HU207174B - High pressure discharge lamp with a getter appliance increasing life - Google Patents

Description

A találmány tárgya nagynyomású kisülőlámpa, melynek kisülőcsöve, külső burája, áramvezető és tartó szerelvénye, továbbá getterszerelvénye van, a külső bura és a kisülőcső között vákuumtér és a vákuum fenntartására a vákuumtérben gettertükör van.

Korábban, mint az az EP 0 165 587 lajstromszámú szabadalmi bejelentésből is megismerhető, a kisülőlámpákban a kisülőcső és a külső bura közötti teret semleges gázzal töltötték meg, főleg azért, hogy megakadályozzák a kisülőcső fémszerelvényeinek oxidációját, A semleges töltőgáznak további előnye volt, hogy a külső burában megnövelte az átütési feszültséget, mely megakadályozta a kisülőcső fémszerelvényei között az ívkisülést. A töltőgáz konvekciós áramai által okozott nem kívánt hőveszteség azonban jelentősen csökkenti a lámpa hatásfokát.

Ez volt az oka annak, hogy a további fejlődés folyamán a külső burából a levegőt kiszivattyúzták, majd a bura szívócsövének lezárása után getterezéssel a maradékgázokat is lekötötték úgy, hogy a burában a nyomás kisebb legyen 1 mPa-nál. (Lásd: Debreczeni és mások: Fényforrások, Budapest, 1985, p: 153). Ezt a nyomást a lámpa teljes - több ezer vagy több tízezer órás - élettartama alatt is fenn kell tartani.

A külső burába beépített getteranyagnak egyaránt el kell látnia a szivattyúzás után visszamaradt gázok, valamint a lámpa működése folyamán felszabaduló, illetve a kisülőtérből kijutó gázok megkötését.

A kisülőlámpa működése során különböző mechanizmusok révén főleg hidrogén és oxigén szabadul fel, ezért olyan gettert célszerű alkalmazni, mely mindkét gáz megkötésére alkalmas. Az elektronikában széles körben használt báriumfilm getter nagymértékben reakcióképes, gyorsan megköt és permanensen kötve tart nagy mennyiségű gáznemű szennyeződést. A nagynyomású kisülőlámpák esetében azonban a hidrogén megkötését nem elég hatásosan végzi, mivel a kisülőcső által kisugárzott hő felmelegíti a báriumfilmet (SAES getterkatalógus 1982, p:28). Ezért többnyire kombináltan alkalmaznak párologtatott és fém gettereket, melyeknek nemcsak a szivattyúzás utáni maradékgázok megkötése a feladata, hanem a lámpa működése során esetleg felszabadulóké is.

így a hidrogén megkötésére és nyomásának HL² Pa érték alatt tartására az US 3626229 ljsz.-ú szabadalmi leírásban ismertetett megoldás szerint cirkóniumot, titánt vagy cirkónium-titán ötvözetet használnak. Az US 3519864 ljsz.-ű szabadalmi leírás szerint a hidrogén lekötésére BaO₂ gettert alkalmaznak.

A megkívánt vákuumérték fenntartása érdekében legáltalánosabban alkalmazott getter mindazonáltal a külső bura nyakrészének belső felületére felvitt bárium gettertükör. A tükröt képező fémbárium rendszerint BaAl₄ összetételű intermetallikus vegyület formájában beépített getter alapanyag 900-1000 °C-ra történő hevítésével jön létre a buratérben. A felszabaduló elemi bárium az említett hőfoktartományban maradék nélkül, gyorsan elpárologtatható, pl. indukciós hevítéssel.

Ilyen megoldás ismerhető meg pl. a DE 3 346130 szabadalmi iratból, ahol a kisülőedény és a külső bura közötti tér vákuumértékének fenntartására a külső bura belső falának aljára felvitt getterfilm szolgál.

A nagynyomású kisülőlámpák külső burájában levő vákuum minősége jelentős mértékben befolyásolja a kisülőtérben kialakuló szennyezések koncentrációját, a külső bura átütési szilárdságát, és ezeken keresztül a lámpa gyújtóképességét és élettertamát. A lámpa élettartama és hatásfoka szempontjából tehát egyaránt fontos a kisülőcsövet körülvevő vákuumtér, mivel szenynyező gázok diffúzió útján bejutva a kisülőcsöbe, szennyezik a belső kisülőteret is. A külső burában alkalmazott tartószerelvények és áramvezetők fémanyagai jól megkötik az oxigént, így oxigén jelenléte ezek gyors oxidációjához vezet. A hidrogén bediffundál a kisülőtérbe és befolyásolja a lámpa gyújtását és üzem közbeni paramétereit.

A találmány célkitűzése, hogy megoldást találjunk arra az eddig megoldatlan problémára, hogy a nagynyomású kisülőlámpák külső burájában a vákuum leromlását előidéző, a lámpa működése során felszabaduló két gáztípust, az oxigént és a hidrogént egyetlen getteranyaggal, második segédgetter bevitele nélkül megkössük, mégpedig az eddigieknél nagyobb eredményességgel.

Mint az elektronikában ismeretes, a báriumfilm nagymértékben reakcióképes, gyorsan megköt és permanensen kötve tart nagy mennyiségű gáznemű szennyeződést. Egyedül a hidrogén hatásos adszorpciója problematikus, ha a báriumfilm magas hőmérsékletű helyen van (SAES getterkatalógus 1982, p:28). Miközben a hidrogén megkötésére a magasabb hőmérséklet (300-400 °C) hátrányos, az oxigén megkötésére éppen a magasabb hőmérséklet az előnyös.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy hidrogénre és oxigénre is optimálisan működő gettertükröt alakíthatunk ki, amennyiben a gettergyürűt a külső burában a találmány szerint helyezzük el és a getterfilmet (báriumfilmet) a találmány szerint alakítjuk ki.

A hidrogén adszorpciós lekötésére a külső bura belső nyakrészére vékony rétegben felvitt nagy kiterjedésű „tükör” a legalkalmasabb, mivel itt a hőmérséklet is alacsonyabb, kb. 120-250 °C között van. Ugyanakkor, az oxigén abszorpciós megkötésére kisebb felületű, vastagabb réteg a célszerű olyan helyen, ahol a hőmérséklet is magasabb, 350-420 °C.

A találmány szerint egyetlen gettergyűrű beépítésével is képesek voltunk a fentiekben vázolt kétféle mechanizmusra alkalmas gettertükröt kialakítani. Ezzel létrehoztuk a hidrogén és oxigén megkötésére egyaránt megfelelő gettertükröt.

A getter tartógyűrű célszerű elhelyezésével a nagynyomású kisülőlámpa külső burájában, kialakítottuk a találmány szerinti nagynyomású kisülőlámpát, melynek kisülőcsöve, külső burája, áramvezető és tartó szerelvénye, továbbá getterszerelvénye van, a külső bura és a kisülőcső között vákuumtér van kialakítva és a vákuum fenntartására a vákuumtérben báriumtükör szolgál.

A találmány szerinti nagynyomású kisülőlámpát az jellemzi, hogy az egyetlen gettertartó az állványszerel2

HU 207 174 Β vényhez van rögzítve oly módon, hogy a gettergyűrű a getteranyag felületével befelé irányítva, az állvány egyik oldalával szemben, a lámpatengely irányával előnyösen 30-45°-os szöget bezárva van elhelyezve.

így a gettertartó (hordozógyűrü) által megszabott irányban az állványba, éspedig annak oldalába ütközik először az indukciós hevítés során a gettergyűrűből felszabaduló fém bárium, és viszonylag vastag rétegben rakódik le az oxigén megkötése szempontjából kedvező magas üzemi hőmérséklettel rendelkező helyre, közvetlenül a kisülőcső alatt elhelyezkedő lapított állvány oldalfelületére.

Az elpárolgó bárium egy kisebb része közvetlenül a külső bura távolabbi nyakrészén csapódik le, illetve másodlagosan a lapított állvány oldaláról verődik a burafalra, más része felületi diffúzió útján húzódik át a hidegebb helyre és ott az alacsonyabb üzemi hőmérsékletnek megfelelő vékony bevonatréteg képződik. Ezáltal biztosítjuk a hidrogén adszorpciójához szükséges nagy aktív getterfelületet.

A találmányi megoldás szemléltetésére leírásunkhoz rajzmellékletet csatolunk, melyen nem korlátozó jelleggel példát mutatunk be a találmány egy lehetséges megvalósítására.

Az 1. ábra külsőburás nagynyomású nátriumgőzlámpa vázlata, melyen látható (1) külső bura, a beleforrasztott (2) állvány, továbbá az (1) külső bura (3) szívócsöve. Az (5) kisülőcsövet az (1) külső burán belül (4) áramvezető tartó rögzíti. Az ábrán jól láthatók a találmányjellemzői, mely szerint egyetlen (6) gettergyűrű a (2) állvány egyik oldalával, az ábra szerint a keskenyebbik oldalával szemben van elhelyezve, miközben a lámpa tengelyével 30-45°-os szöget zár be és a párolgó (7) getteranyag, pl. BaAl₄ intermetallikus vegyület a (6) gettergyűrűben a lámpa belseje, illetve (2) állvány felé fordítva van elhelyezve.

Amennyiben az 1. ábra szerint szerelt (6) gettergyűrűből nagyfrekvenciás melegítéssel a báriumot elpárologtatjuk, akkor a korábbi megoldásokkal szemben, ahol a kifelé fordított gyűrűből a báriumtükröt az (1) külső bura nyakrészére párologtatták, a getteranyag nagyobb részét, mintegy 60 százalékát, a (2) állvány felületére visszük fel. így megvalósul az a célkitűzés, hogy a meleg (2) állványon legalább kétszer olyan vastag báriumtükör alakul ki, mint az (1) külső bura falán. A hidegebb külső burafalon levő vékony bevonat kielégíti a hidrogén megkötésére vonatkozó követelményeket, miközben a (2) állványon és főleg annak keskeny oldalán az elrendezés következtében létrejövő vastag báriumtükör ideálisan alkalmas az oxigén szennyezés abszorpciós megkötésére.

Megemlítjük továbbá, hogy a kisülőlámpa geometriai elrendezése és az ezzel kapcsolatos hőgazdálkodási viszonyok, melyek típusonként változhatnak és függenek a teljesítménytől, adott esetben előnyössé tehetik, hogy (6) gettergyűrűt a (2) állvány keskenyebb vagy szélesebb oldalával szemben helyezzük el. Tapasztalataink szerint a 150 W feletti típusokban előnyösebb, ha a (6) gettergyűrű (2) állvány keskenyebbik oldalával szemben van elhelyezve. így a keskeny oldafelületen kialakul a találmány célkitűzésének megfelelően az előnyös vastag báriumtükör.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Nagynyomású kisülőlámpa élettartamot növelő getterszerelvénnyel, melynek kisülőcsöve áramvezető tartóval állványhoz van erősítve és külső burába van beforrasztva, továbbá áramvezető tartóhoz rögzített gettergyűrűje van, melyből a külső bura falára, illetve az állvány felületére bárium gettertükör van párologtatva a külső bura és a kisülőcső közötti vákuumtér nyomásértékének fenntartására, azzal jellemezve, hogy a gettergyűrű (6) getteranyag (7) felületével a kisülőlámpa tengelye felé van irányítva, az állvány (2) egyik oldalával szemben, a kisülőlámpa tengelyirányával 90°-náI kisebb, előnyösen 30-45°-os szöget bezárva van elhelyezve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kisülőlámpa, azzal jellemezve, hogy a gettergyűrű (6) az állvány (2) keskenyebbik oldalával szemben van elhelyezve.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti kisülőlámpa, azzal jellemezve, hogy a gettergyűrű (6) az állvány (2) szélesebbik oldalával szemben van elhelyezve.