DE8224084U1

DE8224084U1 - ELECTRODE FOR A HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMP

Info

Publication number: DE8224084U1
Application number: DE19828224084
Authority: DE
Original assignee: Thorn EMI PLC
Current assignee: EMI Group Ltd
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1983-01-20
Also published as: GB2107513A; GB2107513B

Description

Elektrode für eine Hochdruck-EntladungslampeElectrode for a high pressure discharge lamp

Die Neuerung betrifft eine Elektrode für eine Hochdruck-Entladungslampe, bestehend aus einem ersten Schaftteil ausThe innovation concerns an electrode for a high pressure discharge lamp, consisting of a first shaft part

i einem ersten schwer schmelzenden Material mit einer darüberge- Ii a first low-melting material with an overlying I

wickelten zweilagigen Elektroden-Spule. } wrapped two-layer electrode coil. }

Insbesondere befaßt sich die Neuerung mit Natrium-Hochdruck-Entladungslampen, iIn particular, the innovation deals with high-pressure sodium discharge lamps, i

Eine typische Elektrode für eine solche Lampe besteht Sj aus einem Wolfram-Schaft, der in Endkappen einer aus keramischem f Material bestehenden Röhre gelagert ist, wobei auf dem Schaft f. eine als Emitter imprägnierte Elektroden-Spule angeordnet ist, 1 die in der Regel zweilagig ausgebildet ist. Der elektrische Anschluß zur Elektrode muß über die Endkappen erfolgen, und dies kann dadurch erreicht werden, daß der Wolfram-Schaft mit einer Niob-Röhre verbunden wird, die abgedichtet in der Endkappe befestigt ist.A typical electrode for such a lamp consists of a tungsten shaft, which is fitted in end caps of a ceramic f Material existing tube is stored, with an electrode coil impregnated as an emitter being arranged on the shaft f., 1 which is usually designed in two layers. The electrical connection to the electrode must be made via the end caps, and this can be achieved in that the tungsten shaft with a Niobium tube is connected, which is attached in a sealed manner in the end cap.

Es besteht ein Bedarf an anderen Durchführungsanordnungen, die das Herstellungsverfahren für die Lampe vereinfachen und die Materialkosten verringern.There is a need for other implementation arrangements which simplify the manufacturing process for the lamp and reduce the material cost.

Eine Überlegung bei der Ausbildung der Durchführung besteht darin, daß der durch die Endkappe verlaufende Teil, die im allgemeinen aus einer Aluminiumoxid-Keramik besteht, eine gleiche Ausdehnung wie die Kappe haben sollte. Aus diesem Grunde wird Niob als Material für die Durchführung bevorzugt. Zumindest der die als Emitter imprägnierte Elektroden-Spule tragende Schaftteil sollte vorzugsweise aus KoIfrain bestehen {dotiert mit Al-K-Si oder Thorium). Somit muß der WoIfram-Schaft stumpf mit einem Niob-Draht gleichen Durchmessers verbunden werden, wenn derOne consideration in designing the bushing is that the portion extending through the end cap, the generally consists of an aluminum oxide ceramic, should have the same dimension as the cap. For this reason Niobium is preferred as the material for the implementation. At least the shaft part carrying the electrode coil impregnated as an emitter should preferably consist of KoIfrain {endowed with Al-K-Si or Thorium). Thus, the WoIfram shaft must be blunt a niobium wire of the same diameter, if the

Niob-Draht als Durchführung benutzt werden soll.Niobium wire should be used as a feedthrough.

Hierbei handelt es sich jedoch um zwei hochsclhmelzende Metalle, und ein Problem besteht darin, diese beiden Metalle zu verbinden, dabei aber möglichst ein Brüchigwerden zu vermindern oder zu vermeiden, was normalerweise beim Stumpfschweißen oder ähnlichen Verfahren auftritt.However, these are two very high ones Metals, and one problem is joining these two metals while minimizing their brittleness or avoid what normally occurs with butt welding or similar processes.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen.The innovation is based on the task of solving this problem.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß sich an den ersten Schaftteil ein zweiter Schaftteil aus einen* zweiten schwer schmelzenden Material in axialer Ausrichtung anschließt, und daß die beiden Schaftteile durch die ihre Verbindungsstelle überbrückende Elektroden-Spule aus schwer schmelzendem Material dadurch miteinander verbunden sind, daß die innere Lage der Elektroden-Spule mit wenigstens einem der Schaftteile durch Schweißen oder Heißpressen verbunden ist.The task is set according to the innovation solved that on the first shaft part a second shaft part made of a * second low-melting material in axial alignment adjoins, and that the two shaft parts are made difficult by the electrode coil bridging their connection point melting material are connected to one another in that the inner layer of the electrode coil with at least one of the shaft parts connected by welding or hot pressing.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:The innovation is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. In the Drawing mean:

Fig. 1 einen zweiteiligen Elektroden-Schaft mit einer zweilagigen Elektroden-Spule,1 shows a two-part electrode shaft with a two-layer electrode coil,

Fig. 2 eine die Verbindung zwischen den beiden Teilen eines Elektroden-Schaftes überbrückende Elektroden-Spule,2 shows a bridging connection between the two parts of an electrode shaft Electrode coil,

Fig. 3 eine bevorzugte Verbindung für die beiden Schaftteile,3 shows a preferred connection for the two shaft parts,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Verbindung, 4 shows another embodiment of the connection,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Verbindung, 5 shows a further embodiment of the connection,

ir i ifir i if

Fig. 6 eine Abwandlung der Ausführungsform6 shows a modification of the embodiment

gemäß Fig. 5 und
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform gemäß deraccording to Fig. 5 and
7 shows a further embodiment according to FIG

Neuerung.Innovation.

«et» ti·· 4*«Et» ti ·· 4 *

atttftatttft

Fig. 1 zeigt eine Elektrode, die aus einem Wolfram-Schaft 1 besteht, der mit. einer als Emitter imprägnierten doppellagigen Wolfram-Spule in Form eines inneren Spulenteils 2 und eines äußeren Spulenteils 3 versehen ist. Die Spule ist aus einem einzelnen Draht gewickelt, der über sich selbst zurückgewickelt wird, so daß die äußere und innere Lage gebildet wird. Es ist erwünscht, daß an den Schaft 1 ein Niob-Draht 4 angrenzt, der abdichtend mit der nicht dargestellten Endkappe verbunden ist, und der Schaft und der Draht an der Verbindungsstelle 5 verbunden sind.Fig. 1 shows an electrode which consists of a tungsten shaft 1 with. a double-layer impregnated as an emitter Tungsten coil in the form of an inner coil part 2 and an outer coil part 3 is provided. The coil is made of one wound a single wire which is wound back over itself to form the outer and inner layers. It is it is desirable that a niobium wire 4 adjoins the shaft 1 and is sealingly connected to the end cap, not shown, and the shaft and the wire are connected at the junction 5.

Um das bekannte Problem defcs Brüchigwerdens als Folge eines Verschweißens oder Hartlötens der beiden Teile zu vermeiden, wird nun vorgeschlagen, die Verbindung der beiden Teile an der Stelle 6 in Fig. 2 durch eine aufschiebbare Spule herzustellen» To the well-known problem of fragility as a result avoid welding or brazing the two parts, it is now proposed to establish the connection of the two parts at point 6 in Fig. 2 by means of a slide-on coil »

Es sind bereits Vorschläge gemacht worden, um zwei ungleichartige Teile eines Elektrodenschaftes miteinander zu verbinden, z. B. in der GB-PS 1 490 158, obwohl sich diese Patentschrift auf eine andere Art von Elektrode und Lampe bezieht, woProposals have already been made to join two dissimilar parts of an electrode shaft to one another connect, e.g. B. in GB-PS 1 490 158, although this patent refers to a different type of electrode and lamp where

unterschiedliche Probleme vorliegen. Die bekannten Vorschläge I
ST sehen eine zweilagige Spule vor, die die Verbindungsstelle über-there are different problems. The well-known proposals I
ST provide for a two-layer coil that covers the connection point.

Ί* brückt. Ein weiterer, nicht auf das gleiche Problem gerichteter Vorschlag befindet sich in der GB-PS 1 024 182, wo der Wolfram-Elektrodenschaft in zwei Teile unterteilt ist, die zwischen sich fr. einen Spalt bilden, der zur Aufnahme einer Elektronen emittierenden Substanz dient, wobei das Ganze von der zweilagigen Elektrodenspule umschlossen ist. Dabei werden tatsächlich zwei Teile des Elektrodenschaftes aus dem gleichen Material durch die zweilagige SpuIe verbunden.Ί * bridges. Another one that does not address the same problem The proposal is in GB-PS 1 024 182, where the tungsten electrode shaft is divided into two parts, which between them fr. Form a gap that is used to accommodate an electron-emitting Substance is used, the whole being from the two-layer electrode coil is enclosed. In this case, two parts of the electrode shaft are actually made of the same material thanks to the two-layer Coil connected.

Bei beiden Vorschlägen ist vorgesehen, daß die zweila— gige Spule die beiden Teile des Schaftes fest zusammenhält, und es hat sich gezeigt, daß dies zumindest bei allen Lampenanwendun— gen, bei denen die Neuerung eingesetzt werden kann, nicht ausreicht. Both proposals provide that the two- This coil holds the two parts of the shaft tightly together, and it has been shown that this is at least in all lamp applications. genes in which the innovation can be used are not sufficient.

Obwohl — wie eingangs erwähnt wurde — ein Verschweißen von zwei hochschmelzenden Metallen wie Niob und Wolfram wegen des dadurch bedingten Brüchigwerdens nicht zufrieden.=, cell end ist, hat sich gezeigt, daß der Wolfram-Draht der zweilagigen Spule mit dem verhältnismäßig kleinen Durchmesser mit dem Niob-Draht 4 als dem unteren Teil der Elektrode verschweißt oder heiß verpreßt werden kann, ohne daß ein übermäßiges Brüchigwerden verursacht wird. Sonit kann im Gegensatz zu der bisherigen Erfahrung die Spulen— verbindung durch Verschweißen an geeigneten Stellen gefestigt werden. Es hat sich ferner gezeigt, daß die bei den bekannten Vorschlägen zur Verbindung der beiden Teile verwendeten zweilagi— gen Spulen keine zufriedenstellende Verschweißung insbesondere dann ermöglichen, wenn die Spule mit die Emission fördenden Materialien imprägniert ist. Unabhängig davon, ob eine zweilagige Spule für andere Zwecke erforderlich ist, wird wenigstens eine Lage zur Herstellung der Verbindung vorgesehen. Hierdurch kann die Spule für den Kontakt mit dem Schaft deformiert werden, so daß ein übermäßiger Schweißstrom vermieden wird.Although - as mentioned at the beginning - welding not satisfied with two refractory metals such as niobium and tungsten because of the resulting brittleness. =, cell end is, has it has been shown that the tungsten wire of the two-layer coil with the relatively small diameter with the niobium wire 4 as the The lower part of the electrode can be welded or hot-pressed without causing excessive brittleness. In contrast to previous experience, Sonit can control the coils— Connection can be strengthened by welding at suitable points. It has also been shown that in the known Proposals for connecting the two parts used two-layer coils, in particular, did not produce a satisfactory weld then allow when the coil is impregnated with the emission-promoting materials. Regardless of whether a two-ply Coil is required for other purposes, at least one layer is provided for making the connection. This can the coil can be deformed into contact with the shaft so that excessive welding current is avoided.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine Ausfuhrungsform für eine Elektrode gemäß der Neuerung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der innere Teil 2 der zweilagigen Elektroden-Spule mit einer Verlängerung 7 versehen, die die Verbindungsstelle 5 zwischen den Schaftteilen 1 und 4 überbrückt. Die Verlängerung ist mit dem Wolfram-Schaft 1 an der Stelle 8 und mit dem Niob-Draht 4 an der Stelle 9 verschweißt oder heiß verpreßt. Die Spule kann unmittelbar auf den schaft aufgewickelt oder erst gewickelt und dann aufgeschoben werden. Ira letzteren Fall wird sie entweder mitFig. 3 shows in cross section an embodiment for an electrode according to the innovation. In this embodiment, the inner part 2 of the two-layer electrode coil with a Extension 7 is provided, which bridges the connection point 5 between the shaft parts 1 and 4. The extension is with the Tungsten shaft 1 at point 8 and with the niobium wire 4 at the Point 9 welded or hot-pressed. The coil can be wound directly onto the shaft or wound first and then be postponed. Ira the latter case she will either with

einem kleineren Durchmesser als der Schaft gewickelt, um einen festen Griff zu erzeugen, öder sie wird als Gleitsitz gewickelt, wobei die Festlegung durch das Verschweißen bewirkt wird- In diesem Fall wird die Spule verhältnismäßig offen gewickelt, was für Elektroden zweckmäßig ist, bei denen die zweilagige Spule nicht mit einer emissionsfördernden Substanz imprägniert ist.a smaller diameter than the shaft, wrapped around a to produce a firm grip, or it is wrapped as a sliding fit, the fixing being effected by welding- In In this case, the coil is wound relatively open, which is useful for electrodes in which the two-layer coil is not impregnated with an emission-promoting substance.

Fig. 4 zeigt die bevorzugte Ausfuhrungsform der Neuerung, bei der die Elektrodenspule und die Verbindungsspule enger gewickelt sind als in Fig. 3, was insbesondere für Elektrodenspulen notwendig ist, die mit einer die Emission fördernden Substanz imprägniert sind. Im übrigen ist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 insofern ähnlich wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, als ein zweilagiger Spulenteil und ein einlagiger Spulenteil mit d*vr Länge χ bzw. y und ein Schaft aus einem Niob-Teil mit der Länge b und dem Durchmesser d sowie ein Wolfram-Spitzenteil mit Länge a und einem Durchmesser d vorhanden ist.Fig. 4 shows the preferred embodiment of the innovation, in which the electrode coil and the connecting coil are wound more closely than in Fig. 3, which is particularly important for electrode coils is necessary, which are impregnated with a substance that promotes emissions. Otherwise, the exemplary embodiment is in accordance with FIG. 4 is similar to the exemplary embodiment according to FIG. 3 in that it has a two-layer coil part and a single-layer coil part d * vr length χ or y and a shaft made of a niobium part with the Length b and diameter d and a tungsten tip part with length a and diameter d is present.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das für eine 400-Watt-Natrium-Hochdruckentladungslampe geeignet ist, bestehen die Spulen 2 und 7 aus 0,562 mm Wolfram-Draht, der in der inneren Lage vierzehn Windungen und in der äußeren Lage sieben Windungen enthält. Dabei erstrecken sich der doppellagige Teil und der einlagige Teil jeweils über Entfernungen χ bzw. y mit jeweils 3,9 mm Länge. Die Schaft-Teile besitzen einen Durchmesser d von 1mm und Längen a und b von 8 mm bzw. 20 mm.In the illustrated embodiment, which is suitable for a 400 watt high-pressure sodium discharge lamp, exist the coils 2 and 7 are made of 0.562 mm tungsten wire with fourteen turns in the inner layer and seven turns in the outer layer contains. The double-layer part and the single-layer part each extend over distances χ and y, respectively 3.9 mm length. The shaft parts have a diameter d of 1 mm and lengths a and b of 8 mm and 20 mm, respectively.

Fig. 5 bis 7 zeigen weitere Ausfühiungsformen der Neuerung. In Fig. 5 liegt die Verbindung zwischen dem Wolfram- und Niob-Schaft 1 bzw. 4 unter dem zweilagigen Spulenteil, und der Spulenteil 7 ist nur am Niob-Draht 4 durch Schweißen oder Heißverpressen an der Stelle 9 befestigt. Der Wolfram-Schaft 1 wird in alisreichendem Maße durch den eng gewickelten zweilagigenFIGS. 5 to 7 show further embodiments of the Innovation. In Fig. 5, the connection between the tungsten and niobium shaft 1 and 4 is under the two-layer coil part, and the coil part 7 is only attached to the niobium wire 4 by welding or hot pressing at the point 9. The tungsten shaft 1 is made to a sufficient degree by the tightly wound two-ply

Spulenteil festgelegt.Coil part set.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Wolfri.ni- und Niob-Schaftteile 1 und 4 nicht aneinander angrenzen, so daß ein Zwischenraum 10 gebildet wird, der zur Aufnahme eines die Emission fördernden Mittels dienen kann. Da dieser Zwischenraum unterhalb der zweilagigen Elektroden-Spule liegt, ist eine Verschweißung nur an der Stelle 9 vorgesehen;Fig. 6 shows an embodiment in which the Wolfri.ni- and niobium shaft parts 1 and 4 do not adjoin one another, so that a gap 10 is formed, which is used to receive a die Emission promoting agent can serve. Since this gap is below the two-layer electrode coil, there is a weld only provided at point 9;

*ei den» Ausfühningsbeispiel gemäß Fig. 7 ist eine* ei the »Ausfühningsbeispiel according to FIG. 7 is a

Verlängerung 7 der Innenlage vorgesehen, die nicht kontinuierlich zu der doppellagigen Spule 2,3 gewickelt ist, sondern eine Lage " fur sich bildet, die die Verbindungsstelle 5 überbrückt. In diesem Falle brauchen die Spulen nicht aus demselben Material zu bestehen.Extension 7 of the inner layer is provided, which is not wound continuously to form the double-layer coil 2, 3, but rather a layer " forms for itself, which bridges the connection point 5. In in this case the coils need not be made of the same material.

Sie Neuerung ist nicht auf Wolfram-Spulen und Schaftteile aus Wolfram und Niob beschränkt. Eine Anwendung ist auch bei anderen Spulen-Werkstoffen und in zwei Teile unterteilten Elektroden-Schäften möglich, von denen einer zur Elektrodenspule paßt und der andere zu dem Material der Lampen-Endkappe, in der die Versiegelung erfolgt.The innovation is not limited to tungsten coils and shaft parts made from tungsten and niobium. It can also be used with other coil materials and with electrode shafts divided into two parts, one of which fits the electrode coil and the other to the material of the lamp end cap in which the seal is made.

Claims

Protection claims

1. Electrode for a high-pressure discharge lamp, consisting of a first shaft part made of a first refractory material with an over-wound two-layer electrode coil, characterized in that a second shaft part (4) made of a second one is attached to the first shaft part Cl) adjoining poorly melting material in axial alignment, and that the two shaft parts (1, 4) are connected to one another by the electrode coil (2, 3) bridging their connection point (5) made of poorly melting material in that the inner layer of the electrode Coil (2, 3) is connected to at least one of the shaft parts (1, 4) by welding or hot pressing.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that the inner layer of the electrode coil (2, 3) is formed longer than the outer layer.

3. Electrode according to claim 2, characterized in that the elongated part of the inner layer (2) lies above the connection point (5) of the shaft parts (1, 4).

4. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the inner layer (2) of the electrode coil is connected to both shaft parts by welding or hot pressing.

5. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the two-layer electrode coil (2, 3) bridges the connection point (5) and the inner layer (2) is connected to the second shaft part (4) by welding or hot pressing.

6. Electrode according to claim 5, characterized in that an intermediate space is arranged between the two shaft parts (1, 4).

7. Electrode according to claim 6, characterized in that electron-emitting material is arranged in the gap.

8. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the first shaft part (1) consists of tungsten.

9. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the second shaft part (4) consists of niobium.

10. Electrode according to one of the preceding claims, characterized in that the second shaft part (4) is sealingly connected to the end cap of the high-pressure discharge lamp.