HU196013B

HU196013B - Discharge vessel for high-pressure discharge lamp as well as method for assembling said discharge vessel

Info

Publication number: HU196013B
Application number: HU399586A
Authority: HU
Inventors: Miklos Csapody
Original assignee: Tungsram Reszvenytarsasag
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-08-29
Also published as: HUT44677A

Abstract

Nagynyomású kisülőlámpa, elsősorban nátriumlámpa kisülő edényének egyik végelzárója (2) a kisülocsővel (1) kristílyszerkezetileg egy egységet alkot, míg a kisülőcsövet (1) másik végén azonos anyagú végelzáró (8) zárja le, amely üvegzománc réteggel (9) van a kisülócsővel (1) összeforrasztva, és a kisülőlámpa elektródáit (6, 13) tartó tömör árambevezetők (4, 12) a véglezárókba (2, 8) ugyancsak üvegzománc rétegen (7, 11) át vannak beforrasztva. Nagynyomású kisülőlámpa kisülőedényének összeépítésére alkalmas eljárás során a második árambevezetőt (4) a kisülőcső (1) belsejébe bevezetjük és a kisülőcső (1) színtereit második véglezárójának (2) furatán (3) átdugjuk, abban mechanikus deformációval ideiglenesen rögzítjük, m^jd üvegzománc réteggel (7) hermetikusan beforrasztjuk, majd ezután forrasztjuk bele az első véglezáróba (8) az első áiambevezetőt (12), amelyet ebben a véglezáróban (8)már korábban elhelyeztünk és ahhoz mechanikusan rögzítettünk, és forrasztjuk össze az első véglezárót (8) a kisülőcsővel (1) (1 .ábra)High pressure discharge lamp, mainly sodium lamp one end seal (2) of the discharge vessel with the discharge tube (1) is a unit of crystalline structure, while the discharge tube (1) has the same material at the other end closes with end closure (8) with glass enamel layer (9) is sealed with the discharge tube (1) and the discharge lamp solid current conductors supporting electrodes (6, 13) (4, 12) are also glass enamels in the end closures (2, 8) (7, 11) are soldered. High pressure suitable for assembling a discharge vessel for discharge lamps during the process, the second current conductor (4) is the discharge tube (1) and the fields of the discharge tube (1) inserting the bore (3) of the second end closure (2), temporarily with mechanical deformation sealed with a glass enamel layer (7) hermetically sealed solder and then solder the first an end stopper (8) for the first feeder (12) we have already placed it in this end seal (8) and mechanically fixed thereto and soldered assemble the first end closure (8) with the discharge tube (1) (Figure 1)

Description

A találmány tárgya kisülőedény nagynyomású kisülőlámpához, elsősorban nagynyomású nátriumlámpához, amelynek hengeres áttetsző vagy átlátszó alumíniumoxid kerámia kisülöcsöve, és annak két végét hermetikusan lezáró, elektródokkal kapcsolódó tömör árambevezetőket üvegzománc forrasztáson át rögzítő véglezárói vannak, továbbá a találmány tárgya a fenti kisülőedény összeépítésére alkalmas eljárás, amelynek során árambevezetőt véglezáróban ideiglenesen mechanikusan rögzítünk, a véglezárót a kisülőedénnyel, illetve az áram bevezetővel hermetikusan összeforrasztjuk.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for soldering through a glass enamel soldering device for sealing an electrode-sealed solid-state electrode During this process, the current inlet is temporarily mechanically secured in the end seal, and the end seal is sealed with the discharge vessel or the current inlet.

A nagynyomású nátriumlámpa kisülőedénye nátriumot, liiganyt és nemesgázt tartalmaz. Üzemeléskor a kisülőedényben két elektród között kialakuló ívkisülés által fejlesztett hő hatására a nátrium és a higany egy része gőz fázisba kerül, a maradék pedig ötvözet úgynevezett amalgám alakjában a kisülőedény belső, lezárt terének leghidegebb részén, az úgynevezett hidegponton helyezkedik el folyadékfázisban. A kisülőedény a gyakorlatban általában átmérőjének többszörösét kitevő hosszúságú, nagytisztaságú áttetsző vagy átlátszó alumíniumoxid kerámia cső, amelynek két végén általában egy-egy elektróda helyezkedik el. Az elektródákhoz csatlakozó árambevezető és a különböző alumíniumoxid kerámia alkatrészek közötti hermetikus kötések létrehozására a gyakorlatban általában üvegzománcot használnak. Az alumíniumoxid kerámiacső végeinek lezárására alkalmazott kialakítás és az eljárás alapvetően befolyásolja a nagynyomású nátriumlámpák megbízhatóságát és élettartamát.The discharge vessel of the high pressure sodium lamp contains sodium, gluten and noble gas. During operation, the heat generated by the arc discharge between the two electrodes in the discharge vessel enters a vapor phase, and the remainder, in the form of a so-called amalgam, is located in the liquid phase at the coldest part of the sealed interior of the discharge vessel. In practice, the discharge vessel is generally a high purity translucent or transparent aluminum oxide ceramic tube having a length of several times its diameter, usually with one electrode at each end. In practice, glass enamel is generally used to create a hermetic connection between the current feeder connected to the electrodes and the various alumina ceramic components. The design and the method used to seal the ends of the alumina ceramic tube fundamentally affect the reliability and service life of high pressure sodium lamps.

Szívócső nélküli technológiát alkalmazó véglezárásra mutat példát a DE—OS 3111278. számú találmányi bejelentés. Ennél az ismert kiviteli alaknál a kisülőedény mindkét véglezáró eleme a kisülőcső anyagához hasonló anyagból, nagytisztaságú alumíniumoxid kerámiából van kialakítva, amelyeket az úgynevezett beforrasztási művelet során üvegzománc forrasztással rögzítenek a kisülőcső végeihez. Ugyancsak üvegzománc forrasztással vannak rögzítve az elektródákhoz kapcsolódó árambevezetök a véglezáró kerámia elemekhez. Elektródemissziós anyagként a gyakorlatban kizárólag olyan anyagok kerülnek felhasználásra, például báriumkálciumvolframát, bánumstronciumvolframát, ittriumoxid és származékai amelyek 1600 °C feletti hőmérsékleten erősen párolognak, így az emissziós anyag felvitele után már 1600 °C-nál nagyobb hőmérséklet a választott technológia megvalósításához többé nem alkalmazható. Az említett szabadalmi leírás szerinti kiviteli alaknál a hengersámmetrikus elrendezés következtében a kisülőcső hidegpontja a kisülőcső és az azt lezáró egyik kerámia véglezáró elem csatlakozási vonalának környezetében jön létre, mely legalábbis részben üvegzománccal van fedve. Ez a körülmény a szóban forgó kiviteli alak nyilvánvaló hátránya, ugyanis a kisülőcső üzemelése során a kétvegyértékű fémek oxidjait tartalmazó üvegzománc 700— —800 ’C hőmérsékletű folyékony nátriumamalgámmal kerül érintkezésbe, amely a nagynyomású nátriumlámpa élettartamát elsősorban meghatározó jelenséget, azaz a kisülőlámpa üzemelése alatt megvalósuló nátrium fogyást kedvezőtlenül befolyásolja,An exemplary end closure using suction pipe technology is disclosed in DE-OS 3111278. In this known embodiment, both ends of the discharge vessel are made of a material similar to the discharge material, high purity alumina ceramic, which during the so-called soldering operation is secured to the ends of the discharge vessel by soldering. Also, the current leads connected to the electrodes to the end-sealing ceramic elements are fastened with glass enamel solder. In practice, only materials such as barium calcium tungstate, barium strontium tungsten, yttrium oxide and derivatives that are highly volatile at temperatures above 1600 ° C are used as electrode emission materials, so that after the emission material has been applied, temperatures no longer than 1600 ° C are no longer applicable. In the embodiment of the above-mentioned patent, due to the cylindrical symmetrical arrangement, the cold point of the discharge tube is formed around the connection line between the discharge tube and one of the ceramic end sealing elements, which is at least partially covered with glass enamel. This circumstance is a clear disadvantage of this embodiment, since during operation of the discharge tube, the vitreous enamel containing bivalent metal oxides comes into contact with liquid sodium amalgam at a temperature of 700-800 ° C, which primarily affects the lifetime of the high pressure sodium lamp, i. slows down,

A találmánnyal célunk olyan kisülőedény létrehozása nagynyomású kisülőlámpához, elsősorban nagynyomású nátriumlámpához, valamint olyan eljárás kialakítása a szóban forgó kisülőedény, összeépítésére, amelynél a véglezárások újszerű kialakítása és öszszeszerelése révén megakadályozható a kisülőedény üzemelése során a folyékony fázisú nátriumamalgám és a hermetikus véglezáráshoz alkalmazott üvegzománc érintkezése és ezáltal kedvezően befolyásolható a lámpa élettartama, csökkenthető a nátrium fogyása.It is an object of the present invention to provide a discharge vessel for a high pressure discharge lamp, in particular a high pressure sodium lamp, and to provide a method for preventing discharge of the liquid phase during the operation of the glass vessel the lifespan of the lamp can be positively influenced and sodium consumption reduced.

A kitűzött feladatot nagynyomású kisülőíámpa kisülőedényével ddottuk meg, amelynek hengeres áttetsző vagy átlátszó alumíniumoxid kisülőcsöve és a kisülőcső végét hermetikusan lezáró, elektródával kapcsolódó tömör árambevezetőt átvezető és üvegzománcon át rögzítő véglezárója van.The object is achieved by a discharge vessel of a high-pressure discharge lamp having a cylindrical transparent or transparent alumina discharge tube and an end seal that seals the end of the discharge tube and seals the electrode-connected solid conductor through a glass enamel.

Ezt a kisülőedényt a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a második árambevezető a kisülőedény kisülő csövével kristályszerkezetilegegy egységet alkotó második véglezárójában van üvegzománccal beforrasztva.This discharge vessel was further developed in accordance with the present invention by soldering the second current inlet in the second end seal of the discharge vessel, which is integral with the discharge vessel crystalline structure.

Mivel az árambevezető hagyományos technológiával, üvegzománccal van a kisülőcső színtereit véglezárójába forrasztva, így a kisülőedény összeépítéséhez nincs szükség újabb, költséges és bonyolult gyártástechnológia bevezetésére, isiivel a nátriumlámpa kisülőcsövének tengelyében a hőmérséklet magasabb, mint a csőfalnál, így a kisülőlámpa hidegpontja jói kézbentarthatóan a kisülőcső falánál alakul ki, a kisülőcső azon végénél, amely a kisülőedény termikus tervezése következtében a hidegebb, és amely végnél a véglezáró a kisülőcsővel kristályszerkezetileg egy egységet alkot, és ahol így a folyékony fázisú amalgám nem érintkezik üvegzománccal.Since the current conductor is soldered to the discharge end of the discharge chamber using conventional glass enamel technology, the assembly of the discharge vessel does not require the introduction of a new, costly and complicated manufacturing technology, hence the temperature of is formed at the end of the discharge tube which is colder due to the thermal design of the discharge vessel and at which end the end seal forms a crystalline unit with the discharge tube, whereby the liquid phase amalgam does not come into contact with the glass enamel.

A találmány szerinti kisülőedény egy előnyös kiviteli alakja, ha aszimmetrikus elektródaelrendezés esetén a kisülőcsővel kristályszerkezetileg egy egységet alkotó második véglezáróhoz tartozó elektróda a véglezárótól távolabb, a kisülőcső belsejébe nagyobb mértékben benyulóan van rögzítve.In a preferred embodiment of the discharge vessel of the present invention, in the case of an asymmetrical electrode arrangement, the electrode belonging to the second end seal forming a unit integral with the discharge tube is secured further away from the end seal and extends more inside the discharge tube.

A találmány szerinti kisülőedény további előnyös kiviteli alakja értelmében a kisülőcsövet a beforrasztott véglezáró tartományában hővisszaverő fémbilincs veszi körül. A fenti intézkedések révén a kisülőcső liidegpontjának helye termikusán tervezhető és a hidegpont jól kézbentartható.According to a further preferred embodiment of the discharge vessel according to the invention, the discharge tube is surrounded by a heat-reflecting metal clamp in the sealing region of the solder. With the above measures, the location of the lead point of the discharge tube can be thermally designed and the point of the cool point well controlled.

A kitűzött feladatot továbbá nagynyomású kisülőlámpa kisülőedényének összeépítésére alkalmas eljárással oldottuk meg, amelynek során a kisülőlámpa első áram bevezetőjét első véglezárójába mechanilöisan ideiglenesen rögzítjük, A találmány értelmében a második árambevezetőt a kisülőcső belsejébe bevezetjük olymódon, hogy a kisülőcső zárt végének furatán átdugjuk, abban mechanikus deformációval ideiglenesen rögzítjük, majd hermetikusan beforrasztjuk, és csak ezután forrasztjuk bele a második véglezáróba a másik árambevezetőt, és forrasztjuk össze az első véglezárót a kisülőcsővel.The present invention is further solved by a method of assembling a discharge vessel of a high pressure discharge lamp, wherein the first current inlet of the discharge lamp is mechanically temporarily secured to its first end seal. then sealed and then hermetically sealed and then soldered to the second end seal of the other current lead and soldered to the first end seal of the discharge tube.

A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével (1. ábra) ismertetjük részletesebben, amelyen a kisülőedény példakénti kiviteli alakját tüntettük fel.The invention will now be described in more detail with reference to the drawing (Figure 1), which shows an exemplary embodiment of a discharge vessel.

Nagynyomású nátriumlámpa áttetsző vagy átlátszó alumíniumoxid kerámia 1 kisülőcsövet tartalmaz, melynek egyik vége nyitott, míg másik vége 2 vélezáróként van magából az 1 kisülőcső anyagából és azzal kristályszerkezetileg egy egységet alkotva kialakítva. A 2 véglezáróban központost furat van kiképezve, melynek átmérője akkora, hogy rajta 4 áram-21The high pressure sodium lamp comprises a translucent or transparent aluminum oxide ceramic discharge tube 1, one end of which is open and the other end 2 is formed as a gauze seal of the material of the discharge tube 1 itself and forms a single crystalline structure therewith. The end plug 2 is provided with a central bore having a diameter such that 4 current-21

196,013 bevezető vezethető át szorosan. A nióbiumbál vagy tantálból készült, jelen példában 1% cirkóniumot tartalmazó nióbiumbál kialakított huzal alakú 4 áram bevezető átcsússzon a 2 véglezáró 3 furatán. Éne a célra természetesen más, ismert megoldás, például keresztben felhegesztett huzal is alkalmazható. A 4 árambevezető jelen példában hegesztéssel, de akár keményforrasztással is csatlakozhat a 6 elektróda szárához. A 4 árambevezetőt a 3 furatban szokásos módon 7 üvegzománc réteg rögzíti, ami egyben az 1 kisülőcső hennetikus lezárására is szolgál. Az 1 kisülőcső másik, eredetileg nyitott végében 8 véglezáróként kerámiadugó van beillesztve, és az 1 kisülőcsőhöz 9 üvegzománc rétegen át hozzáforrasztva. A kerámiadugó központos 10 furatában a másik 2 véglezáróhoz hasonló módon 11 üvegzománc réteggel van 12 árambevezető, melynek anyaga 4 árambevezetővel megegyezik, beforrasztva, amely ugyancsak hegesztéssel csatlakozik 13 elektróda szárához. A 12 áram bevezetőn, a kerámiadugó külső oldalán 14 állapítás van kiképezve, a 12 áram bevezető kicsúszásának megakadályozására.196,013 introductions can be passed closely. The niobium ball or tantalum niobium ball containing 1% zirconium in this example is formed by a wire-inlet stream 4 which slides through the bore 3 of the end seal 2. Of course, other known solutions, such as cross-welded wire, can be used for this purpose. The current lead-in 4 in this example can be welded, or even brazed, to the electrode shaft 6. The conductor 4 is secured in the bore 3 in the usual manner by a layer of glass enamel 7 which also serves to seal the discharge tube 1 henetically. At the other initially open end of the discharge tube 1, a ceramic plug is inserted as the end stop 8 and soldered to the discharge tube 1 through a layer of glass enamel 9. In the central bore 10 of the ceramic plug, similarly to the other end cap 2, there is a current lead 12 with a layer of glass enamel 11, the material of which is soldered to the lead 4 of the electrode 13 by soldering. A position 14 is provided on the current inlet 12 on the outside of the ceramic plug to prevent the current inlet 12 from slipping.

A kisülőedény előállítása a következő:The discharge vessel is prepared as follows:

Az alsó 6 elektróda 15 Csúcsát megfogva, az 1 kisülőcső hossza mentén belülről, az 1 kisülőcsővel kristályszerkezetileg is egy egységet képező 2 véglezáró 3 furatán keresztül átvezetjük a 4 áram bevezetőt, amelyet már előzőleg hozzáhegesztettünk a 6 elektróda szárához. Ezután a 4 árambevezetőn kialakítjuk az 5 ellapítást, majd a 4 árambevezető körül a 2 véglezáró homloksíkján elhelyezzük a 7 üvegzománc forrasz kiinduló anyagát, amijeién esetben préselt gyűrű. Ez az anyag kenés utján felvitt szuszpenzió is lehet. Ezután a szerelvényt az 1 kisülőcső 2 véglezáróval ellentétes végén alátámasztva, vákuumban vagy semleges gázatmoszférában az üvegzománc olvadási hőmérséklete fölé,hevítjük, és kialakítjuk a 7 üvegzománc réteget . Lehűlés után a már 2 véglezáró felőli végén beforrasztott végű 1 kisülőcsövet a 2 véglezárón feltámasztva fűthető vákuumterű szivattyúba helyezzük, a nátrium-higany ötvözetet az 1 kisülőcsőbe juttatjuk, és az 1 kisülőcső nyitott végére ráhelyezzük a 8 véglezáró kerámiadugót, melyhez 14 ellapítással korábban már rögzítettük a 12 árambevezetőt, majd az 1 kisülőcső kerámiadugó körüli peremére és a 8 véglezáró kerámiadugó 12 áram bevezető körüli felületére elhelyezzük a 9 és 11 üvegzománc rétegek kiinduló anyagát. Ezután a teret leszivattyúzzuk, a tér 8 véglezáró kerámiadugó körüli részét, meghatározott hőfok-időprogram szerint felfutjuk, miközben a tér 2 véglezáró körüli részét a nátriumamalgám párolgási pontjánál alacsonyabb hőfokon tartjuk, közben a kisülőedény töJtőgázával feltöltjük, majd a hőmérsékletet tovább emelve a 9, 11 üvegzománc anyagot megolvasztjuk. Ezután, szintén meghatározott hőfok-időprogram szerint a teret lehűtjük.Holding the tip 15 of the lower electrode 15, the current inlet 4, previously welded to the shaft of the electrode 6, is passed through the bore 3 of the discharge tube 1 forming an integral unit along the length of the discharge tube. Then flattening 5 is formed on the inlet 4, and then the soldering material of the glass enamel 7 is placed around the inlet 4 on the end face 2 of the end seal, in which case a ring is pressed. This material may also be a lubricated suspension. The assembly is then heated under vacuum or in a neutral gas atmosphere above the melting temperature of the glass enamel by supporting the end opposite the end seal 2 of the discharge tube 1 and forming the glass enamel layer 7. After cooling, the discharge tube 1 soldered to the end seal 2 is placed on the end seal 2 in a heated vacuum pump, the sodium mercury alloy is introduced into the discharge tube 1, and the Starting material 12 and then a layer of glass enamel layers 9 and 11 are placed on the flange of the discharge tube 1 around the ceramic plug and on the surface of the current sealing end of the ceramic plug 8. The space is then pumped, the portion of the space around the end-sealing ceramic stopper 8 is heated according to a predetermined temperature-time program while the area around the end-sealing portion 2 is maintained below the evaporation point of the sodium amalgam while charging the discharge vessel 9 the glass enamel material is melted. The space is then cooled according to a defined temperature-time program.

Az így elkészült kisülőedény 2 véglezáró felőli vége a kisülőedény termikus tervezése következtében ® üzemeltetés közben a kisülőedény legalacsonyabb hőmérsékletű része lesz, és így a folyékony halmazállapotú nátrium-higany ötvözet ott fog elhelyezkedni, és nem érintkezik szabad üvegzománc felülettel.The finished end of the discharge vessel 2 will have the lowest temperature end of the discharge vessel during operation due to the thermal design of the discharge vessel so that the liquid sodium mercury alloy will be located there and will not come into contact with the exposed glass enamel surface.

Mivel a kitűzött cél az, hogy a termikus tervezés <λ következtében a 2 véglezárónál alakuljon ki a hidegpont, ezért ezt több ismert módon is elérhetjük, egy lehetséges megoldásnál a 8 véglezáró felőli végen az 1 kisülócsőre hőreflektáló hilincset kell elhelyezni, de ez a bilincs helyettesíthető egyébb hőreflektáló réteggel, amely kenéssel vagy szórással van az 1 kisülő15 csőre felvíve. Jelen példában az 1 kisülőcső két végén a 6, 13 elektródák elhelyezése aszimmetrikus: A 2 véglezáró felőli végen a 6 elektróda messzebb, mélyebben benyúlik az 1 kisülőcső terébe, mint az 1 kisülőcső túlsó végén elhelyezett 13 elektróda.Since the aim is to achieve a cold point at the end cap 2 as a result of the thermal design <λ, this can be achieved in a number of known ways. In one embodiment, a heat reflective clamp is provided at the end end 8 but can be replaced with another heat reflecting layer applied to the discharge tube 1 by lubrication or spraying. In this example, the electrodes 6, 13 are disposed asymmetrically at the two ends of the discharge tube 1: At the end end 2, the electrode 6 extends farther and deeper into the discharge tube space than the electrode 13 located at the other end of the discharge tube.

Claims

25 1 · Discharge vessel for high pressure discharge lamp, in particular high pressure sodium lamp, having a cylindrical transparent or transparent alumina discharge tube, hermetically sealed at its end, with an electrode-dense solid-state end-gate, characterized in that is soldered in its second end seal (2) through a layer (7) of glass enamel.

Discharge vessel according to Claim 1, characterized in that the electrode (6) for the second end seal (2) which is structurally integral with the discharge tube (1) is located further away from the end seal (2), inside the discharge tube (1).

Discharge vessel according to claim 1, characterized in that the discharge tube (1) is a heat-reflecting metal clamp in the region of the first end stop (8).

_{It takes} around 40 j.

A method of assembling a discharge vessel of a high pressure discharge lamp, in particular a high pressure sodium lamp, wherein the first current inlet of the discharge lamp is mechanically fixed in its first end closure temporarily, characterized in that the second current inlet (4) is inserted into the inserting the color spaces of the discharge tube (1) through the bore (3) of its second end seal (2), temporarily secured therein by mechanical deformation, hermetically sealed with a glass enamel layer (7), and then soldered to the first end seal (8), and soldering the first end seal (8) to the discharge tube (1).