksilber enthaltenden Höchstdrucklampe beschrieben wurde, bringen die neuen Elektroden auch bei solchen, vorzugsweise mit Wechselstrom betriebenen Kurzbogenhochdrucklarapen entsprechende Vorteile, die zusätzlich zum Quecksilber oder als alleiniye lichterzeugende Füllung Metallhalogenid enthalten. Auch die Eigenschaften von Xenonkurzbogenlampen fur Wechsclstrorabetrieb werden durch Sinterelektroden aus Wolfram und Tantalkarbid verbessert.While the invention contains only mercury in addition to ignition gas Ultra-high pressure lamp has been described, bring the new electrodes even with those, preferably operated with alternating current Short-arc high-pressure larapen corresponding advantages, which in addition to the mercury or as an alleiniye light-generating filling metal halide contain. Also the properties of xenon short-arc lamps for AC operation are sintered electrodes made of tungsten and tantalum carbide improved.

- tnsprüche -- sayings -

Claims

- 6 - 1 ^ y ag. Spr ehe

1. Short-arc high-pressure lamp with an approximately spherical vessel, in the middle of which two main electrodes face each other at a distance that is small compared to the piston. diameter, characterized in that both electrodes consist of sintered bodies, the 20 wt.% To 90 wt Tsntalkarbld and 8-0% by weight to 10% by weight Wöifras and / or Contains rhenium, molybdenum, tantalum.

2. Short-arc high-pressure lamp according to claim 1, characterized in that the electrode sintered body consists of about 60% by weight of tantalum carbide and about 40% by weight of tungsten. ./

3. Short-arc high-pressure lamp according to claim 1 and 2 *, characterized in that the mixture of tantalum carbide and tungsten used for the production of the electrode sintered body still contains an admixture of binding agent, zD 2 % camphor. /

4. Short arc high pressure lamp according to claim 1 to 3 »characterized in that the electrode sintered bodies 5 and 6 have a rear cylindrical and a front, the dog point serving, conical or frustoconical tapering part and that they are carried by electrode core pins 3 and Ί made of hammered and ground tungsten . ^

5. Short arc high pressure lamp according to claim 4, characterized in that that close behind the electrode sintered body mandrel 5 and 6 on the electrode core pins 3 and 4 electrode coils 7 and 8 are made of tungsten wire, which consist of a lower tightly coiled layer of turns and off

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an upper layer of turns, which have a distance of about 0.1 mm from each other, exist and which are to be held of the emitter. •

6. Karzbogen high pressure lamp according to claim 5 »characterized in that that the electrode core pin 3, which is upper during operation, has a getter coil 9 behind the electrode coil 7 Tantalum wire carries <

7 · Kurzbogenhochdrucklawpe according to claim 1 to 6 thereby ge-r indicates that the filling, in addition to an ignition gas, has a pressure of 10 to 100 at contains the amount of mercury that generates it.

8. Short arc high pressure lamp according to claim 1 to 7 »characterized in that that the lamp filling as a component to be stimulated Contains metal halide (s),

9. short-arc high-pressure lamp according to claim 1 to 8, characterized in that that the dimensions of the electrodes and the LeiStangaufnahme are coordinated so that forms a small melting surface in the area where the bow is attached.

Dr.Be/Wg.