DE7313608U - Elektrische Entladungslampe - Google Patents
Elektrische EntladungslampeInfo
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Description
"Elektrische Entladungslampe"
Die Neuerung bezieht sich auf eine, Metalldämpfe und Metallsalzdämpfe
enthaltende Entladungslampe, deren Kolben aus einem ;luminiumoxydkristall besteht.
In elektrischen Entladungslampen verwendet man schon seit langer Zeit Quecksilber und/oder Natrium als Entladungsstoff. Das Natrium
1st besonders vorteilhaft, da die durch den Natriumdampf erfolgende elektrische Entladung ein Licht von gelblicher Farbe ergibt,
auf welches das Auge besonders reagiert, so daß das Licht der Natriumlampe vorteilhafte Sehafverhältnisse ermöglicht. Die Natriumdampfentladung
verwandelt die elektrische Energie mit sehr gutem Wirkungsgrad zu Licht.
Ein großer Nachteil des Natriums liegt aber darin, daß es bei einer etwas höheren Temperatur alle Glasarten angreift. Wird
der Kolben solcher Lampen aus Glas hergestellt, so wird er infolge der chemischen Reaktion alsbald geschwärzt.
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Zur Behebung dieser Nachteile wurde einerseits vorgeschlagen,
den Kolben der Entladungslampe aus einem keramischen Stoff herzustellen, da unter den keramischen Stoffen mehrere vorhanden
sind, die der Aggression des Natriumdampfes widerstehen und dabei mit einer entsprechenden Herstellungstechnik erreichbar
ist, daß sie einen großen Teil des Lichtes durchlassen. Eine derartige Entladungslampe ist ζ.B0 in der US-PS 3 248 590
beschrieben. Nach diesem Patent ist der Kolben der Lampe eine sog. polykristallische Aluminiumoxydkeramik.
Die andere Lösung des Problems besteht bekanntlich darin, daß
das Natrium in Form irgendeines Salzes (z.B„ als Natriumiodid)
in der Entladungslampe untergebracht wird. In diesem Fall entspricht als Kolbenmaterial der Lampe auch Glas (z.B. auch Quarz)
da das Natriumjodid Quarz nicht angreift, wobei zugleich die in
den Natriumjodiddämpfen erfolgende elektrische Entladung beinahe soviel Licht gibt, als ob die Entladung in reinem metallischen
Natriumdampf erfolgen würde. In derartigen Lampen können auch andere Metallsalze und zwar vorteilhaft verschiedene Halogenide
verwendet werden, wodurch die gelbe Farbe der Natriumentladung mit den, von anderen Salzen stammenden verschiedenen Farben
ergänzbar ist. Dadurch kann eine, dem Spektrum des Sonnenlichtes angenäherte weiße Lichtquelle hergestellt werden.
Die kLchtausbeute der Halogenlampen ist aber eine geringere, als
die der reinen Metalldampflampen.
Die Vereinigung der Vorteile, bzw. der vorteilhaften Eigenschaften
der Metalldampflampen und der Halogenlampen war bisher nicht möglich. Es wurde bereits angegeben, daß in Glaskolben Natriummetall
nicht verwendbar ist; es wurde aber noch nicht erklärt, weshalb ein Metallhalogenidsalz in einer, einem aus polykristallischen
Aluminiumoxyd bestehenden Kolben besitzenden Lampe nicht
verwendet werden kann. Der Grund hierfür liegt im folgenden:
Der vakuumsichere Abschluß eines Keramikkolbens ist nur mit einem solchen Metall ausführbar, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient mit
demjenigen der Keramik übereinstimmt und auch selbst dem Natrium gegenüber widerstandsfähig ist. Mit diesem sog. Gehäuseverschlußproblem
befassen sich zahlreiche Patente, Z0B. das US-Patent 3 243 635.
Aus den Behälterabschlußpatenten kann einerseits festgestellt werden, daß die in der Einleitung behandelten Grundprobleme,
also die Verwendung des Natriummetalls als Entladungsstoff in Keramikkolben mit der Lösung des Behälterabschlußproblems
identisch ist, andererseits, daß zum Abschluß des Keramikkolbens bzw, des Rohres ausschließlich das Niobiummetall in Betracht
kommt. Das Niobium ist aber insbesondere gegenüber den Halogeniden der Alkalimetalle nicht widerstandsfähige
Zusammenfassend kann somit festgestellt werden, daß nach den bekannten
Lösungen das metallische Natrium in einem Glaskolben und das Natriumhalogenid in einem, mit Niobiummetall abgeschlossenen
Keramikkolben nicht verwendbar ist.
Andererseits ist es bekannt, daß die verwendeten polykristallinen Keramikkolben hinsichtlich der Lichtdurchlässigkeit nicht
sehr günstig sind, daß dagegen die Lichtdurchlässigice it eines monokristallinen Aluminiumoxydes um etwa 6 % besser ist. In die
Praxis konnte man jedoch solche monokristallischen Aluminiumoxydkolben nicht einführen, da diese mit dem üblichen Niobiumabschlußkörper
kaum abschließbar sind, und zwar wegen des beträchtlichen Unterschiedes in den Wärmeausdehnungskoeffizienten«
Abgesehen davon, würde eine derart abgeschlossene Lampe für eine
Natriumhalogenid-Füllung ebenfalls ungeeignet sein.
Der Zweck der vorliegenden Neuerung war einerseits eine bessere Lichtausbeuts bei Entladungslampen zu erzielen, und zwar durch
die Verwendung eines monokristallinischen Alumniumoxydkörpers, andererseits die Schaffung einer Entladungslampe zu ermöglichen,
die je nach Wahl mit Metalldämpfen und/oder Metallsalzdämpfen gefüllt werden kann.
Der Kolben einer solchen Lampe ist neuerungsgemäß aus Alumniumoxydmonokristall
(z.B. aus Saphir oder Rubin) und die Enden des Kolbens werden durch einen aus mit Wolfram oder Molybdän überzogenen
keramischen Abschlußkörper verschlossen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Neuerung ist in der
Zeichnung dargestellt.
In die Enden des Saphirrohres ist je ein keramischer Abschlußkörper
2 eingepaßt, dessen Oberfläche mit einem Wolframüberzug versehen ist. Zwischen der Stirnfläche des Saphirrohres und
dem Verschlußkörper sichert ein glasförmiger Stoff 4 eine vakuumfeste Verbindung. Der sich nach innen erstreckende nasenförmige
Teil 5 des Verschlußkörpers ist mit sinem Schraubengewinde versehen,
auf den eine Wolframspirale aufgewickelt ist. Diese Spirale
hält die Elektrode 7, die mittels eines bekannten Verfahrens mit einem Emissionsüberzug präpariert ist.
Auf den nach außen stehenden Bolzen 8 des Verschlußkörpers ist
die Feder 9 engpassend aufgesetzt, die zur Leitung des elektrischen Stromes zur metallisierten Fläche der Kappe dient.
Im Inneren des Rohres befindet sich der Entladungsstoff, der entsprechend
der Farbe und Bestimmung der Lampe aus verschiedenen
Metallen (ζ.Λ aus Quecksilber, Thallium^ Cäsium, Indium
usw.) un-i/oder aus verschiedenen Metallsalzen (z.B. aus Natriumiodid,
Thalliumjodid, Indiumjodid, usw„) bestehen kann«
Entsprechend der Neuerung kommt als Entladungsstoff jedes Metall
oder Metallsalz, dessen Lichtverwertung auf Grund der Bestimmung
der Lampe vorteilhaft ist und demgegenüber der Metallüberzug des Verschlußkörpers widerstandsfähig ist in Betracht. Das Material
des Metallüberzuges kann, den Wärmeausdehnungskoeffizienten betrachtend, beliebig sein, weil die Sicherung des vakuumdichten
Verschlußes nicht von der chemischen Qualität des Überzuges, sondern von dem Wärmeausdehnungsfaktor der Verschlußkappe bestimmt
wird» Vom obigen Gesichtspunkt betrachtet, ist das zweckmäßigste Material für den Überzug das Wolfram oder das Molybdän.
Das Material des keramischen Verschlußkörpers ist so zu wählen, daß sein Wärmeausdehnungskoeffizient dem in radialer Richtung
gemessenen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Alumniumoxydkristalles
entspricht. Diese Bedingung kann mit einer mehr als 9O?6 Aluminiumoxvdenthaltenden
Keramikart leicht erfüllt werden.
- Schutzansprüche - 6 -
Claims (4)
1. Elektrische Entladungslampe, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kolben ein Aluminiumoxydmonokristallrohr ist und daß die
Enden des Rohres durch einen mit einem Metallüberzug versehenen massiven keramischen Verschlußkörper abgeschlossen sind.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Entladungsstoff
aus einem oder mehreren Metalldampf bzw. -dämpfen und/oder Metallsalzdampf bzw. -salzdämpfen besteht, daß das
Material des Überzuges des Verschlußkörpers diesen Entladungsstoffen gegenüber bei der Betriebstemperatur der Lampe chemisch
widerstandsfähig ist und daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des keramischen Verschlußkörpers dem radialen Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Aluminiumoxydkristallrohres entspricht.
3. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Entladungsstoff Quecksilber und/oder Alkalimetall
bzw. Metalle ist bzw. sind und der nichtmetallische Entladungsstoff bzw» die nichtmetallischen Entladungsstoffe Alkalimetalljodid
ist bzw. Alkalimetalljοdid sind«
4. Lampe nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß
der Metallüberzug des Abschlußkörpers aus Wolfram oder Molybdän besteht. ·' i
■■ / L Dipl.-lng. P. E/I^sissner
Patentai?walt ._.
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