NL7809459A

NL7809459A - ELECTRIC LAMP.

Info

Publication number: NL7809459A
Application number: NL7809459A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1980-03-20
Also published as: BE878833A; JPS5543792A

Description

- - ·# PHN 9233 rood/fvd N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN t«r EINDHOVEN.- - · # PHN 9233 red / fvd N.V. PHILIPS 'LIGHT BULBS FACTORS at EINDHOVEN.

"Elektrische lamp""Electric lamp"

De uitvinding heeft betrekking op een elektrische lamp met een glazen lampvat met een kneep, door welke kneep heen een stroomtoevoerdraad van buiten het lampvat naar een binnen het lampvat opgesteld elektrisch 5 element loopt, welke atroomtoevoerdraad aan de buitenzijde van het lampvat omgeven is door een metalen prop, die aan de stroomtoevoerdraad gesmolten is.The invention relates to an electric lamp with a glass lamp vessel with a nip through which a current supply wire runs from outside the lamp vessel to an electric element arranged inside the lamp vessel, which atom supply wire is surrounded on the outside of the lamp vessel by a metal plug fused to the power supply wire.

Een dergelijke lamp is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 1.589*184. De bekende lamp 10 is een gloeilamp, waarbij de stroomtoevoerdraden naar het gloeilichaam worden gevormd door de benen van het gloeilichaam. Om te voorkomen, dat de buiten het lampvat uitstekende einden van de, zeer dunne,stroomtoevoerdraden bij stroomdoorgang, omdat zij aan de lucht blootgesteld 15 zijn, zouden oxyderen en doorbrandeü, zijn ze omhuld met een metalen prop die een smeltpunt heeft liggend tussen 600 en 1500°C.Such a lamp is known from German Offenlegungsschrift 1,589 * 184. The known lamp 10 is an incandescent lamp, in which the current supply wires to the filament are formed by the legs of the filament. In order to prevent the ends of the, very thin, current supply wires protruding outside the lamp envelope from passing through the air, because they are exposed to air, from oxidizing and burning through, they are encased in a metal plug having a melting point between 600 and 1500 ° C.

Bij deze bekende lamp fungeert de metalen prop als een heat-sink en voorts als een middel 20 om de zeer dunne stroomtoevoerdraad mechanisch te ver stevigen. De metalen prop dient niet voor het vakuumdicht afsluiten van het lampvat om de atroomtoevoerdraad. De aanvrage vermeldt, dat, tengevolge van kontraktie van de metalen prop bij het afkoelen na het aanbrengen van de 25 prop, geen hermetische aansluiting van de metalen prop op het glas van het lampvat wordt verkregen.In this known lamp the metal plug functions as a heat sink and further as a means to mechanically strengthen the very thin current supply wire. The metal plug does not serve to seal the lamp vessel around the atom supply wire in a vacuum-tight manner. The application discloses that, due to contraction of the metal plug during cooling after the plug has been applied, no hermetic connection of the metal plug to the glass of the lamp vessel is obtained.

De vakuumdicht© afsluiting van het lampvat rond de stroomtoevoerdraden wordt bij deze bekende lamp verkregen door ©en speciale procesgang bij het 30 knijpen van het lampvat, waarbij de stroomtoevoerdraden 780 9 4 59 4 . 2 PHN 9233 zeer hoog worden verhit. Ondanks aanzienlijke verschillen in thermische uitzettingskoëfficient tussen het metaal van de stroomtoevoerdraad en het glas van het lampvat kan daardoor bij gebruikmaking van zeer dunne stroomtoe- 5 voerdraden een vakuumdichte afsluiting van het lampvat worden verkregen.The vacuum-tight closure of the lamp vessel around the current supply wires is obtained in this known lamp by a special process operation when the lamp vessel is squeezed, the current supply wires being 780 9 4 59 4. 2 PHN 9233 are heated very high. Despite significant differences in thermal expansion coefficient between the metal of the power supply wire and the glass of the lamp vessel, a vacuum-tight closure of the lamp vessel can be obtained by using very thin power supply wires.

Juist tengevolge van de zeer grote verschillen in thermische uitzettingskoëfficient tussen de voor de stroomtoevoerdraden gebruikte metalen, voornamelijk 10 wolfraam en molybdeen, en de voor lampvaten gebruikte glazen, voornamelijk kwartsglas en hardglazen, heeft men in de praktijk ingewikkelde konstrukties moeten toepassen om vakuumdichte afsluitingen te krijgen. Zo worden bij lampen met een kwartsglazen lampvat molybdeenfolies in de 15 kneep opgenomen, aan welke folies een uitwendige en een inwendige stroomgeleider zijn gelast. Deze konstruktie vergt het maken van lasverbindingen, die elk op hun deugdelijkheid gekontroleerd moeten worden en geeft een slap geheel dat het nauwkeurig positioneren van het elektrische 20 element in het lampvat bemoeilijkt, terwijl hij bovendien beperkingen oplegt aan de grootte van de lampstroom. Bij deze konstruktie is het lampvat vakuumdicht afgesloten op de molybdeenfolie, dankzij de ductiliteit van molybdeen en de vorm van de folie, maar rond de uitwendige stroom-25 geleider strekt zich een kapillaire ruimte tot aan de folie uit, via welke zuurstof en vocht de folie kunnen bereiken. Daardoor kan de folie geoxydeerd worden en sprong van de kneep optreden.Precisely because of the very large differences in thermal expansion coefficient between the metals used for the power supply wires, mainly tungsten and molybdenum, and the glasses used for lamp vessels, mainly quartz glass and hard glasses, in practice complicated constructions have to be used to obtain vacuum-tight closures . For example, in lamps with a quartz glass lamp vessel, molybdenum films are incorporated in the nip, to which films an external and an internal current conductor are welded. This construction requires the making of welded connections, each of which must be checked for their reliability, and gives a slack which makes it more difficult to position the electrical element in the lamp vessel accurately, while also imposing limitations on the size of the lamp current. In this construction, the lamp vessel is sealed to the molybdenum foil in a vacuum-tight manner, due to the ductility of molybdenum and the shape of the foil, but around the external current conductor a capillary space extends up to the foil, through which oxygen and moisture the foil can reach. As a result, the foil can be oxidized and the pinch can jump.

Bij gebruik van hardglazen lampvaten worden 30 stroomtoevoerdraden gebruikt, die tevoren van een dunne glazen bekleding zijn voorzien. Deze konstruktie heeft het voordeel van een grote stevigheid, die het nauwkeurig positioneren van het elektrische element in het lampvat mogelijk maakt, doch het aanbrengen van de glazen bekle-35 ding is een dure stap in de vervaardiging van de lampen.When using hard glass lamp vessels, 30 power supply wires are used, which have previously been provided with a thin glass coating. This construction has the advantage of high rigidity, which allows for precise positioning of the electrical element in the lamp vessel, but applying the glass coating is an expensive step in the manufacture of the lamps.

De uitvinding beoogt nu elektrische lampen te verschaffen met een zeer eenvoudige stroomdoorvoer 7809459 ί\ . 3 - * ΡΗΝ 9233 konstruktie.The object of the invention is now to provide electric lamps with a very simple current flow 7809459. 3 - * ΡΗΝ 9233 construction.

In overeenstemming hiermee betreft de uitvinding een elektrische lamp van de in de aanhef omschreven soort die daardoor gekenmerkt is, dat de metalen 5 prop een eerste metaal bevat, gekozen uit de groep be staande uit tin en lood» gemengd met een tweede metaal, gekozen uit de groep bestaande uit titaan, zirkoon, hafnium, niobium, tantaal en vanadium, waarbij de gewichtsverhouding tussen eerste metaal en tweede metaal 100:0,1 tot 10 100:4 is en de metalen prop aan het glas van de kneep aangesmolten ia#Accordingly, the invention relates to an electric lamp of the type described in the preamble, characterized in that the metal plug contains a first metal selected from the group consisting of tin and lead mixed with a second metal selected from the group consisting of titanium, zircon, hafnium, niobium, tantalum and vanadium, the weight ratio between first metal and second metal being 100: 0.1 to 100: 4 and the metal plug fused to the glass of the nip #

In tegenstelling tot de metalen prop van de bekende lamp dicht de metalen prop die bij de lamp volgens de uitvinding wordt toegepast het lampvat rondom de 15 stroomtoevoerdraad hermetisch af. Dit is het geval ondanks de grote verschillen in thermische uitzettingskoëfficient van het glas van de lamp, het metaal van de stroomtoevoerdraad en het metaal van de prop, De hermetische afdichting is te danken aan de ductiliteit van de metalen prop, die 20 ontleend wordt aan het eerste metaal, en aan de goede hechting zowel aan glas als aan metaal, die ontleend wordt aan het tweede metaal. Deze eigenschappen komen optimaal tot uitdrukking bij een gewichtsverhouding van eerste metaal en tweede metaal in de metalen prop van 100:0,5 25 tot 100:1.In contrast to the metal plug of the known lamp, the metal plug used in the lamp according to the invention hermetically seals the lamp vessel around the current supply wire. This is the case despite the large differences in thermal expansion coefficient of the glass of the lamp, the metal of the power supply wire and the metal of the plug. The hermetic seal is due to the ductility of the metal plug, which is derived from the first metal, and good adhesion to both glass and metal, which is derived from the second metal. These properties are best expressed at a weight ratio of first metal and second metal in the metal plug from 100: 0.5 to 100: 1.

De metalen prop van de samenstelling volgens de uitvinding leent zich ervoor het enige afdichtingsmiddel van een lampvat te vormen. Dit .is opmerkelijk, omdat als een lamp gevuld is met een gas met een druk van bijvoor-30 beeld 2,5 bar bij kamertemperatuur, de gasdruk tijdens bedrijf van de lamp oploopt tot circa 10 bar. Anders dan bij de bekende lamp, waarbij de afdichting van het lampvat gerealiseerd wordt op de zeer dunne stroomtoevoergeleider naar het gloeilichaam en de metalen prop geen afdichtende 35 funktie vervult, is men bij de lamp volgens de uitvinding vrij de diameter van de stroomtoevoergeleider te kiezen op basis van andere parameters die voor het goed funktio- 78 0 94 59 f * PHN 9233 -k - neren van de lamp van betekenis zijn.The metal plug of the composition of the invention lends itself to form the sole sealant of a lamp vessel. This is remarkable, because when a lamp is filled with a gas with a pressure of, for example, 2.5 bar at room temperature, the gas pressure during operation of the lamp increases to about 10 bar. In contrast to the known lamp, in which the sealing of the lamp vessel is realized on the very thin current supply conductor to the filament and the metal plug does not fulfill a sealing function, in the lamp according to the invention the diameter of the current supply conductor is freely selectable. based on other parameters that are important for the proper functioning of the lamp 78 0 94 59 f * PHN 9233 -k.

Het smeltpunt van het metaal van de prop bedraagt circa 235°C ττοογ proppen, die uitsluitend tin bevatten als eerste metaal, wordt hoger naarmate 5 de hoeveelheid lood in de prop groter is dan de hoeveel heid tin, tot circa 330°C voor proppen die uitsluitend lood bevatten als eerste metaal.The melting point of the metal of the plug is about 235 ° C. Ττοογ plugs, which only contain tin as the first metal, increases as the amount of lead in the plug exceeds the amount of tin, to about 330 ° C for plugs that contain lead only as the first metal.

Lampen met een werkdruk van circa 1 bar kunnen gebrand worden onder omstandigheden, waarbij de 10 temperatuur van de metalen prop oploopt tot waarden die de smelttemperatuur van het metaal te boven gaan. Naarmate de werkdruk van de lamp hoger is zal men de temperatuur van de metalen prop tijdens bedrijf van de lamp echter lager, beneden het smeltpunt houden. Dit kan 15 gerealiseerd worden door voor een goede warmte-uitwisseling met de omgeving van de lamp, bijvoorbeeld het armatuur, zorg te dragen.Lamps with an operating pressure of about 1 bar can be fired under conditions where the temperature of the metal plug rises to values that exceed the melting temperature of the metal. However, as the lamp operating pressure is higher, the temperature of the metal plug during lamp operation will be kept lower, below the melting point. This can be achieved by ensuring a good heat exchange with the environment of the lamp, for example the luminaire.

Het relatief lage smeltpunt van de metalen proppen vergemakkelijkt de vervaardiging van de lamp. Een 20 geschikte vervaardigingswijze bestaat hierin, dat een lampvat voorzien van ingeknepen stroomtoevoerdraden· en een elektrisch element althans plaatselijk, waar de metalen prop wordt aangebracht, wordt verhit tot boven het smeltpunt van het metaalmengsel, waarna het metaalmengsel, 25 bijvoorbeeld als een draad of een daaruit gevormde schroef-veer, wordt aangebracht. Het lampvat kan gekoeld worden, zodra het metaalmengsel gevloeid heeft en aangesmolten is aan de stroomtoevoerdraad en het glas van de kneep van het lampvat. De metalen van de prop behoeven niet voor 30 het aanbrengen homogeen gemengd te zijn. Men kan bijvoorbeeld een met tin bedekte draad uit lood en titaan gebruiken. Het aanbrengen van de metalen prop vindt, bijvoorbeeld bij 800°C, plaats in een reducerende of neutrale atmosfeer, bijvoorbeeld in stikstof of argon.The relatively low melting point of the metal plugs facilitates the manufacture of the lamp. A suitable manufacturing method consists in that a lamp vessel provided with pinched current supply wires and an electrical element, at least locally, where the metal plug is applied, is heated above the melting point of the metal mixture, after which the metal mixture, for example as a wire or a screw-spring formed therefrom is applied. The lamp vessel can be cooled once the metal mixture has flowed and fused to the power supply wire and the glass of the lamp vessel nip. The metals of the plug need not be homogeneously mixed before application. For example, a tin-coated lead and titanium wire can be used. The metal plug is applied, for example at 800 ° C, in a reducing or neutral atmosphere, for example in nitrogen or argon.

35 In geval de stroomtoevoerdraad, althans ter plaatse van de metalen prop bestaat uit een der tweede metalen (de stroomtoevoerdraad kan bijvoorbeeld een ge- 7809459 ΡΗΝ 9233 * ; _y~ stuiklaste draad zijn, die vanuit de kneep naar binnen bestaat uit wolfraam en vanuit de kneep naar buiten uit niobium), kan het mengeel van de prop in situ worden verkregen door een eerste metaal aan te brengen en te 5 smelten.In case the power supply wire consists, at least at the location of the metal plug, of one of the second metals (the power supply wire may, for example, be a butt-welded wire consisting of tungsten from the nip inwards and from the squeezed out of niobium), the mixing yellow of the plug can be obtained in situ by applying and melting a first metal.

Tot de lampen volgens de uitvinding worden zowel gloeilampen als ontladingslampen gerekend.The lamps according to the invention include both incandescent lamps and discharge lamps.

De metaalprop kan zich op het kopvlak van de kneep bevinden, dat wil zeggen op het dwars op 10 de as van de lamp verlopende deel van het oppervlak van de kneep, waaruit de stroomtoevoergeleider naar buiten treedt. Het is evenwel ook mogelijk om, zoals dat bij de lamp van het eerdergenoemde Duitse Offenlegungsschrift het geval is, in de kneep rondom de stroomtoevoerdraad 15 een op het kopvlak uitmondende holte te vormen en de metalen prop geheel of grotendeels daarin aan te brengen.The metal plug can be located on the end face of the nip, that is to say on the part of the surface of the nip extending transversely to the axis of the lamp, from which the current supply conductor exits. However, it is also possible, as is the case with the lamp of the aforementioned German Offenlegungsschrift, to form a nip at the end face around the current supply wire 15 and to place all or most of the metal plug therein.

Opgemerkt wordt dat in de niet vóórgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 7802796 (PHN 9070) een elektrische lamp beschreven is, waarbij rondom de 20 uitwendige stroomgeleider eenzelfde metalen prop is aange bracht. Bij die lamp bevindt zich in de kneep evenwel een molyb-deenfolie, waarop het glas van de kneepafdichting van het lampvat hermetisch aansluit. Aan de folie is een inwendige en een uitwendige stroomtoevoergeleider gelast, De me-25 talen prop dient bij deze lamp dan ook niet voor het va- kuumdicht afsluiten van het (reeds op de folie vakuumdicht afgesloten) lampvat, doch om de folie te vrijwaren voor oxydatie door oxydatiemiddelen die via het kapillair rondom de uitwendige stroomgeleider tot de molybdeenfolie zouden 30 kunnen doordringen.It is noted that in the non-prepublished Dutch patent application 7802796 (PHN 9070) an electric lamp is described, wherein the same metal plug is arranged around the external current conductor. In the nip there is, however, a molybdenum foil in the nip, to which the glass of the nip seal of the lamp vessel adheres hermetically. An internal and an external current supply conductor are welded to the foil. The metal plug with this lamp therefore does not serve to seal the lamp vessel (already closed on the foil with a vacuum seal), but to protect the foil from oxidation by oxidizing agents which could penetrate to the molybdenum foil through the capillary around the external flow conductor.

Uitvoeringsvormen van lampen volgens de uitvinding worden in de tekening getoond. Daarin toont fig. 1 een hogedrukontladingslamp in vooraanzicht, 35 fig. 2 een perspektivische tekening van een detail van fig. 1, fig. 3 een gloeilamp in aanzicht, 78 0 9 4 59 ΡΗΝ 9233 φ 6 _ fig. 4 een perspektivische tekening van een detail van fig. 3·Embodiments of lamps according to the invention are shown in the drawing. Fig. 1 shows a high-pressure discharge lamp in front view, Fig. 2 shows a perspective drawing of a detail of Fig. 1, Fig. 3 shows an incandescent lamp, 78 0 9 4 59 ΡΗΝ 9233 φ 6 _ Fig. 4 shows a perspective drawing of a detail of fig. 3

In fig. 1 heeft het lampvat 1 twee knepen 2 en 3 waardoorheen stroomtoevoerdraden 4 en 5 5 tot in het lampvat lopen. Op de kopvlakken 6 en 7 van de knepen is rondom de stroomtoevoerdraden 4 en 5 een metalen prop 8 en 9 aangebracht. Deze sluiten samen met de metalen prop 11 rond de stroomtoevoerdraad 10, die als een hulpelektrode fungeert, het lampvat vakuumdicht af. De 10 stroomtoevoerdraden 4 en 5 dragen respektievelijk de elektrodes 12 en 13·In Fig. 1, the lamp vessel 1 has two nips 2 and 3 through which current supply wires 4 and 5 run into the lamp vessel. On the head surfaces 6 and 7 of the nips, a metal plug 8 and 9 is arranged around the current supply wires 4 and 5. Together with the metal plug 11 around the current supply wire 10, which functions as an auxiliary electrode, these seal the lamp vessel in a vacuum-tight manner. The 10 current supply wires 4 and 5 carry the electrodes 12 and 13, respectively

De verwijzingscijfers van fig. 2 komen met die van fig. 1 overeen. Heljfcapillair rond de stroomtoevoerdraad 4 is met 1-4 aangeduid.The reference numerals of FIG. 2 correspond to those of FIG. 1. Helical capillary around the current supply wire 4 is designated 1-4.

15 In fig· 3 heeft het lampvat 21 de knepen 22 en 23 die de stroomtoevoerdraden 24 respektieve-lijk 25 omgeven. In elk der knepen 22 en 23 is een aan de kopvlakken 26 respektievelijk 27 uitmondende konische holte uitgespaard, die met een metalen prop 28 respek-20 tievelijk 29 is gevuld. De proppen zijn zowel aan het glas van de betreffende kneep als aan de betreffende stroomtoevoerdraad gesmolten. In het lampvat is tussen de stroomtoevoerdraden een gloeilichaam 32 uitgespannen, dat tussen zijn einden door steunen 35 en 36 wordt ge-25 centreerd.In Fig. 3, the lamp vessel 21 has the nips 22 and 23 surrounding the current supply wires 24 and 25, respectively. In each of the nips 22 and 23 a conical cavity, which opens onto the end faces 26 and 27 respectively, is recessed and is filled with a metal plug 28 and 29 respectively. The plugs have melted both on the glass of the respective nip and on the respective power supply wire. A filament 32 is stretched in the lamp vessel between the current supply wires and is centered between its ends by supports 35 and 36.

Voorbeeld;Example;

Een kwartsglazen buis voorzien van een pomp-stengel werd aan elk van zijn einden voorzien van een kneep, in elk waarvan een wolfraamstroomtoevoerdraad van 30 800^um diameter werd opgenomen. Tussen de toevoerdraden was een 220 V 1000 ¥ gloeilichaam uitgespannen.A quartz glass tube provided with a pump stem was pinched at each end, each of which received a tungsten current supply wire of 800 µm diameter. A 220 V 1000 ¥ filament was stretched between the supply wires.

Bij het maken van elk der knepen was een holte uitgespaard, die uitmondde aan het kopvlak.When making each of the nips, a cavity was cut out, which opened at the end face.

De lamp werd vertikaal opgesteld en via 35 de pompstengel werd argon ingeleid. De bovenste kneep werd tot op 800°C verwarmd, waarna een draad uit lood 7809459The lamp was arranged vertically and argon was introduced via the pump stem. The top pinch was heated to 800 ° C, then a lead wire 7809459

Claims

The lamp was filled with 2.5 bar argon containing 0.3 vol. # CH2Br2. The lamp was burned as a spotlight lamp both inside and outside a luminaire, the temperature of the metal plug 260 and 150 ° C, respectively.

Analogously, a lamp was manufactured with a metal plug consisting of tin with 2% by weight of titanium. CONCLUSION: y Electric lamp with a glass lamp vessel 15 with a nip, through which nip a power supply wire runs from outside the lamp vessel to an electrical element arranged inside the lamp vessel, which current supply wire is surrounded on the outside of the lamp vessel by a metal plug, which fused to the power supply wire, characterized in that the metal plug contains a first metal selected from the group consisting of tin and lead mixed with a second metal selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, niobium , tantalum and vanadium, the weight ratio between the first metal and second metal being from 100: 0.1 to 100: 4 and the metal plug fused to the glass of the nip. 780 9 4 59