EP0479089B1 - Lampe à décharge à haute pression et procédé de fabrication - Google Patents
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- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
- H01J61/366—Seals for leading-in conductors
Definitions
- the invention relates to a high-pressure discharge lamp for lamp currents greater than 20 A according to the preamble of claim 1.
- High-pressure discharge lamps of this type with a metal halide filling are used in particular for illuminating stages or for film and television recordings, where high luminous fluxes with daylight-like color temperature and very good color rendering are required.
- Other high-pressure discharge lamps of this type with a pure mercury gas filling are used in particular in the production of electronic components.
- a lamp with a metal halide fill is e.g. known from DE-PS 34 27 280.
- the high-pressure discharge lamp from this patent has a gadolinium-holmium-dysprosium-halide filling and generates a luminous flux of 1,100,000 lm at an operating current of 65 A and a power consumption of 12,000 W.
- the two pin-shaped electrodes are melted gas-tight into the lamp necks by means of a molybdenum sealing film.
- DE-A-1 489 616 describes a short-arc discharge lamp, the lamp bulb of which has two hollow bulb necks arranged at the opposite ends.
- this piston neck parallel to the axis of the piston necks, several elongated metal strips are melted in a gas-tight manner, the discharge-side ends of which are bent, slotted and inserted peripherally between two metal disks and welded to the axis of the piston necks.
- the electrode is then attached to it by means of a third disk and a metal bolt.
- the other ends of the metal strips are welded with narrower stable molybdenum, the ends of which are in turn bent around a metal ring and connected with silver solder.
- a metal disk is soldered to this metal ring and is connected to the electrical lead via an end piece.
- the bulb necks have a very complex structure, which makes the lamp very difficult to manufacture.
- the object of the invention is to provide a high-pressure discharge lamp, the electrode melts can be loaded with high operating currents without damage.
- the electrode melts should have a simple process engineering structure in accordance with the requirements.
- a high-pressure discharge lamp which has a structure in accordance with the characterizing features of claim 1. Further advantageous features of the lamp can be found in the subclaims.
- the metal discs which are placed over the end of the electrode shaft and the power supply, give the entire structure of the piston neck a very high stability.
- the distribution of the lamp current over two, advantageously four, elongate sealing foils in each bulb neck results in a significantly lower current load for the individual sealing foil.
- the sealing foils are evenly spaced around the circumference of the two metal washers Arranged parallel to the longitudinal axis of each bulb neck, the neck is heated very evenly when the lamp is in operation. In this way, overloads in the melting due to large temperature differences can be prevented.
- the ends of the electrode shafts and the power supply lines as well as the metal disks which are melted into the piston necks can be partially or completely encased by a high-temperature-resistant metal foil provided with a surface profile.
- the film advantageously consists of one of the metals from the group of molybdenum, tantalum or tungsten or an alloy of these metals and, depending on the wattage of the lamp, has a thickness of between 20 and 200 ⁇ m. Wrapping or covering with the profiled film prevents the metal parts from sticking and tightening with the quartz glass when melting and operating the lamp. Mechanical stresses and any cracks in the quartz glass when cooling down can thus be avoided.
- the profiled foils also enable good axial alignment of the electrodes and power supplies.
- the quartz glass cylinders of the piston necks, which were still loose before melting, are fixed by the foils, so that additional measures for clamping the quartz glass cylinders can be omitted.
- the structure of the lamp necks allows operating currents of up to 130 A without causing damage to the melts and reducing the average lamp life. With these high currents and power consumption of up to 24,000 W, high-pressure discharge lamps can be built that emit luminous fluxes of over 2 million 1m with a metal halide filling.
- the invention also relates to a method for producing a high-pressure discharge lamp, as claimed in the claims.
- a hollow cylindrical outer tube made of quartz glass is first melted at the two ends lying in the axis after the production of the rotationally symmetrical discharge space. Then a filler is formed by appropriately cutting and drilling a solid cylinder or by fusing several solid and hollow cylinders made of quartz glass with a circular cross section, which essentially corresponds to the shape of the interior delimited by the two metal disks with the possibly protruding electrode end and power supply end and by the sealing foils , as is provided in the finished lamp. The metal disc with the electrode and the metal disc with the power supply are now plugged onto one end of this packing. The ends of the sealing foils are welded to the two metal washers.
- the outer edge of the olive-shaped expanded end of the plugged-on tube is fused to the inner wall of the hollow cylindrical outer tube. This seal allows the space between flush the hollow cylindrical outer tube and the packing several times with argon over the discharge space and then evacuate. Then the sealing foils are melted under a vacuum of 20 mbar argon between the hollow cylindrical outer tube and the filler. After the melting process, the outer tube is severed at the level of the free end of the power supply and the separated part is removed from the piston neck together with the fused tube which is inserted over the power supply. Now the base can be fastened in a known manner on the free end of the piston neck and electrically connected to the power supply.
- the lamp bulb 1 made of quartz glass consists of a largely cylindrical, rotationally symmetrical discharge space 2, on the two ends of which lie in the axis, a hollow cylindrical bulb neck 3, 4 is melted.
- the two pin electrodes 5, 6 made of tungsten protrude into the discharge space 2 and are inserted with their shaft ends through a central hole in a circular cylindrical disk 7, 8 made of molybdenum and are firmly soldered by means of platinum solder.
- the electrical connection of the pin electrodes 5, 6 to the bases 9, 10 of the type s 30 x 70, which are attached to the free ends of the piston necks 3, 4, is made by four band-shaped molybdenum sealing foils, of which only three foils 11 each to 16 are visible.
- the sealing foils 11 to 16 are welded at one end to the disks 7, 8 through which the shaft ends of the electrodes 5, 6 are inserted.
- the other ends of the sealing films 11 to 16 are each welded to a second disk, which is not visible here.
- This disc made of molybdenum also has a circular cylindrical shape and a central hole through which one end of the power supply is inserted and soldered in place using platinum solder.
- the other end of the respective power supply is electrically connected to the base 9, 10.
- the sealing films 11 to 16 are gas-tight parallel to the longitudinal axis in the fully cylindrical piston necks 3, 4 melted down.
- FIG 2 the structure of a piston neck is shown before the sealing films melt.
- the piston neck has a hollow cylindrical outer tube 17 made of quartz glass, which is fused to the rotationally symmetrical discharge space 2.
- a packing made of quartz glass is pushed, which consists of a central solid cylinder 18, two short hollow cylinder pieces 19, 20 melted onto the two ends of the solid cylinder 18, and another, pushed and fused over the solid cylinder 18 and the two hollow cylinder pieces 19, 20 Hollow cylinder 21 is composed.
- a disk 8 made of molybdenum with the pin electrode 6 made of tungsten is plugged onto the other end of the packing and the other disk 22 made of molybdenum with the current supply 23 made of tungsten is plugged into the other end.
- the dimensions of the bores in the short hollow cylinder pieces 19, 20 essentially correspond to the dimensions of the ends of the pin electrode 6 or the power supply 23 inserted through the disks 8, 22.
- the bores or the hollow cylinder pieces 19, 20 should be somewhat longer than the protruding ones Ends of the pin electrode 6 and the power supply 23 to prevent the piston neck from being blown up when heated due to the larger coefficient of expansion of the metal parts.
- the four sealing foils made of molybdenum, of which only two 14, 16 are visible here, run parallel to the axis of the piston neck between the outer tube 17 and the filler body and are welded at their ends to the disks 8, 22.
- Another hollow cylindrical quartz glass tube 24 is plugged into the power supply 23, whose bore diameter corresponds to the diameter of the power supply 23.
- the quartz glass tube 24 has an olive-shaped extension 25 which touches the inner wall of the outer tube 17.
- the disk 8 bears against a further hollow cylindrical tube piece 26 made of quartz glass, which is melted into the transition from the discharge space 2 into the outer tube 17. When melting, it ensures that the electrode 6 is centered.
- the piston neck is shown in cross-section at point AB before the melting, looking in the direction of the discharge space.
- the figure shows the hollow cylindrical outer tube 17 and the filling body composed of the hollow cylinder 21 and the solid cylinder 18. In between, part of the molybdenum disk 8 and the four molybdenum sealing foils 14, 15, 16, 27 distributed evenly over the circumference of the disk 8 can be seen.
- FIG. 4 shows a bulb neck of a high-pressure mercury vapor discharge lamp according to the invention with a power consumption of 2,000 W.
- the bulb neck has a hollow cylindrical outer tube 28 made of quartz glass, into which an electrode system is melted in a gas-tight manner.
- the electrode system has an electrode head 29 made of tungsten, which is soldered to the electrode shaft 30, also made of tungsten.
- the free end of the electrode shaft 30 is inserted and soldered into a central opening of a circular cylindrical molybdenum disk 31 with a thickness of 5 mm.
- the ends of four band-shaped molybdenum sealing foils, of which only two foils 32, 33 are visible, are welded to the circumferential surface of the molybdenum disk 31 at equal intervals along the circumference.
- the other ends of the molybdenum sealing foils 32, 33 are welded to a second circular-cylindrical molybdenum disk 34 of 5 mm thickness, through the central bore of which a power supply 35 made of molybdenum is inserted and soldered.
- the empty space between the two molybdenum disks 31, 34 is filled by two hollow cylinders 36, 37 made of quartz glass, which coaxially envelop the end of the power supply 35 which projects beyond the molybdenum disk 34 in the direction of the discharge space.
- the outer hollow cylinder 37 is closed at its end facing the discharge space.
- the four sealing foils 32, 33 are melted gas-tight between the outer surface of the outer hollow cylinder 37 and the outer tube 28.
- the end of the power supply 35 is filled with a thin, profiled molybdenum foil 38 which completely surrounds the outer surface of the power supply 35 in this area.
- the other end of the power supply 35 and the electrode shaft 30 facing away from the discharge space are surrounded in the region of the piston neck by further hollow cylinders 39, 40 made of quartz glass, which fuse with the outer tube 28 during the melting process. Direct contact of the electrode shaft 30 and the power supply 35 with the hollow cylinders 39, 40 is prevented by two further profiled molybdenum foils 41, 42 which completely surround the outer surface of the electrode shaft 30 and the power supply 35 in this area.
- the lateral surfaces and the base surfaces of the molybdenum disks 31, 34 facing the hollow cylinders 39 and 40 are also covered by a thin, profiled molybdenum foil 43 to 46.
- FIG. 5 shows a section through the piston neck, as shown in FIG. 4, at position AB in the direction of the discharge space.
- the figure shows the hollow cylindrical outer tube 28 which surrounds the profiled molybdenum foil 44, the four molybdenum sealing foils 32, 33, 47, 48, the molybdenum washer 34 and the power supply 35.
Landscapes
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Claims (19)
- Lampe à décharge haute pression pour des courants de lampe supérieurs à 20 A, comportant une ampoule de lampe en verre quartzeux, et dans laquelle des cols cylindriques (3,4) de l'ampoule, dans lesquels est scellée par fusion, d'une manière étanche au gaz, respectivement au moins une feuille d'étanchéité (11 à 16, 27), sont disposés sur les deux extrémités, qui sont situées sur l'axe, de l'espace de décharge (2) à symétrie de révolution (2) de l'ampoule, une extrémité de la feuille d'étanchéité étant reliée électriquement à la tige de l'électrode (5,6) et l'autre extrémité étant reliée électriquement à l'entrée de courant (23,35), et dans laquelle il est prévu un remplissage constitué par au moins un gaz rare ainsi que éventuellement d'autres additifs, comme par exemple du mercure et/ou des halogénures métalliques, caractérisée par les caractéristiques suivantes :- l'extrémité, tournée à l'opposé de l'espace de décharge (2), des deux tiges (30) des électrodes est enfilée respectivement dans un disque métallique (7,8; 31) et est fixée par brasage à ce dernier,- l'extrémité, tournée vers l'espace de décharge (2), des deux entrées de courant (23,35) est également enfilée dans un disque métallique (22,34) et est fixée par brasage à ce dernier,- les deux disques métalliques (7,8,22;31,34) sont reliées électriquement entre elles, dans chaque col (3,4) de l'ampoule, par au moins deux feuilles d'étanchéité oblongues (11 à 16,27;32,33,47,48), dont les extrémités sont soudées à la surface latérale des deux disques métalliques,- les deux cols (3,4) de l'ampoule sont constitués par un cylindre en verre quartzeux sensiblement plein, dans lequel les feuilles d'étanchéité (11 à 16,27;32,33,47,48) sont scellées par fusion d'une manière étanche au gaz, conjointement avec les disques métalliques (7,8,22;31,34) et les extrémités des tiges (30) des électrodes et des entrées de courant (23;35).
- Lampe à décharge haute pression suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux disques métalliques (7,8,22;31,34) sont reliés entre eux dans chaque col de l'ampoule par quatre feuille d'étanchéité allongée (11 à 16; 27;32,33,47,48) oblongues.
- Lampe à décharge haute pression suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les feuilles d'étanchéité (11 à 16, 27; 32, 33, 47, 48) possèdent une configuration en forme de bande.
- Lampe à décharge haute pression suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux disques métalliques (7,8,22;31,34) situés dans chaque col (3,4) de l'ampoule possèdent une configuration en forme de cylindre circulaire ayant une épaisseur comprise entre 2 et 20 mm.
- Lampe à décharge haute pression suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les feuilles d'étanchéité (11 à 16,27;32,33,47,48) sont disposées à des distances identiques sur la périphérie des deux disques métalliques (7,8,22;31,34) parallèlement à l'axe longitudinal de chaque col (3,4) de l'ampoule.
- Lampe à décharge haute pression suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les extrémités des tiges (3) des électrodes et des entrées de courant (35) ainsi que les disques métalliques (31,34), qui sont scellés par fusion dans les cols de l'ampoule, sont entourés en partie ou en totalité d'une feuille métallique (38,41,42,43 à 46), qui résiste aux hautes températures et qui est munie d'un profil de surface.
- Lampe à décharge haute pression suivant la revendication 6, caractérisée par le fait que la feuille métallique (38,41,42,43 à 46), qui est munie d'un profil de surface, est en un métal ou en un alliage d'un métal du groupe du molybdène, du tantale ou du tungstène.
- Lampe à décharge haute pression suivant la revendication 6, caractérisée par le fait que la feuille métallique (38,41,42,43 à 46), qui est munie d'un profil de surface, a une épaisseur comprise entre 20 et 200 mm.
- Procédé de fabrication d'une lampe à décharge haute pression comportant une ou plusieurs des caractéristiques indiquées dans les revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'après la fabrication de l'espace de décharge (2) à symétrie de révolution, on fixe un tube extérieur cylindrique creux (17) en verre quartzeux sur chacune des deux extrémités situées sur l'axe.
- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé par le fait qu'en découpant et en perçant de manière adéquate un cylindre plein ou bien par fusion de plusieurs cylindres pleins (18) et/ou creux (19, 20,21) en verre quartzeux de section transversale circulaire, on forme un corps de remplissage, qui correspond sensiblement à la forme de l'espace intérieur tel qu'il est prévu dans la lampe terminée, qui est délimité par les deux disques métalliques (7,8,22), par l'extrémité de la tige des électrodes, par l'extrémité de l'entrée de courant et par les feuilles d'étanchéité (11 à 16, 27).
- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé par le fait qu'on enfile sur une extrémité du corps de remplissage le disque métallique (7,8) pourvu de l'électrode (5,6) et, sur l'autre extrémité, le disque métallique (22) muni de l'entrée de courant (23).
- Procédé suivant la revendication 11, caractérisé par le fait qu'on relie entre eux électriquement les deux disques métalliques (7,8,22) par soudage des extrémités des feuilles d'étanchéité (11 à 16, 27).
- Procédé suivant l'une ou plusieurs des revendications 9 à 12, caractérisé par le fait qu'on enfile, dans chaque tube extérieur cylindrique creux (17), un corps de remplissage sur lequel sont fixés les disques métalliques (7,8,22), l'électrode (5,6), l'entrée de courant (23) et les feuilles d'étanchéité (11 à 16, 27).
- Procédé suivant la revendication 13, caractérisé par le fait qu'on emmanche, par l'une de ses extrémités, un tube cylindrique creux (24) en verre quartzeux sur l'entrée de courant (23), l'autre extrémité du tube étant élargie en forme d'olive.
- Procédé suivant la revendication 14, caractérisé par le fait qu'on scelle par fusion le bord extérieur de l'extrémité (25), élargie en forme d'olive, du tube (24) emmanché sur l'entrée de courant (23), à la paroi intérieure du tube extérieur cylindrique creux (17).
- Procédé suivant la revendication 15, caractérisé par le fait qu'on balaye plusieurs fois par de l'argon, par l'intermédiaire de l'espace de décharge (2), l'espace présent entre le tube extérieur cylindrique creux (17) et le corps de remplissage, et qu'ensuite on y établit le vide.
- Procédé suivant la revendication 16, caractérisé par le fait qu'on scelle par fusion, d'une manière étanche au gaz, les feuilles d'étanchéité (11 à 16, 27) entre le tube extérieur cylindrique creux (17) et le corps de remplissage.
- Procédé suivant la revendication 14, caractérisé par le fait que lors de l'opération de scellement par fusion des feuilles d'étanchéité (11 à 16, 27), on produit une dépression de 20 mbar d'argon dans l'espace présent entre le tube extérieur cylindrique creux (17) et le corps de remplissage.
- Procédé suivant la revendication 18, caractérisé par le fait qu'après l'opération de scellement par fusion, on sectionne le tube extérieur (17) au niveau de l'extrémité libre de l'entrée de courant (23) et on retire du col (3,4) de l'ampoule la partie sectionnée comportant le tube (24) scellé par fusion, qui est emmanché sur l'entrée de courant (23).
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