EP1040504A1 - Elektrode für entladungslampen - Google Patents

Elektrode für entladungslampen

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EP1040504A1
EP1040504A1 EP98916837A EP98916837A EP1040504A1 EP 1040504 A1 EP1040504 A1 EP 1040504A1 EP 98916837 A EP98916837 A EP 98916837A EP 98916837 A EP98916837 A EP 98916837A EP 1040504 A1 EP1040504 A1 EP 1040504A1
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electrode
pin
wire
discharge lamps
electrode body
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Thomas Eggers
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Thomas Eggers
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/073—Main electrodes for high-pressure discharge lamps
    • H01J61/0732—Main electrodes for high-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode

Definitions

  • the invention relates to an electrode for discharge lamps with a pin at least partially enclosed by a solid body.
  • Electrodes of the type mentioned at the outset are used in discharge lamps in order to emit or receive electrons in the event of a gas discharge.
  • the electrodes each contain a pin, from the free end of which electrons emerge or enter the pin at this end, the pin in the vicinity of its free end usually being partially enclosed by a heat sink, which is usually a coil wound around the pin Wire is formed.
  • the pen is there Made of a high-melting conductive material, usually tungsten, and can contain additives from thorium, lanthanum, cerium and yttrium.
  • Electrodes in which the heat sink or electrode body is formed from a wire coil often have the disadvantage that the wire coil is connected to the pin with too little strength and thus no robust unit is formed from the electrode body and pin.
  • the object of the invention is to provide an electrode for discharge lamps, in which the electrode body is firmly connected to the pin and forms a robust unit with it.
  • this object is achieved in that the electrode body is formed from a wire coil and is welded to the pin at one or more fixed points by means of laser beams.
  • this object is achieved for an electrode of the type mentioned at the outset in that the electrode body is formed from a wire coil and is welded to the pin at one or more fixed points by means of electron beams.
  • the electrode according to the invention achieves that in addition to the frictional force caused by an elastic pre-tension of the wire winding surrounding the pin A further anchoring of the electrode body on the pin is achieved by directly welding the two components at at least any point at which these components come into contact with one another. This increases the overall strength with which the electrode body is connected to the pin.
  • the action of the laser beam on the pen surface causes the same to deform, which results in a local change in radius or increase in radius. Due to this deformation, the solid body is prevented from sliding over the pin or being pushed over it.
  • At least one end of the wire winding is severed by means of laser beams in order to separate it from the remaining winding wire after the winding process.
  • this end of the wire coil is melted back down to the outer diameter of the wire coil, so that it does not protrude from the wire coil, or at least insignificantly. This creates a wire winding that is homogeneous in its outer dimensions and has optimum properties with regard to effectiveness and durability.
  • Fig.l shows a conventional discharge lamp in a cross-sectional view
  • 2 shows an electrode for discharge lamps according to the prior art, in a side view
  • 3 shows a preferred embodiment of the invention
  • Electrode in a side view.
  • the molybdenum foils 14, 14 ' act as current supply elements within the glass bulb to the electrode pins 13, 13'.
  • 2 shows a side view of a conventional electrode 11, as is used in a discharge bulb 12 according to FIG. 1.
  • the electrode body or heat sink 17 is formed from a wire wound around the electrode 11, the ends 17a and 17b of which are exposed.
  • the wire can, as shown in the figure, be wound in two layers in different directions.
  • the same reference numerals designate the same components as in the electrode shown in FIG. 2.
  • the electrode shown in FIG. 3 has four fixed points 19, 19 ', 19' 'and 19' '', at which the wire winding 17 is spot welded to the electrode pin 18.
  • the number of fixed points 19, 19 ', 19' 'and 19' '' is only an example in the embodiment shown. Both a larger and a smaller number of fixed points are conceivable. In particular if a fixed point is of large volume, it is sufficient in the sense of achieving the object on which the invention is based if only a single fixed point 19 is provided.
  • the ends 17a and 17b of the wire winding 17 are cut by means of laser beams from the wire which is used for winding the winding 17 during the production thereof was used.
  • the ends 17a and 17b of the wire winding 17 are melted back to the respective outer diameter of the wire winding 17 so that, in contrast to the wire ends 17a and 17b of the electrode shown in FIG. 2, they do not protrude through the wire winding 17.

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Description

ELEKTRODE FÜR ENTLADUNGSLAMPEN
Die Erfindung betrifft eine Elektrode für Entladungslampen mit einem mindestens teilweise von einem Festkörper umschlossenen Stift.
Elektroden der eingangs genannten Art werden in Entladungslampen verwendet, um bei einer Gasentladung Elektronen abzugeben oder aufzunehmen. Die Elektroden enthalten jeweils einen Stift, von dessen freiem Ende Elektronen jeweils austreten oder an diesem Ende in den Stift eintreten, wobei der Stift in der Nachbarschaft seines freien Endes in der Regel teilweise von einem Kühlkörper umschlossen ist, der meistens aus einem um den Stift gewickelten Draht gebildet ist. Der Stift ist dabei aus einem hochschmelzenden leitenden Material, üblicherweise Wolfram, hergestellt, und kann Zusätze aus Thorium, Lanthan, Cer und Yttrium enthalten.
Es hat sich gezeigt, daß sowohl das Anbringen eines derartigen, aus einem gewickelten Draht gebildeten Kühlkörper auf dem Stift als auch eine robuste Fixierung des Kühlkörpers an dem Stift nur unter hohem technischen Aufwand zu erreichen ist, wobei die Ergebnisse bezüglich einer festen Fixierung des Kühlkörpers an dem Stift nicht zufriedenstellend sind.
Elektroden, bei denen der Kühlkörper, bzw. Elektrodenkörper aus einem Drahtwickel gebildet ist weisen oft den Nachteil auf, daß der Drahtwickel mit zu geringer Festigkeit mit dem Stift verbunden ist und somit keine robuste Einheit aus Elektrodenkörper und Stift gebildet ist .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektrode für Entladungslampen zu schaffen, bei der der Elektrodenkörper fest mit dem Stift verbunden ist und mit diesem eine robuste Einheit bildet.
Für eine Elektrode der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Elektrodenkörper aus einem Drahtwickel gebildet ist und an einem oder mehr Fixpunkten mittels Laserstrahlen mit dem Stift verschweißt ist. Alternativ wird diese Aufgabe für eine Elektrode der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Elektrodenkörper aus einem Drahtwickel gebildet ist und an einem oder mehr Fixpunkten mittels Elektronenstrahlen mit dem Stift verschweißt ist.
Durch das erfindungswesentliche Merkmal, daß der aus einem Drahtwickel gebildete Elektrodenkörper an einem oder mehr Fixpunkten mittels Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen mit dem Stift verschweißt ist, wird bei der erfindungsgemäßen Elektrode erreicht, daß zusätzlich zu der Reibkraft, die durch eine elastische Vorspannung des den Stift umschließenden Drahtwickels erzielt ist eine weitere Verankerung des Elektrodenkörpers an dem Stift durch direktes Verschweißen der beiden Bauteile an mindestens einer beliebigen Stelle, an der diese Bauteile gegenseitig in Kontakt treten, erreicht wird. Dadurch erhöht sich die Gesamtfestigkeit, mit der der Elektrodenkörper mit dem Stift verbunden ist. Darüberhinaus wird durch die Einwirkung des Laserstrahls auf die Stiftoberfläche eine Deformierung derselben herbeigeführt, die eine lokale Radiusänderung bzw. Radiusvergrößerung zur Folge hat. Aufgrund dieser Deformierung ist der Festkörper verhindert, über den Stift zu rutschen bzw. darüber geschoben zu werden.
Es hat sich dabei gezeigt, daß eine derartige Verbindung aufgrund der mit einem Schweißvorgang entstehenden Sprödigkeit der geschweißten Materialien nur mit Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen zu erzielen ist, da nur über diese Strahlenarten eine ausreichend große Energiemenge pro Zeiteinheit auf die betreffenden Materialien aufbringbar ist, um eine sehr kleinflächige, quasi-punktuelle Schweißstelle zwischen diesen Materialien zu bewirken und gleichzeitig nur eine lokale Versprödung des Stiftmaterials zu erreichen.
Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Bei der erfindungsgemäßen Elektrode ist mindestens ein Ende des Drahtwickels, vorzugsweise das nach außen hin freiliegende Ende des Drahtwickels, mittels Laserstrahlen durchtrennt , um es nach dem WickelVorgang von dem verbleibenden Wickeldraht zu trennen. Auf diese Weise ist es ermöglicht, Drahtwickel für Elektroden besonders schnell und kostengünstig herzustellen. Gemäß bevorzugter Ausfuhrungsformen ist dieses Ende des Drahtwickels dabei bis auf den Außendurchmesser des Drahtwickels zurückgeschmolzen, so daß es nicht oder allenfalls unwesentlich aus dem Drahtwickel hervorsteht. Dadurch ist ein in seinen Außenabmessungen homogener Drahtwickel geschaffen, der optimale Eigenschaften bezüglich Effektivität und Langlebigkeit besitzt.
Die erfindungsgemäße Elektrode wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen: Fig.l eine herkömmliche Entladungslampe in einer Quer- schnittsansicht ; Fig.2 eine Elektrode für Entladungslampen gemäß -dem Stand der Technik, in einer Seitenansicht; Fig.3 eine bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen
Elektrode, in einer Seitenansicht.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Entladungslampe 10 sind zwei Elektroden 11, 11' innerhalb eines Quarzglaskolbens 12 so angeordnet, daß jeweils ein Ende, das auch als Elektrodenstift 13, 13' bezeichnet wird, in dem Glaskolben 12 verschweißt ist. Die Elektroden 11, 11' sind dabei sich gegenüberstehend an entgegengesetzten Enden des Kolbens 12 angeordnet. Die Elektrodenstifte 13, 13' sind über Molybdänfolien 14, 14' mit Molybdänstiften 15, 15' verbunden, die jeweils zum Stromanschluß vorgesehen sind. Die Molybdänfolien 14, 14' wirken dabei als Stromzuführungselemente innerhalb des Glaskolbens zu den Elektrodenstiften 13, 13'. Die Elektroden 11, 11' weisen jeweils ein auch „Tip" genanntes freies Elektrodenende 16, 16' auf, wobei zwischen den Elektrodenenden 16, 16' ein Elektronenaustausch derart stattfindet, daß das jeweils eine Elektrodenende Elektronen emitiert und das jeweils andere Elektrodenende einen Eingang für Elektronen bildet. Die Elektroden 11, 11' sind jeweils im Bereich ihrer Enden 16, 16' von einem Elektrodenkörper bzw. Kühlkörper 17, 17' umschlossen. In Fig. 2 ist eine herkömmliche Elektrode 11, wie sie in einem Entladungskolben 12 gemäß Fig. 1 Verwendung findet, in einer Seitenansicht dargestellt. Der Elektrodenkörper bzw. Kühlkörper 17 ist dabei aus einem um die Elektrode 11 gewickelten Draht gebildet, dessen Enden 17a und 17b freiliegen. Der Draht kann dabei, so wie in der Figur dargestellt, zweilagig in jeweils unterschiedlichen Richtungen gewickelt sein.
Bei der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Elektrode 11 bezeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Bauteile wie bei der in Fig. 2 dargestellten Elektrode. Im Gegensatz zu der in Fig. 2 dargestellten Elektrode weist die in Fig. 3 dargestellte Elektrode vier Fixpunkte 19, 19', 19'' und 19''' auf, an denen der Drahtwickel 17 mit dem Elektrodenstift 18 punktuell verschweißt ist. Die Anzahl der Fixpunkte 19, 19', 19'' und 19''' ist in der dargestellten Ausfuhrungsform nur exemplarisch. So ist sowohl eine größere als auch eine kleinere Anzahl von Fixpunkten denkbar. Insbesondere wenn ein Fixpunkt großvolumig ausgeführt ist, ist es im Sinne der Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ausreichend, wenn nur ein einziger Fixpunkt 19 vorgesehen ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Elektrode sind die Enden 17a und 17b des Drahtwickels 17 bei der Herstellung desselben mittels Laserstrahlen von dem Draht durchtrennt, der für die Wicklung des Wickels 17 herangezogen wurde. Die Enden 17a und 17b des Drahtwickels 17 sind dabei auf den jeweiligen Außendurchmesser des Drahtwickels 17 zurückgeschmolzen, so daß sie im Gegensatz zu den Drahtenden 17a und 17b der in Fig. 2 dargestellten Elektrode nicht über den Drahtwickel 17 hervortreten.
* *** *

Claims

Patentansprüche
1. Elektrode für Entladungslampen mit einem mindestens teilweise von einem Elektrodenkörper umschlossenen Stift, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkörper aus einem Drahtwickel gebildet ist und an einem oder mehr Fixpunkten mittels Laserstrahlen mit dem Stift verschweißt ist.
2. Elektrode für Entladungslampen mit einem mindestens teilweise von einem Elektrodenkörper umschlossenen Stift, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkörper aus einem Drahtwickel gebildet ist und an einem oder mehr Fixpunkten mittels Elektronenstrahlen mit dem Stift verschweißt ist.
3. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende des Drahtwickels mittels Laserstrahlen durchtrennt ist.
4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende des Drahtwickels auf den Außendurchmesser des Drahtwickels zurückgeschmolzen ist.
* *** *
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