PL180621B1 - Wysokocisnieniowa lampa wyladowcza PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Wysokocisnieniowa lampa wyladowcza, za- opatrzona w zbiornik wyladowczy, który oslania prze- strzen wyladowcza, posiada scianke ceramiczna oraz jest uszczelniony w jednym koncu za pomoca wystajacej zaslepki ceram icznej, która oslania z przeswitem prze- wód doprowadzajacy prad do elektrody umieszczonej w zbiorniku wyladowczym oraz jest polaczona ze wspo- mnianym przewodem doprowadzajacym w sposób gazoszczelny za pomoca wtopionego lacznika cerami- cznego przy koncu oddalonym od przestrzeni wyladow- czej, znamienna tym, ze przynajmniej czesc koncowa wystajacej zaslepki ceramicznej przyle- gajacej od konca oddalonego od przestrzeni wylado- wczej jest nieprzepuszczalna dla swiatla. FIG.1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazkujest wysokociśnieniowa lama wyładowcza, zaopatrzona w zbiornik wyładowczy, który osłania przestrzeń wyładowczą, posiada ściankę ceramiczną oraz jest uszczelniony w jednym końcu za pomocą wystającej zaślepki ceramicznej, która osłania z prześwitem przewód doprowadzający prąd do elektrody umieszczonej w zbiorniku wyładowczym oraz jest połączona ze wspomnianym przewodem doprowadzającym w sposób gazoszczelny, za pomocą wtopionego łącznika ceramicznego przy końcu oddalonym od przestrzeni wyładowczej.

Lampa wspomnianego rodzaju, w postaci wysokociśnieniowej lampy sodowej, jest znana z opisów patentowych GB 2 083 692 i US 4 910 433, oraz w postaci halogenkowej lampy metalicznej z opisu patentowego EP 0 587 238. Inne możliwe konstrukcje są znane, na przykład, z opisu patentowego EP-0 587 238.

Przyjęto, że do wykonania ścianki ceramicznej lub zaślepki używa się jednego z następujących materiałów: monokrystaliczny tlenek metalu (na przykład szafir), jednorodnie spiekany polikrystaliczny tlenek metalu (na przykład Al₂O₂, YaG) oraz polikrystaliczny jednorodnie spiekany azotek metalu (na przykład AłŃ).

Wybrana kontrakcja jest w wysokim stopniu odpowiednia dla lamp o stosunkowo niskiej mocy oraz stosownie do tego małych rozmiarach, w szczególności mająca stosunkowo mały odstęp elektrody. Aby zapobiec nadmiernie wysokim temperaturom na powierzchni wtopionego łącznika ceramicznego podczas działania lampy, uszczelnienie zbiornika wyładowczego skonstruowano jako zaślepkę wystającą, a wtopiony łącznik ceramiczny zrealizowano blisko końca zaślepki wystającej, która nie jest zwrócona do przestrzeni wyładowczej.

180 621

Wtopiony łącznik ceramiczny pomiędzy zaślepką wystającą oraz przewodem doprowadzającym prąd, utworzony jest w piecu, w procesie wypalania. W tym celu zaślepka wystająca oraz przewód doprowadzający prąd sąnagrzewane razem z topioną masą ceramiczną tak, że materiał ceramiczny wtapia się oraz odkształca plastycznie w szczelinie pomiędzy zaślepką wystającą i przewodem doprowadzającym prąd. Zespół jest potem schładzany do temperatury pokojowej i wykonany zostaje łącznik pomiędzy zaślepką wystającą i przewodem doprowadzającym prąd. Jest to tak zwana procedura uszczelniania.

Odległość, na której wtopiony materiał ceramiczny odkształca się plastycznie w szczelinie, określa długość na której rozciąga się gazoszczelny wtopiony łącznik ceramiczny. Długość wtopionego łącznika ceramicznego ma istotne znaczenie dla realizacji lamp o dobrej jakości. Jeśli dana długość jest mniejsza od 1 mm, powstaje stosunkowo słabe połączenie mechaniczne, z poważnym ryzykiem przedwczesnego uszkodzenia lampy.

Jeśli dana długość jest stosunkowo duża, obszar powierzchni wtopionego łącznika ceramicznego znajdującego się naprzeciw powierzchni wyładowczej osiąga znacznie wyższą temperaturę podczas działania lampy, co jest niepożądane. Rezultatem tego są oddziaływania na wtopiony łącznik ceramiczny przez składniki wypełniające zbiornik wyładowczy oraz zmiany we własnościach fotometrycznych lampy z tego wynikających (na przykład barwa emitowanego promieniowania, skuteczność świecenia). Ponadto, często prowadzi to do przedwczesnego zużycia lampy.

Wytwarzanie lamp na skalę przemysłową pociąga za sobą konieczność produkcji seryjnej. Produkcja znanej lampy wykazuje szeroki rozrzut długości, na której rozciąga się wtopiony łącznik z materiału ceramicznego. Prowadzi to do wysokiego procentu braków w procesie wytwarzania.

Wysokociśnieniowa lampa wyładowcza, według wynalazku, zaopatrzona w zbiornik wyładowczy, który osłania przestrzeń wyładowczą, posiada ściankę ceramiczną oraz jest uszczelniony w jednym końcu za pomocą wystającej zaślepki ceramicznej, która osłania z prześwitem przewód doprowadzający prąd do elektrody umieszczonej w zbiorniku wyładowczym oraz jest połączona ze wspomnianym przewodem doprowadzającym w sposób gazoszczelny za pomocą wtopionego łącznika ceramicznego przy końcu oddalonym od przestrzeni wyładowczej, według wynalazku wyróżnia się tym, że przynajmniej część końcowa wystającej zaślepki ceramicznej przylegającej do końca oddalonego od przestrzeni wyładowczej jest nieprzepuszczalna dla światła. Wystająca zaślepka ceramiczna jest nieprzepuszczalna dla światła na odległości, korzystnie co najmniej 1 mm, bardziej korzystnie co najmniej 3 mm, mierzonej od końca oddalonego od przestrzeni wyładowczej.

W innym, korzystnym rozwiązaniu wystająca zaślepka ceramiczna jest nieprzepuszczalna dla światła na całej swej długości. Wystająca zaślepka ceramiczna jest korzystnie zaopatrzona w zewnętrzną powłokę.

W korzystnym rozwiązaniu wystająca zaślepka ceramiczna jest utworzona z materiału ceramicznego, który jest nieprzepuszczalny dla światła.

W innym, korzystnym rozwiązaniu wystająca zaślepka ceramiczna jest utworzona z materiału ceramicznego impregnowanego środkami optycznymi.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia ulepszenie metody kontroli długości wtopionego łącznika ceramicznego.

Stwierdzono, że wysoka odtwarzalność bieżącej odległości odkształconej plastycznie wtopionej ceramiki, a w ten sposób również długości osiągniętego ceramicznego złącza gazoszczelnego, może być zrealizowana podczas procedury uszczelniania. Przypisuje się to zwiększonej absorpcji podczerwieni przez część końcową wystającej zaślepki, która nie przepuszcza światła. Prowadzi to do bardziej jednorodnego nagrzewania podczas procedury uszczelniania zarówno zaślepki wystającej, jak również ceramicznego materiału odkształcającego się plastycznie, co prowadzi do lepszej kontroli długości wtopionego łącznika ceramicznego przez kontrolę czasową procedury uszczelniania.

180 621

Ważną zaletą wynalazku jest to, że stosunkowo prosty pomiar w postaci obróbki wstępnej podczas wytwarzania części składowych może wystarczyć, podczas gdy technologia wytwarzania istniejących lamp, w szczególności procedura uszczelniania, może być utrzymywana bez modyfikacji.

Część końcowa, która nie przepuszcza światła, ma długość co najmniej 1 mm, korzystnie co najmniej 3 mm. Ma to taką zaletę, że nagrzewanie występuje nawet podczas procedury uszczelniania, na całej długości wtopionego łącznika ceramicznego, które ma być zrealizowane.

Jest korzystnie dla prostej produkcji wystającej zaślepki ceramicznej, gdyjest ona nieprzepuszczalna dla światła na całej swej długości. Czas trwania procedury uszczelniania może być zmniejszony z powodu znacznie podwyższonej absorpcji ciepła spowodowanej w ten sposób w procedurze uszczelniania. Jest to szczególnie ważna zaleta w produkcji seryjnej.

Wystająca zaślepka ceramiczna może być nieprzepuszczalna dla światła w wyniku zastosowania zewnętrznej powłoki, na przykład w postaci Mo, W lub C. Powłoka może być zrealizowana przez naparowanie próżniowe, chemiczne naparowanie próżniowe, szczotkowanie (na przykład z prętem W), lub zanurzenie w roztworze (na przykład molibdenianu) uprzednio wypalanej, ale jeszcze nie spiekanej wypraski, która uformuje wystającą zaślepkę po spiekaniu. Dalszą możliwość stanowi dozowanie lepkiego roztworu na wypraskę (na przykład molibdenianu), który to sposób jest również znany jako malowanie.

Inną możliwością otrzymania wystającej zaślepki nieprzepuszczalnej dla światła jest wytwarzanie wystającej zaślepki z nieprzeświecającego materiału ceramicznego. Jest to na przykład możliwe, ponieważ materiał ceramiczny podczas jego wytwarzania jest impregnowany środkami optycznymi, na przykład Fe, Cr, Ni.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie lampę według wynalazku, a fig. 2 przedstawia szczegółowo zbiornik wyładowczy lampy z fig. 1.

Na figurze 1 przedstawiono wysokociśnieniową lampę wyładowczą zaopatrzoną w zbiornik wyładowczy 3 ze ścianką ceramiczną osłaniającą przestrzeń wyładowczą 11. W możliwym do realizowania przykładzie wykonania, zbiornik wyładowczy 3 obejmuje wypełnienie, które zawiera oprócz Hg i gazu rozrzedzonego przynajmniej także halogenek metalu. Zbiornik wyładowczy 3 jest uszczelniony przy końcu za pomocą wystających zaślepek ceramicznych 34, 35, które osłaniają z prześwitem przewody doprowadzające prąd (fig. 2: 40, 41, 50, 51) do elektrody 4,5 umieszczonej w zbiorniku wyładowczym, a którajest połączona z przewodem · doprowadzającym w sposób gazoszczelny, za pomocą wtopionego łącznika ceramicznego 10 (fig., 2) przylegającego do końca oddalonego od przestrzeni wyładowczej 11. Zbiornik wyładowczy 3 jest otoczony przez zewnętrznąbańką 1, któraj est zaopatrzona w trzonek lampy 2 w jednym końcu. Wyładowanie odbywa się pomiędzy elektrodami 4,5 w stanie operacyjnym lampy. Elektroda 4 j est połączona z pierwszą częścią stanowiącą elektryczny styk trzonka lampy 2, przez przewodnik prądu 8. Elektroda 5 j est połączona z drugą częścią stanowiącą elektryczny styk trzonka lampy 2 przez przewodnik prądu 9.

Zbiornik wyładowczy 3, przedstawiony bardziej szczegółowo na fig. 2 (nie w skali), posiada ceramiczną ściankę 31 oraz jest ukształtowany przez część cylindryczną z wewnętrzną średnicą ID ograniczoną przy każdym końcu przez części ścianki końcowej 32a, 32b. Każda część ścianki końcowej 32a, 32b określa płaszczyznę końcową33b przestrzeni wyładowczej. Każda z części ścianki końcowej posiada otwór, w którym wystająca zaślepka ceramiczna 34, 35 jest umocowana w części ścianki końcowej 32a, 32b w sposób gazoszczelny, za pomocą połączenia spiekanego S. Każda z wystających zaślepek ceramicznych 34,35 osłania z prześwitem przewód doprowadzający prąd 40, 41, 50, 51 do połączonej elektrody 4, 5 posiadającej zakończenie 4b, 5b. Przewód doprowadzający prąd jest połączony z wystającą zaślepkąceramiczną34,35 w sposób gazoszczelny od strony oddalonej od przestrzeni wyładowczej 11, za pomocą wtopionego złącza ceramicznego 10. Wystające ceramiczne zaślepki 34, 35 są zaopatrzone w powłoki 64, 65 przy ich końcach oddalonych od przestrzeni wyładowczej tak, że wystające zaślepki sąnieprzepusz180 621 czalne dla światła. Długość, na której część końcowa każdej z wystających zaślepekjest nieprzepuszczalna dla światła wynosi 3 mm. Zakończenia elektrod 4b, 5b usytuowane sąz odstępem EA.

Każdy przewód doprowadzający prąd zawiera halogenkowo odporną część 41, 51, na przykład w postaci spieku ceramiczno-metalowego Mo-Al₂O₃, oraz część 40,50 umocowaną do połączonej zaślepki końcowej 34, 35 w sposób gazoszczelny za pomocą wtopionego łącznika ceramicznego 10. Wtopiony łącznik ceramiczny 10 rozciąga się na określonej długości na przykład w przybliżeniu 1 mm, na spieku ceramiczno-metalowym Mo 4151. Jest możliwe, aby części 41, 51 były utworzone w sposób inny niż ze spieku ceramiczno-metalowego Mo-Al₂O₃. Halogenkowo-odporna cewka nawinięta wokół halogenkowo-odpornego sworznia należy do konstrukcji, które jest stwierdzono, były szczególnie odpowiednie. Mo jest odpowiedni do zastosowaniajako materiał halogenkowo-odporny. Części 40,50 sąwykonane z metalu, który posiada współczynnik rozszerzalności cieplnej odpowiadający ściśle współczynnikowi zaślepki końcowej . Stwierdzono na przykład, że Ńb jest odpowiednim materiałem. Części 40,50 sąpołączone z przewodnikami prądu 8, 9 w sposób, który nie jest przedstawiony szczegółowo. Opisana konstrukcja przewodu doprowadzającego czyni, że jest możliwe, aby lampa była według życzenia eksploatowana w dowolnym położeniu świecenia.

Każda z elektrod 4,5 zawiera pręt elektrodowy 4a, 5a, który jest zaopatrzony w zgięcie 4c, 5c. Zakończenia elektrod w opisanym przykładzie wykonania leżą w zasadzie w płaszczyznach końcowych 33a, 33b utworzonych przez części ścianek końcowych.

Wystające zaślepki ceramiczne są wykonane tak, że są umieszczone w zagłębieniu w odległości wględnej a od części ścianek końcowych 32a oraz 32b, a umocowane są tam w sposób gazoszczelny, z połączeniem spiekanym S. W odmiennym przykładzie wykonania lampy według wynalazku, wystające zaślepki ceramiczne 34, 35 są wykonane bez umieszczenia w zagłębieniu względem części ścianek końcowych 32a, 32b. W tym przypadku, zakończenia elektrod leżąpomiędzy płaszczyznami końcowymi określonymi przez części ścianek końcowych.

W możliwym do zrealizowania przykładzie wykonania lampy zgodnie z wynalazkiem, jak przedstawiono na rysunku, moc znamionowa lampy wynosi 70 W. Wypełnienie naczynia wyładowania stanowi 4.4 mg Hg oraz 8 mg ŃaJ, T1J oraz (Dy+Ho+Tm)j₃, w stosunku mas 65:10:25. Dodatkowo, lampa zawiera Ar jako gaz zapłonowy. Lampa jest zaprojektowana dla temperatury barwy 3000 K ze współrzędnymi punktów barw (x, y: 437,404) oraz dla ogólnego wskaźnika rozszczepienia barw Ra powyżej 80. Naczynie wyładowcze wykonano z polikrystalicznego tlenku aluminium, a posiada ono wewnętrzną średnicę ID 6,85 mm oraz odstęp pomiędzy zakończeniami elektrod EA 7 mm. Wystające zaślepki są nieprzepuszczalne dla światła przy końcach wychodzących z dala od przestrzeni wyładowania na długości 3 mm na skutek powłoki z W. Powłoka jest zrealizowana tak, że wypraska jest pomalowana pędzlem W, po czym wypraska jest spiekana, aby osiągnąć nieprzepuszczalność gazu. Wystające zaślepki są spiekane w kierunku części ścianek końcowych w odległości a równej 1 mm od płaszczyzn końcowych określonych przez części ścianek końcowych. Części ścianek końcowych posiadają wysokość 3 mm, tak że spiekane połączenie z zaślepkami końcowymi rozciąga się na długości 2 mm. Stwierdzono, że taka długość spiekanego połączenia jest w praktyce wystarczająca dla zrealizowania wystarczająco silnego oraz gazoszczelnego umocowania pomiędzy częścią ścianki końcowej oraz wystającą zaślepką, także w przypadku produkcji seryjnej na szeroką skalę. Zakończenia elektrod leżą w płaszczyznach końcowych. Każda elektroda zawiera pręt W zaopatrzony w zgięcie W w zakończeniu.

Następnie, gazoszczelny wtopiony łącznik ceramiczny ukształtowano w znany sposób pomiędzy każdą wystającą zaślepką ceramiczną oraz dołączonym przewodem zasilania prądowego. Wtopiony łącznik ceramiczny 10 rozciąga się na długości od 3 do 3,5 mm od końca wystającej zaślepki oddalonej od przestrzeni wyładowczej.

Dla porównania, podano dane lamp znanych ze stanu techniki. Tutaj długość, na której wtopiona złączka ceramiczna rozciąga się pomiędzy wystająca zaślepką i przewodem doprowadzącym prąd, zmienia się od 3 do 7,5 mm, przy czym w licznych przypadkach długość nie

180 621 może być jednoznacznie ustalona, ponieważ bieżąca odległość wtopionej ceramiki zmienia się wzdłuż obwodu przewodu doprowadzającego prąd.

W dalszym możliwym przykładzie wykonania przedstawionej lampy, powłoka jest zrealizowana z Mo. Dla tego celu, wcześniej ukształtowane wystające zaślepki były zanurzane jednym końcem w roztworze wodnym Na₂MoO₄ oraz gliceryny. Po osuszeniu, wystające zaślepki były spiekane, aby były gazoszczelne oraz równocześnie spiekane do części ścianek końcowych. Zastosowanie gazoszczelnego połączenia z topionej ceramiki, pomiędzy wystającą zaślepką ceramiczną oraz przyłączonym przewodem doprowadzającym prąd, wykonane w ten sam sposób, jak w przypadku lampy zaopatrzonej w powłokę W na wystających zaślepkach ceramicznych, doprowadziło do porównywalnego wyniku końcowego.

35 fił-50

FIG.1

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wysokociśnieniowa lampa wyładowcza, zaopatrzona w zbiornik wyładowczy, który osłania przestrzeń wyładowczą, posiada ściankę ceramiczną orazjest uszczelniony wjednym końcu za pomocą wystającej zaślepki ceramicznej, która osłania z prześwitem przewód doprowadzający prąd do elektrody umieszczonej w zbiorniku wyładowczym oraz jest połączona ze wspomnianym przewodem doprowadzającym w sposób gazoszczelny za pomocą wtopionego łącznika ceramicznego przy końcu oddalonym od przestrzeni wyładowczej, znamienna tym, że przynajmniej część końcowa wystającej zaślepki ceramicznej przylegającej od końca oddalonego od przestrzeni wyładowczej jest nieprzepuszczalna dla światła.
2. 2. Lampa według zastrz. 1, znamienna tym, że wystająca zaślepka ceramiczna jest nieprzepuszczalna dla światła na odległości co najmniej 1 mm zmierzonej od końca oddalonego od przestrzeni wyładowczej.
3. 3. Lampa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wystająca zaślepka ceramiczna jest nieprzepuszczalna dla światła na odległości co najmniej 3 mm zmierzonej od końca oddalonego od przestrzeni wyładowczej.
4. 4. Lampa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wystająca zaślepka ceramiczna jest nieprzepuszczalna dla światła na całej swej długości.
5. 5. Lampa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wystająca zaślepka ceramiczna jest zaopatrzona w zewnętrzną powłokę.
6. 6. Lampa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wystająca zaślepka ceramiczna jest utworzona z materiału ceramicznego, który jest nieprzepuszczalny dla światła.
7. 7. Lampa według zastrz. 6, znamienna tym, że wystająca zaślepka ceramiczna jest utworzona z materiału ceramicznego impregnowanego środkami optycznymi.

   * * *