HU194441B

HU194441B - High-pressure gas-discharge lamp with improved electrode

Info

Publication number: HU194441B
Application number: HU862902A
Authority: HU
Inventors: Kinderen Wilhelmus C Der
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1986-07-14
Publication date: 1988-01-28
Also published as: DE3671129D1; HU193407B; EP0209200B1; US4847534A; CN86105832A; JPH088088B2; HUT42202A; CN1005599B; JPS6220235A; DE3668095D1; HUT41157A; EP0209200A1

Description

A találmány tárgya nagynyomású gázkisülő lámpa, amelynek vákuumtömören lezárt, átlátszó búrája van, éa a burának ionizálható gáztöltése, és abba benyúló elektródái vannak, az elektródák a búra falán kinyúló áramot vezető vezetékekhez csatlakoznak, az elektródák mindegyike egy főleg wolframból levő rúdból áll, amelynek a búra belseje felé nyúló csúcsának közelében főleg wolframból levő huzalból tekercs van, amely tekercsnek első menetrétege a rúdon van, és ezen menetréteg felett második menetréteg van, az első menetréteg egyik menetének nagyobb menetemelkedése van, amely legalább az első menetréteg huzala átmérőjének és a második menetréteg huzala átmérőjének összege, a tekercs a rúdon rögzítve van, és a tekercs végeinek végfelületei vannak.

Ilyen lámpa ismeretes a 3.170.081 számú US szabadalmi leírásból.

Egy elektróda rúdja körüli tekercselésnek csupán az a feladata, hogy az elektróda mentén megfelelő hőeloszlást hozzon létre, vagy hogy tartsa az elektronemittáló anyagot.

A tekercselésnek a rúdon való rögzítésére többnyire szükség van, például az egyik menetnek meleg állapotban történő deformálásával az szorosan kapcsolódik a rúd körül, vagy olymódon, hogy a tekercset a rúdhoz hegesztjük.

Az említett 3.170.081 számú US szabadalmi leírás szerint az első menetréteg egy olyan alkatrész, amely a rúdra kis játékkal felcsúsztatható, és azon rögzítve van; míg a második menetréteg egy különálló alkatrész, amelyet az első réteg fölé csúsztatnak. Annak érdekében, hogy, a második menetréteget az első menetrétegen rögzítsék, az első menetrétegnek van egy kiugró huzalrésze az elektróda rúdjának csúcsától távolabbi végén, és a második menetrétegnek a megfelelő végén van egy olyan huzalrésze, amely a rúd felé van hajlítva. Ez az elektróda-kialakítás az elektródáknak - és ezzel együtt a lámpáknak — a gyártását megnehezíti.

A találmány elé célul tűztük ki egy a már említett típusú nagynyomású gázkisülő lámpának a kidolgozását, amelynek az elektródái egyszerű kialakításúak, azok könnyen gyárthatók, és a tekercs biztosan rögzítve van a rúdon.

A kitűzött célt a bevezetőben körülirt lámpával a találmány szerint úgy értük el, hogy a második menetréteg menetei legalább kétszer körülveszik az első menetréteg nagyobb menetemelkedésű menetét, és azzal ugyanennyi érintkezési helyet alkotnak, és az elektróda rúdjához legalább az érintkezési helyekkel lényegében átellenes oldalon szorosan rögzítve vannak. Ellentétben a már említett 3.170.081 számú US szabadalmi leírás szerinti megoldás elektródáival, amelyet különálló alkatrészekből szeréinek össze, a találmány szerinti lámpa elektródái úgy állíthatók elő, hogy a tekercset közvetlenül az elektróda rúdján, mint tekercsmagon készítjük el. Az elektródák gyártása során ilymódon a szerelési művelet elhagyható, ami különösen előnyös akkor, ha az elektródák, a rudak és a tekercsek kicsik, és ilymódon sérülékenyek. Ezen túlmenően a tekercs rögzítéséhez szükséges művelet elhagyható. Ugyanakkor az elektróda tekercse biztosan rögzítve van.

A tekercsnek az elektróda rúdján történő rögzítését a következőkben ismertetjük.

~ Amikor egy huzalt egy tüskére (rúdra) feltekercselünk, akkor ennek a huzalnak a menetei Igyekeznek nagyobb átmérőt felvenni. Abban az esetben, hogyha a tüske hengeres, akkor ez a nagyobb menetátmérő úgy áll elő, hogy a huzal a tüske mentén érintő irányban el tud csúszni. Ugyanez fennáll a második menetrétegnél is, amely az első menetréteg fölé van helyezve, abban az esetben, hogyha a második menetréteg ugyanabban az értelemben van tekercselve az első menetréteg fölé. Abban az esetben is, amikor a tüske, vagyis a rúd, amelyre az első menetréteget feltekercseljük, az első menetréteggel együtt hengeres keresztmetszetű. Ha a második menetréteg a tüskére ellentétes értelemben van feltekercselve, akkor az nem tökéletesen köralakú, mivel az első menetréteg menetei minden esetben az első menetréteg menetein egy ugrást jelentenek. Ennek a tüskének a „körhagyása” azonban nagyon kismértékű. A körtől való eltérés mértéke a huzal átmérőjének csak törtrésze, míg a „tüske” átmérője viszonylag nagy, vagyis egyenlő a rúd átmérőjének és a rátekercselt huzal átmérője kétszeresének összegével. Ennek a kismértékű körhagvásnak a következtében a huzal ebben az esetben is el tud mozogni érintőlegesen, aminek következtében a menetek nagyobb átmérőt igyekeznek felvenni, és a rétegek nem kapcsolódnak egymáshoz.

A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapszik, hogyha egy huzalt egy rúdra „nagy” menetemelkedéssel tekercselünk, akkor a rúd és a huzal együttesen nagyobb körhagyást hoz létre azon a részen, amelyen a nagy menetemelkedésű menet van. A rúd és a huzal keresztmetszetének a bevonása elkerülhető. Egy további menetréteg egyik menete, amely az említett rúd és azon levő menet bevonataként van feltekerve, az említett részen lényegében nem tud érintőlegesen mozogni, és így nem tud fellazulni. A rúdon levő tekercs a rúdhoz rögzítve van, ha a második menetrétegnek legalább egy része nem tud fellazulni annak a ténynek a következtében, hogy ez a rész olyan két rész között helyezkedik el, amelyen a második menetréteg van megfogva, mivel így egy érintő irányú mozgás nem lehetséges.

Ezt a felismerést alkalmazták a bevezetőben említett lámpa esetén is, amelyet a találmány szerint az jellemez, hogy az első menetréteg és a második menetréteg egybefüggő, és a második menetréteg menetei legalább egyszer körülveszik az első menetréteg nagyobb menetemelkedésű menetét, miközben azzal ugyanennyi érintkezési helyet alkotnak, és az elektróda rúdjához legalább az érintkezési helyekkel lényegében átellenes oldalon szorosan rögzítve vannak.

Ennél a kiviteli alaknál is a második menetrétegnek legalább egy része két olyan rész között helyezkedik el, amelyen a második menetréteg meg van fogva. Az első rész az, amelynél az első menetréteg menetei átmennek a második menetréteg meneteibe. A második rész pedig az, amelynél a második menetréteg körülveszi az első menetréteg nagy menetemelkedésű menetét.

Egy előnyös kiviteli alak szerint az első menetrétegnek egy olyan nagymenetemelkedésű menete van, hogy azt a második menetréteg két egymás melletti menete körülveszi. A „menetemelkedés” kifejezés alatt azt értjük, hogyha az első menetréteget úgy készítjük el, hogy annak menetemelkedése egyenlő a huzal átmérőjével, akkor a szomszédos menetek oldalukkal egymással érintkeznek.

Az elektróda, és ezzel együtt a nagynyomású gázkisülő lámpa még egyszerűbben gyártható abban az esetben, ha az elektróda rúd tekercselése huzalának

194 441 végén szakított felület van. Ilyen szakított felületet úgy kaphatunk, hogy a tekercselési művelet elvégzése után a fennmaradó huzalrészt, amelyet már nem tekercseltünk fel, a tekercsről szakítással választjuk le. Ekkor a huzal azon a részén szakad el, amely már nem érintkezik az elektródával.

A szakított felületeknek jellegzetes formájuk van, amit szakember könnyen felismerhet. Azoknak durva a felületük, amely az érdesség következtében tompa. Ezen túlmenően azon nem található karcolás, mint például hornyok vagy sorja, amilyeneket szerszámok, például csípőszerszám, vágószerszám vagy köszörű hagy vissza, amelyeket a felület a leválasztási felületen hoz létre.

A szakításkor a huzalra egy erőt gyakorolunk, amely a huzalban egy maradó alakváltozást hoz létre. A huzal átmérője jelentősen lecsökken a szakítási felület közelében. Az a mérték, amellyel a huzal átmérője a szakítási felület közelében kisebb, mint a huzal más részein, nagyobb, hogyha a huzalt a tekercselés előtt magasabb hőmérsékleten, például 800 850 °C tartományban kilágyítottuk. A maradó alakváltozásnak egy további következménye az, hogy a huzal követi a „tüske” felületét, amely körül azt feltekercseltük, legalább a szakítási felületig, és így a huzal nem nyúlik, vagy lényegében nem nyúlik túl a tekercselés burkolóvonalán.

Miután az elektróda rúd körüli tekercset elkészítettük, a huzal kezdeti része szorítással van rögzítve. Amikor a tekercselést befejeztük, akkor a kezdeti részt a már említett módon szakítással leválasztjuk a tekercsről.

Egy olyan elektródának, amelynek tekercselőhuzala szakított végfelületű az az előnye, hogy egyszerűen gyártható, nem szükségesek hozzá vágó-, csípővagy köszörülőszerszámok, amely szerszámok alkalmazásával gyakorlatilag minden esetben sorja keletkezik. Ezen túlmenően, ezekkel a szerszámokkal az elektróda nem közelíthető meg szorosan, különösen abban az esetben, ha a tekercselés nem szabad, hogy megsérüljön; így ilyen esetekben a vágás, csípés, köszörülés által létrehozott tekercsvégek túlnyúlnak a tek- rcselés burkolóvonalán, ez hátrányos lehet, mivel az elektóda ebben az esetben nem tud keresztülbújni a kisülőcső kis nyílásán, és — különösen olyan esetben, ha a tekercsvég az elektródacsúcs közelébe esik - fennáll annak a veszélye, hogy az ívkisülés a huzalvégen jön létre.

A találmány szerinti lámpa lehet egy nagynyomású nátrium kisülő lámpa, amelynek kerámia burája van, például (polikristályos) alumínium-oxid vagy (monoKristályos) zafír, vagy lehet egy nagynyomású higanygőz kisülő lámpa, amely fémhalogént tartalmazhat, és amelynek lámpabúrája kerámiából vagy kvarcüvegből van.

A találmány szerinti lámpa kiviteli alakjait a mellékelt rajzok segítségével az alábbiakban ismertetjük, ahol az

1. ábra egy nagynyomású nátrium kisülő lámpa részben kitört oldalnézete, vázlatosan jelölt elektródákkal, a

2. ábra egy nagynyomású higanygőz kisülő lámpa hosszmetszetét mutatja, vázlatosan feltüntetve az elektródákat, a

3. ábra egy elektródát mutat gyártás közben, oldalnézetben, a

4. ábra egy a 3. ábrán látható elektróda oldalnézete kész állapotban, az

5. és 6. ábra vázlatosan mutatja a 4. ábra V-V és VI-VI vonalak mentén vett nézetet, és végül a

7. ábra az elektróda egy további kiviteli alakjának oldalnézetét mutatja.

Az 1. ábrán bemutatott nagynyomású nátrium kisülő lámpának átlátszó 1 búrája van, amely főleg alumínium-oxidból van, amely vákuumtömören le van zárva, és nátriumot, higanyt és xenont tartalmazó, ionizálható töltéssel rendelkezik. Az 1 burában 2 elektródák vannak, amelyek árambevezető 3 vezetékekhez vannak csatlakoztatva, amely 3 vezetékek az l búra falán a külső térbe kinyúlnak. A 2 elektródák mindegyikének van egy lényegében wolframból álló 4 rúdja, amelynek az 1 búra belseje felé nyúló 5 csúcsa közelében egy főleg wolframból álló 6 tekercs van. A 6 tekercsnek első menetrétege van, amelynek egy részén nagy menetemelkedésű rész van, amely menetemelkedés az első menetréteg huzala átmérőjének és egy második menetréteg huzala átmérőjének az összege, amely második menetréteg az első menetréteget körülveszi. A 6 tekercs a 4 rúdon rögzítve van. A 2 elektródákat részletesebben a 3-6. ábrák kapcsán ismertetjük részletesebben, majd a 7. ábrán egy lehetséges változatot mutatunk be. A lámpa 1 búrája egy külső burában van elhelyezve, amely vákuumtömören le van zárva, és egy 8 fejjel rendelkezik.

A 2. ábrán látható nagynyomású higanygőz kisülő lámpának kvarcüvegből levő 11 búrája van, amely vákuumtömören le van zárva, és argont, higanyt, nátrium-, szkandium- és tallium-jodidot tartalmazó, ionizálható töltéssel rendelkezik. A 12 elektródák áramot bevezető 13a, 13.b vezetékekhez vannak csatlakoztatva, amelyek keresztülnyúlnak a 11 búrán. A 12 elektródáknak főleg wolframból levő elektróda 14 rúdja van, amelyeknek a 11 búra belseje felé nyúló végének részén lényegében wolframból levő 16 tekercse van. A 16 tekercs egy első menetrétegből áll, amelynek egy részén nagy menetemelkedésű menet van. Ez a menetemelkedés legalább az első menetréteg huzala átmérőjének és a 14 rúd körül levő második menetréteg huzala átmérőjének az összege, amely második menetréteg az első menetréteget körülveszi. A 16 tekercs a 14 rúdon rögzítve van. A 12 elektródákat részletesebben a 3—6. ábrák kapcsán ismertetjük, míg a 7. ábra egy lehetséges kiviteli vázlatot ismertet.

A 3—4. ábrákon a lényegében wolframból álló 24 elektródarúdnak a búra belsejébe benyúló 25 csúcsának részén főleg wolframból levő 26 tekercs van. Az elektróda 24 rúd közvetlenül körül van véve egy első 27 menetréteggel, amelynek az elektróda 24 rúd 25 csúcsánál levő utolsó menete átmegy a második 28 menetréteg első menetébe, amely második 28 menetréteg az első 27 menetréteget körülveszi. Ennek eredményeképpen az első 27 menetréteg a második 28 menetréteggel egybefüggően van kialakítva.

Az első 27 menetrétegnek van egy nagy menetemelkedésű 29 menete, amely menetemelkedés legalább kétszerese a huzal átmérőjének. A rajzon a 29 menetnek az emelkedése mintegy négyszerese a huzal átmérőjének. A második 28 menetréteg legalább egyszer körülveszi, az ábrán láthatóan kétszer a nagy menetemelkedésű 29 menetet, miközben ugyanennyi számú érintkezési helyet hoz létre, amely érintkezési helyeket a rajzon a 30 keresztekkel jelöltül.. A második 28 menetréteg szorosan kapcsolódik az elektróda 24 rúdhoz, lényegében az érintkezési helyekkel átellenes oldalon.

A 26 tekercs gyártása során annak 31 kezdete rög-31

194.441 zitve van. Miután a 26 tekercset elkészítettük, a 31 kezdetét leválasztottuk, a bemutatott kiviteli alaknál leszakitoltuk. A fennmaradó, nem tekercselt 32 huzalrészl szintén leszakítottuk,

Annak a ténynek a következtében, hogy az első 27 menetréteg és a második 28 menetréteg egymásba átmegy, a 25 csúcs részén, valamint annak a ténynek a következtében, hogy a második 28 menetréteg a nagy menetemelkedésű 29 menetet körülveszi, a 26 tekercs nem tud fellazulni, és az biztosan rögzítve van az elektróda 24 rúdon. Megjegyzendő, hogy a bemutatott kiviteli alaknál a 26 tekercset szintén rögzíteni kellett volna az elektróda 24 rúdhoz, ha az első 27 menetréteget nem egybefüggően készítettük volna el a második 28 menetréteggel. Annak a ténynek a következtében, hogy a második 28 menetréteg valójában kétszer veszi körül az első 27 menetréteg nagy menetemelkedésű 29 menetét, a rögzítés már a 30 keresztekkel jelzett érintkezési pontokon létrejön. Az 5. és

6. ábrákon látható vázlatos metszeteknél jól látható a nagyméretű körhagyás a második 38 menetréteg azon meneteinél, amelyek körülveszik a nagy menetemelkedésű 29 menetet. Az 5. ábrán látható a 33 szakított felület, valamint a 26 tekercs 33 szakított felületének közelében levő 35 huzalvég átmérőjének csökkenése, amely 33 szakított felületet a 31 kezdetnek a 26 tekercsről való leválasztása során hoztuk létre (3. ábra). Hasonlóképpen, a 6. ábrán látható a 36 végnél lévő 34 szakított felület, amely a fennmaradó, fel nem tekercselt 32 huzalrésznek a leszakításakor alakult ki.

A 7. ábrán a főleg wolframból levő 46 tekercs a főleg wolframból Jevő 44 rúdra van feltekercselve, amelynek 45 csúcsa közelében első 47 menetréteg, és egy különálló második 48 menetréteg van. Az első 47 menetréteg 55 huzalvégén 53 szakított felület látható. Az első 47 menetrétegnek két nagy menetemelkedésű menete van, amely menetemelkedés egyenlő az első 47 menetréteg huzala átmérőjének és a második 48 menetréteg huzala átmérőjének összegével. Ezek a menetek a 7. ábrán közvetlenül nem láthatók. Azokat az érintkezési helyeket, amelyek a második 48 menetréteg menetei és a nagy menetemelkedésű menetek között létrejönnek, az ábrán az 50 keresztekkel vannak jelölve. A második 48 menetréteg 56 menetei szorosan kapcsolódnak a 44 rúdhoz, lényegében az érintkezési helyekkel átellenes oldalon. Azon részek között, amelyen a második 48 menetréteg körülveszi az első 47 menetréteg nagy menetemelkedésű menetét, a 46 tekercs a 44 rúdhoz rögzítve van.

Egy a 2. ábrán bemutatott típusú, 30 W-os fémhalogén lámpában a 4. ábra szerinti elektródokat alkalmaztuk. A rúdnak 140 pm átmérője volt, és a rúdra feltekercseit huzalnak az átmérője 50 pm volt, a tekercselés hossza mintegy 1 mm volt. A huzal és a rúd wolframból volt, amely 1,5 tömeg%-ban ThO₂-t tartalmazott. A tekercs gyártása során a huzalra 0,6 N húzóerőt gyakoroltunk. Tekercselés előtt a huzalt felhevítettük 800 850 C tartományba. A huzal kezdete és a fel nem tekercselt, fennmaradó részt a tekercsről leszakítottuk, amelynek során 5 N erővel húztuk meg. A szakított felület közelében a huzal átmérője lecsökkent.

Azt találtuk, hogy az elektróda rúdja köré felvitt tekercs nagyon biztosan rögzítve volt. Úgy véltük, hogy legalább 7 N erő szükséges ahhoz, hogy a tekercset a rúdról lehúzzuk, a találmány szerinti lámpában a tekercset nem tudtuk az elektróda rúdjáról 30 N erővel lehúzni. Ez a helyzet nem változott azután, hogy az elektródákat vákuumban 2500 °C hőmérsékletre a tisztítás céljából felhevítettük.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Javított elektródával ellátott nagynyomású gázkisülő lámpa, amelynek vákuumtömören lezárt, átlátszó bórája van, a burának ionizálható gáztöltése és abba benyúló elektródái vannak, az elektródák a búra falán kinyúló áramot bevezető vezetékekhez csatlakoznak, az elektródák mindegyike wolframból levő rúdból áll, amelynek a búra belseje felé nyúló csúcsának közelében wolfram huzalból tekercs van, amely tekercsnek első menetrétege a rúdon van, és ezen menetréteg fölött második menetréteg van, az első menetréteg egyik menetének nagyobb menetemelkedése van, amely legalább az első menetréteg huzala átmérőjének és a második menetréteg huzala átmérőjének összege, a tekercs a rúdon rögzítve van, és a tekercs végeinek végfelületei vannak, azzal jellemezve, hogy a második menetréteg (48) menetei (56) legalább kétszer körülveszik az első menetréteg (47) nagyobb menetemelkedésű menetét, és azzal ugyanennyi érintkezési helyet alkotnak, és az elektróda rúdjához (44) legalább az érintkezési helyekkel átellenes oldalon szorosan rögzítve vannak.
2. Az 1. igénypont szerinti nagynyomású gázkisülő lámpa, azzal jellemezve, hogy az első menetrétegnek (47) egy olyan nagy menetemelkedésű menete van, hogy azt a második menetréteg (48) két menete (56) körülveszi.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti nagynyomású gázkisülő lámpa, azzal jellemezve, hogy legalább a második menetréteg (48) huzalának végén a végfelület szakított felület.
4. Javított elektródával ellátott nagynyomású gázkisülő lámpa, amelynek vákuumtömören lezárt, átlátszó burája van, a burának ionizálható gáztöltése, és abba benyúló elektródái vannak, az elektródák a búra falán kinyúló áramot bevezető vezetékekhez csatlakoznak, az elektródák mindegyike wolframból levő rúdból áll, amelynek a búra belseje felé nyúló csúcsának közelében wolfram huzalból tekercs van, amely tekercsnek első menetrétege a rúdon van, és ezen menetréteg fölött második menetréteg van, az első menetréteg egyik menetének nagyobb menetemelkedése van, és ezen menetréteg fölött második menetréteg van, az első' menetréteg egyik menetének nagyobb menetemelkedése van, amely legalább az első menetréteg huzala átmérőjének összege, a tekercs a rúdon rögzítve van, és a tekercs végeinek végfelüietei vannak, azzal jellemezve, hogy az első menetréteg (27) a második menetréteggel (28) egybefüggően van kialakítva, és a második menetréteg (28) menetei legalább egyszer körülveszik az első menetréteg (27) nagyobb menetemelkedésű menetét (29), és azzal ugyanennyi érintkezési helyet alkotnak, és az elektróda rúdjához (24) legalább az érintkezési helyekkel átellenes oldalon szorosan rögzítve vannak.

4.

194.441
5. A 4. igénypont szerinti nagynyomású gázkisülő lámpa, azzal jellemezve, hogy az első menetrétegnek (27) egy olyan nagy menetemelkedésű menete (29) van, hogy azt a második menetréieg (28) 5 két menete körülveszi.
6. A 4. Igénypont vagy 5. igénypont szerinti nagynyomású gázkisülő lámpa, azzal jellemezv e, hogy legalább a második menetréteg (28) huzalának végén (36) a végfelület szakított felület (34).