SE436955B - Elektrisk lampa - Google Patents

Description

ieoiann-z mycket tunna strömmatningstrådarna trots stora skillnader i termiska utvidnings- koefficienter för metallen i strömmatningstråden och glasmaterialet i lamphöljet.

Som en följd av de mycket stora skillnaderna i de temiska utvidningskoefficien- terna för metallerna som användes för strömatningstrâdarna (huvudsakligen wolfram och molybden) och glasmaterialet som användes i lamphöljena (huvudsakligen kvarts- glas och hårdglas) har det i praktiken visat sig nödvändigt att tillämpa komplice- rade konstruktiva utföranden för att uppnå den vakuumtäta tillslutningen. Exempelvis är därvid molybdenfolier anordnade i klämfoten för lampor med lamphölje av kvarts- glas, till vilka folier de respektive externa och interna strönfledarna fästes. Denna konstruktion kräver svetsfogar som var och en måste kontrolleras med avseende på tillförlitligheten och leder till en ostabil anordning som förhindrar noggrann posi- tionering av det elektriska elementet i lamphöljet. Dessutom medför detsamma be- gränsningar i vad gäller maximalt tillåten lampström. I denna konstruktion är lamp- höljet vakuumtätt tillslutet till molybdenfolien genom molybdenets eftergivlighet och genom foliens utformning men kapilärutrymmen sträcker sig runt den utvändiga strömledaren fram till folien, genom vilka utrymmen syre och damm kan nå fram till folien. Detta kan leda till att folien oxideras och att sprickbildning uppstår i klämfoten.

I fallet med härdglaslamphöljen utnyttjas strömmatningtrådar som i förväg för- setts med en tunn glasbeläggning. Fördelen med denna konstruktion är att stor styv- het uppnås, vilket möjliggör noggrann positionering av det elektriska elementet i lamphöljet, men glasbeläggningen utgör ett kostnadskrävande steg vid tillverkningen av lamporna. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma elektriska lampor med en strömge- nomföring av enkelt utförandet Enligt uppfinningen är en elektrisk lampa av inledningsvis beskrivet slag kän- netecknad av att metallpluggen innefattar åtminstonne en metall ingående i en första grupp av metaller omfattande tenn och bly, som blandats med åtminstone en metall ingående i en andra grupp omfattande titan, zirconium, hafnium, niobium, tantal och vanadin, varvid viktsförhållandet mellan metallen (metallerna) ingående i den första och den andra gruppen har ett värde från 100/0,05 till 100/1, och att metallpluggen är anordnad tättslutande till glasmaterialet i klämfoten.

Till skillnad från metallpluggen i den kända lampan åstadkommer metallpluggen i lampan enligt uppfinningen hermetisk tillslutning av lamphöljet kring strömmatnings- tråden. Detta uppnås trots de stora skillnaderna i de termiska utvidningskoefficien- terna för glasmaterialet i lampan, metallen i strömmatningstråden och de i pluggen ingående metallerna. Den hermetiska tillslutningen uppnås genom metallpluggens ef- tergivlighet, vilken erhålles genom metallen (metallerna) ingående i nämnda första grupp, och till följd av den goda vidhäftningen till såväl glasmaterialet som me- 7807640-2 CA) tallen, vilket uppnås genom metallen (metallerna) ingående i nämnda andra grupp. ßessa egenskaper kan optimalt anges som ett viktsförhållande mellan den (de) ingåen- de metallen imetallerna) från den första gruppen och metallen (metallerna) från and- ra gruppen som antar värden från 100/0,5 till 100/1.

Metallpluggen med den ovan angivna sammansättningen är användbar som enda till- slutningsmedel vid ett lamphölje. Detta är överraskande eftersom en lampa som fyllts med en gas med ett tryck av exempelvis 2,5 bar vid rumstemperatur i drift uppvisar en ökning av gastrycket till ungefär 10 bar. Till skillnad från den kända lampan, där tillslutningen av lamphöljet sker mot den mycket tunna strömmatningstråden till glödtrâden och där metallpluggen ej har någon tätande funktion, så kan man i en lam- pa enligt uppfinningen fritt välja diametern hos strömmatningtrâden på grundval av andra parametrar som är av betydelse för att lampan skall fungera tillfredställande, exempelvis låg strömtäthet i strömmatningsledaren.

Smältpunkten för metallen, som är ungefär 235° C för pluggar innehållande enbart tenn som metall från den första gruppen, ökar i samma mån som mängden bly i pluggen är större än mängden tenn upp till ett värde av ungefär 3300 C för pluggar innehållande enbart bly som metall från den första gruppen.

Lampor med ett arbetstryck lika med ungefär 1 bar kan användas under förhållan- den då temperaturen hos metallpluggen ökar till värden överstigande smälttemperatu- ren för metallen. I samma mån som arbetstrycket i lampan blir högre kommer emeller- tid metallpluggens temperatur under användning av lampan att bli lägre och under smältpunkten. Detta kan åstadkommas exempelvis genom att säkerställa god vänmeöver- föring till lampans omgivning, t.ex. en armatur.

Den jämförelsevis låga smältpunkten för metallpluggarna underlättar tillverk- ningen av lampan. -tt lämpligt förfarande för tillverkning av densama består i att lamphöljet med fastklämda strömmatningstrådar och ett elektriskt element uppvärmes, i varje fall lokalt där metallpluggen är anbringad, till en temperatur överstigande smältpunkten för anetallblandningen, och att metallblandningen därefter anbringas exempelvis i form av en därav bildad tråd eller spiralfjäder. Lamphöljet kan avkylas så snart som metallblandningen har smält, flutit ut och åstadkommit tätning till strömmatningstrâden och glasmaterialet i lamphöljets klämfot. De i pluggen ingående metallerna behöver ej blandas till en homogen massa innan de anbringas. Exempelvis kan en tennbelagd tråd av bly och titan användas, för vilken ovan angivna viktsför- hållande gäller. Anbringandet av metallpluggen sker exempelvis vid temperaturen 1000° C i en reducerande eller neutral atmosfär, t.ex. i kväve eller argon. Plug- gen bildas då inom loppet av ungefär tio sekunder.

I fallet att strömmatningstråden i varje fall i anslutning till metallpluggen består av en av metallerna i nämnda andra grupp (strömmatningstråden kan exempelvis bestå av en stumsvetsad tråd som från klämfoten och inåt består av wolfram och från Tßflšiißrâ klämfoten och utåt består av niobium) så kan den definierade blandningen av be- ståndsdelarna i pluggen åstadkommas på stället genom att anbringa och smälta en me- tall i den första gruppen omkring den i matningstrâden ingående metallen i den andra gruppen, varigenom nämnda "första" och "andra" metaller blandas i det önskade bland- ningsförhâllandet.

Lamporna enligt uppfinningen innefattar såväl glödlampor som urladdningslampor.

Metallpluggen kan vara anbringad vid klämfotens ändyta, d.v.s. på den del av alämfotens utsida från vilken strömmatningtrådarna utlöper och med utsträckning tvärs lampans axel. Alternativt är det möjligt att i likhet med lampan enligt den ovannämnda US patentskriften i klämfoten och kring strömmatningstråden bilda en ka- vi tet i ändytan och att helt eller till delvis anbri nga metallpluggen däri.

Det framhållas att patentansökningen 79076H0-2 beskriver en elektrisk lampa i vilken en och samma metallplugg är anordnad kring den externa strömmatningstrâ- den. Emellertid innehåller klämfoten i denna lampa en molybdenfolie vilken glas- materialet i lampans klämfot är hermetiskt tättslutande. En inre och en yttre strömmatningstråd är fastsvetsad på folien. Härav framgår att metallpluggen i denna lampa ej primärt tjänstgör som vakuumtätning för lamphöljet, vilket redan är vakuumtätt tillslutet genom folien, utan i stället för att skydda folien från ett oxidera genom oxiderande ämnen som skulle kunna tränga fram till molybden~ folien via kapilärutrymmet kring den yttre strömmatningstråden.

Vidare framhållas att ett lödförband mellan kvartsglas och molybden, wolfram eller tantal är känd från GB patentskriften 1.103.056. Lödfogen består av 2 till 3 viktsprocent titan och 98 till 97 viktsprocent tenn. I fogen som beskrivs i denna patentskrift är en kvartsglasskiva omgiven av en molybdenring och fastsatt därpå genom införing av lod i vakuum vid temperaturen 1000° C. Eftersom molybden, wol- fram och tantal har en mycket större utvidningskoefficient än kvartsglas så kommer lodet att utsättas för kompressionspåkänning efter avsvalningt Försök har bekräftat att detta lödförband är vakuumtätt. Om man emellertid har som målsättning att åstadkomma ett förband med samma lod och på samma sätt i ett fall då kvartsglaset omger metallen så finner man att förbandet ej alls är tättslu- tande. I detta fall uppstår dragpåkänningar i lodet vid avsvalning som en följd av den större krympningen av molybden, wolfram och tantal. Uppenbarligen har lodet ej tillräcklig motståndskraft.

I lamporna enligt uppfinningen är också lödfogen utsatt för en dragpåkänning.

Man skulle kunna förvänta sig att man ej heller i detta fall skulle uppnå någon vakumtät tillslutning. Överraskande nog har det emellertid visat sig att en vakuum- tät fog erhålles vid användning av en metallplugg med den ovan angivna sammansätt- ningen, d.v.s. innehållande så mycket mindre metall av metallerna i den andra 78076l|0-2 (21 gruppen. ï det följande kommer nâgra utföringsexempel på lampan enligt uppfinningen att beskrivas närmare under hänvisning till ritningarna, där: figu¿_visar en frontalvy av en högtrycksurladdningslampa; jjg_§ visar en perspektivvy av en detalj i fig 1; fig_§ visar en sidovy av en glödiampa; och fig_¶ visar en perspektivvy av en detalj i fig 3.

Lamphöljet 1 i fig 1 har två klämfötter 2 och 3 genom vilka de respektive strömmatningstrådarna 4 och 5 är framdragna in i lamphöljet. Metallpluggar 8 och 9 är anordnade på de respektive ändytorna 6 och 7 av nämnda klämfötter och kring strömmatningstrâdarna 4 och 5. Dessa pluggar åstadkommer tillsamans med en metall- plugg 11 kring en strömmatningstråd 10, vilken tjänar som hjälpelektrod, vakuumtät tillslutning av lamphöljet. Strömmatningstrådarna 4 och 5 uppbär de respektive elek- troderna 12 och 13.

Hänvisningsbeteckningarna i fig 2 överensstämmer med de i fig 1 visade. Kapil- lärutrymmet kring strömmatningstråden 4 är betecknat 14.

I fig 3 visas ett lamphölje 28 med klämfötter 22 och 23, vilka omger strömmat- ningstrådarna 24 respektive 25. Konformade kaviteter, som öppnar sig mot ändytorna 26 respektive 27 och är fyllda med metallpluggar 28 respektive 29, är nedsänkta i de respektive klämfötterna 22 och 23. Pluggarna är tättslutande mot såväl glasmateria- let i den i 'ifrågavarande klämfoteri som den ifrågavarande strönmnatningstråden. En glödtråd 32, som mellan sina ändar är centrerad genom stöoorgan 35 och 36, är fram- dragen i lamphäljet mellan strömmatningstrådarna.

I vart och ett av dessa utföringsexempel innefattar metallpluggarna åtminstone en metall ur nämnda första grupp innehållande tenn och bly blandad med åtminstone en metall ur nämnda andra grupp innehållande titan, zirkonium, hafnium, neobium, tantal och vanadin, varvid viktsförhållandet mellan metallen (metallerna) ingående i den första och den andra gruppen har värden från 100/0,05 till 100/1.

Utföringsexempel: Ett kvartsglasrör med ett evakueringsrör försågs i vardera änden med en klämfot i vilken en volframströmmatningstråd med diametern 800/um var inrymd. En glödtråd avsedd för 220 V och 1090 H var sträckt mellan strömmatningstrådarna.

Vid tillverkningen av de respektive klämfötterna bildades en kavitet med öpp- ning mot ändytan.

Lampan anordnades vertikalt och argon infördes genom evakueringsröret. Den översta klämfoten uppvärmdes till 1000°C varefter en blytråd innehållande 1 vikts- procent titan bringades i kontakt med kvartsglaset i klämfoten och strömmatningstrâ- den. Sedan bly-titanblandningen flutit in i kaviteten avkyldes lampan och den mot- stående änden behandlades på samma sätt.

Claims (2)

saeemeen-e Lampan fylldes till ett tryck av 2,5 bar med argon innehållande 0,3 vikts- procent CH2Br2. Lampan fick arbeta i horisontellt läge som strâlkastarlampa både med och utan armatur, varvid metallpluggarnas temperatur uppmättes till 260°C re- spektive 1so°c. På motsvarande sätt tillverkades en lampa med en metallplugg bestående av tenn innehållande 0,05 respektive 0,1 viktsprocent titan. Klämfoten uppvärmdes till l000°C i ett flöde av N2/H2 (volymförhâllande 92/8) som skyddsgas. I båda fal- len erhölls en vakuumtät fog. Patentkrav.

1. Elektrisk lampa innehållande ett lamphölje av glas med en klämfot genom vilken en strömmatningstråd sträcker sig direkt från utsidan av lamphöljet till ett inuti lamphöljet befintligt elektriskt element, varvid strömmatningstrâden på ytan av lamphöljet är omgiven av en metallplugg sem sluter tätt till strömmatningstråden, k ä n n e t e c k n a d av att metallpluggen innefattar åtminstone en metall vald från en första grupp av metaller innehållande tenn och bly, vilken metall är blandad med åtminstone en metall vald ur en andra grupp av metaller innehållande titan, zir- konium, hafnium, neobium, tantal och vanadin, och att viktsförhållandet mellan me- tallen (metallerna) härrörande från nämnda första och andra grupp har ett värde från 100/0,05 till ICO/1, samt att metallpluggen är anordnad att sluta tätt till glas- materialet i klämfoten.

2. Elektrisk lampa enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den i pluggen ingående metallen tillhörande nämnda första grupp av metaller utgöres av bly.