SU393781A1

SU393781A1 - ELECTRODE ASSEMBLY OF THE DISCHARGE LAMP

Info

Publication number: SU393781A1
Application number: SU1745635A
Authority: SU
Inventors: В. И. Куцев В. В. Сысун
Priority date: 1972-02-07
Filing date: 1972-02-07
Publication date: 1973-08-10

Description

Изобретение относитс к газоразр дным источникам света, в частности усовершенствует электродный узел газоразр дной лампы, служащей преимущественно дл получени многократно повтор ющихс световых импульсов, либо дл эксплуатации в режиме непрерывного горени .The invention relates to gas-discharge light sources, in particular, improves the electrode assembly of a gas-discharge lamp, which serves mainly for receiving multiple repetitive light pulses, or for operation in a continuous combustion mode.

Иэвестен импульсный газоразр дный источник света, каждый электродный узел которого содержит медный стержневой держатель, соединенный по торцу посредством припо с графитовым электродом с одной стороны и вакуумплотно соединенный с колначком, герметизирующим колбу лампы, с противоположной стороны. Дл улучшени вакуумной плотности при соединении дерл{ател с колпачком место стыка покрываетс слоем стекла . Известна конструкци электродного узла газоразр дной лампы высокого давлени , содержаща вольфрамовый электродный узел, частично покрытый тугоплавкими окислами алЮ|МИ1Ни или циржони , уменьшающими воздействие наполи ющих разр дную 1Колбу галогенов на рабочую часть узла. Известен также электродный (щреи1мущественно анодный) узел газор.азр дной лам1пы, содержащий вольфрамовый рабочий электрод, првваранный к держателю, выполненному из молибдена. Во внутренней полости держател смонтированы средспва .дл охлаждени его проточиымA pulsed gas-discharge light source is known, each electrode assembly of which contains a copper rod holder, which is connected on the end by means of solder to a graphite electrode on one side and vacuum-tightly connected to a column sealing the lamp bulb on the opposite side. In order to improve the vacuum density when joining the cores with the cap, the junction is covered with a layer of glass. The known design of the electrode node of a high-pressure discharge lamp comprises a tungsten electrode assembly partially coated with refractory oxides of Al | MI1Ni or zirconium, which reduce the effect of filling halogen on the working part of the assembly. Also known is an electrode (schrei1 essentially anodic) node of a gas-glowing lamp containing a tungsten working electrode connected to a holder made of molybdenum. In the internal cavity of the holder are mounted sredspva.dl cooling it with the prototype

хладагентом. Такой электродный узел не обеспечивает эффективной эксплуатации ламны в режиме часто повтор ющихс вспышек или в режиме непрерывного горени , когда на рабочем электроде анодного узла рассеиваетс увеличенное количество тепловой энергии, так как при этом наблюдаетс распыление медного держател и припо , поступление металлов в плазму разр да и воздействие их на стенки колбы ламны.refrigerant. Such an electrode assembly does not ensure efficient operation of the lamp in the mode of frequently repeated flashes or in continuous burning mode, when an increased amount of thermal energy is dissipated at the working electrode of the anode assembly, since this results in the sputtering of the copper holder and solder, the entry of metals into the discharge plasma and their impact on the walls of the flask lamna.

Стекл нное покрытие, предусмотренное дл защиты держател электрода и обеспечени вакуумной плотности, при повышенных температурах неэффективно из-за трудностей согласовани коэффициентов термического расширени стекол и меди в широком интервале температур. Описанные недостатки про вл ютс также. П|р-и эксплуатации импульсной лампы в режиме коротких разр дов увеличенной мощности, когда распирающийс столб плазмы и зДарные волны проникают в заэлектродные пространства, взаимодейству с держателем и припоем.The glass coating, provided to protect the electrode holder and provide vacuum density, is not effective at elevated temperatures because of the difficulty of matching the thermal expansion coefficients of glasses and copper over a wide temperature range. The described drawbacks also appear. P | p and the operation of a pulsed lamp in the mode of short discharges of increased power, when the expanding plasma column and solar waves penetrate into the electrode spaces, interacting with the holder and the solder.

Известен электродный узел, в котором держатель электрода выполнен из молибдена и с.на;бжен средствами дл его охлаждени . Однако конструктивно такой узел громоздок, сложен в исполнении, имеет увеличенное электрическое сопротивление при малогабаритномAn electrode assembly is known in which the electrode holder is made of molybdenum and sna; it is equipped with means for cooling it. However, structurally such a node is cumbersome, complex in design, has an increased electrical resistance with a small

исполнении и по этой причине малоэффективен .performance and for this reason ineffective.

Целью изобретени в л етс создание электродного ).зла газоразр дной лампы с улучшенным электрическим и тепловым контактом электрода с держателем по увеличенной поверхности, обеспечивающего надежную эксплуатацию лампы в режиме часто повтор ющихс и одиночных сильноточных разр дов . Целью изобретени вл етс также устранение распылени материала держател и средств дл соединени его с электродом при работе лампы в режиме непрерывного горени и упрощение технологии соединени держател с рабочим электродом.The aim of the invention is to create an electrode) gas discharge lamp with an improved electrical and thermal contact of the electrode with the holder on an enlarged surface, ensuring reliable operation of the lamp in the mode of repetitive and single high-current discharges. The aim of the invention is also to eliminate the sputtering of the holder material and means for connecting it to the electrode when the lamp is operating in continuous burning mode and to simplify the technology of connecting the holder to the working electrode.

Это достигаетс тем, что держатель рабочего электрода, но меньшей мере частично, заключен в жаропрочную рубашку, экранирующую стенки держател и одновременно образующую электрический и тепловой контакт между держателем и рабочим электродом . Эта рубашка выполнена из более жаропрочного , чем материал держател металла или сплава, например из молибдена, тантала, ниоби , рени , титана, никел , ковара, нержавеющей стали.This is achieved by the fact that the holder of the working electrode, but at least partially, is enclosed in a heat-resistant jacket, shielding the walls of the holder and at the same time forming electrical and thermal contact between the holder and the working electrode. This shirt is made of a more heat resistant material than a metal or alloy holder, such as molybdenum, tantalum, niobium, rhenium, titanium, nickel, covar, and stainless steel.

Целесообразно жаропрочную рубашку выполн ть тонкостенной и ва,куум плотно соедин ть ее с рабочим электродом, например, электроннолучевой сваркой, и с держателем- одним из известных способов.It is advisable to perform a heat-resistant shirt with a thin-walled one and a va, which should tightly connect it to the working electrode, for example, electron beam welding, and to the holder, one of the known methods.

Жаропрочна рубашка может быть также выполнена из жаропрочного диэлектрического материала, например из тугоплавких окислов , таких, как окись алюмини , окись берилЛИЯ , двуокись кремни или из карбидов тугоплавких металлов, например карбида ниоби , .карбида тантала, карбида титана, особенно если электродный узел предназначен дл эксплуатации в газоразр дной лампе непрерывного горени .The heat resistant jacket can also be made of a heat resistant dielectric material, for example, refractory oxides, such as alumina, beryllium oxide, silicon dioxide, or of refractory metal carbides, for example niobium carbide, tantalum carbide, titanium carbide, especially if the electrode assembly is designed for operation in a continuous discharge gas discharge lamp.

Рабочий электрод может быть в форме шайбы или шарового сегмента толщиной, не превышающей /2 диаметра и снабжен по боковой поверхности у основани кольцевым буртиком, охваченным внутренним выступом жаропрочной рубашки. При этом электрод может быть выполнен из спрессованного и, по меньшей мере частично, спеченного порошкообразного тугоплавкого материала, например из вольфрама, с добавками активирующих окислов тори , иттри , лаетана, бари , кальци , кремни или их смесей.The working electrode may be in the form of a washer or spherical segment with a thickness not exceeding 1/2 diameter and provided on the lateral surface at the base with an annular collar enclosed by the internal protrusion of the heat-resistant shirt. In this case, the electrode can be made of compressed and, at least partially, sintered powdered refractory material, for example, of tungsten, with additives of activating thorium, yttrium, laetane, barium, calcium, silicon oxides or their mixtures.

В газоразр дных лампах, предназначенных дл эксплуатации в режимах коротких разр дов , рабочий электрод электрически и механически соедин етс с держателем и окружающей их рубашкой через промежуточный слой металла или сплава с температурой плавлени , не превышающей точку плавлени материала держател .In gas discharge lamps intended for operation in short discharge modes, the working electrode is electrically and mechanically connected to the holder and the surrounding jacket through an intermediate layer of metal or alloy with a melting point not exceeding the melting point of the holder material.

На фиг. 1 показан продольный разрез электродного .узла газоразр дной лампы с металлической рубашкой; на фиг. 2 - то же, с диэлектрической рубашкой.FIG. Figure 1 shows a longitudinal section of an electrode node of a gas discharge lamp with a metal jacket; in fig. 2 - the same, with a dielectric jacket.

Электродный узел газоразр дной лампы содержит рабочий электрод /, держатель- 2 электрода, вакуумплотно соединенный с тонкостенным колпачом 3, и средства 4 дл герметизации электродного узла в колбе 5 лампы .The electrode unit of the gas discharge lamp contains a working electrode /, a holder-2 electrodes, vacuum-connected to the thin-walled cap 3, and means 4 for sealing the electrode assembly in the bulb 5 of the lamp.

Рабочий электрод / выполнен из тугоплавкого материала, преимущественно из вольфрама , и в частности, из спрессованного и, по меньщей мере частично, спеченного порощкообразного вольфрама с добавками активирующих окислов тори , иттри , лантана, бари , кальци , кремни или их смесей. Электрод представл ет собой шайбу высотой, не превышающей /а диаметра основани , снабженную по периферии кольцевым буртиком 6. В отдельных случа х, преимущественно при эксплуатации электродного узла в качестве анода в режимах больших плотностей токов, высота рабочего электрода составл ет 0,2- 2 jMM при его диаметре 8-20 мм. Рабочий электрод / образует электрический и тепловой контакт непосредственно или через промежуточный слой припо 7 с держателем 2, выполненным из материала, обладающего более высокой электро- и теплопроводностью, чем материал электрода, например из меди, алюмини , серебра, цинка, кадми , свинца или сплавов на их основе.The working electrode / is made of a refractory material, mainly of tungsten, and in particular, of compressed and, at least partially, sintered powder-like tungsten with additives of activating oxides of thorium, yttrium, lanthanum, barium, calcium, silicon, or their mixtures. The electrode is a washer with a height not exceeding 1 / and the diameter of the base, circumferentially supplied with an annular collar 6. In some cases, mainly when the electrode assembly is used as an anode in high current density modes, the working electrode is 0.2-2 jMM with a diameter of 8-20 mm. The working electrode / forms electrical and thermal contact directly or through an intermediate solder layer 7 with a holder 2 made of a material having a higher electrical and thermal conductivity than the electrode material, for example copper, aluminum, silver, zinc, cadmium, lead or alloys based on them.

В качестве материала держател могут быть применены также ковар, титан, никель или нержавеюща сталь.Covar, titanium, nickel or stainless steel can also be used as the holder material.

Держатель 2 представл ет собой открытую со стороны контакта с рабочим электродом трубку, тримьвкающую тО|рцевой ч астью « электроду, и заключен, по меньшей мере частично , в жаропрочную рубашку 8, экранирующую стенки держател и одновременно соедин ющую и удерживающую рабочий электрод и держатель в электрическом и тепловом контакте за счет упора внутреннего выступа 9 рубашки в кольцевой буртик 6 электрода.The holder 2 is a tube open on the side of contact with the working electrode, trimming the electrode and is at least partially enclosed in a heat resistant jacket 8, shielding walls of the holder and simultaneously connecting and holding the working electrode and the holder electrical and thermal contact due to the stop of the inner protrusion 9 of the shirt in the annular shoulder 6 of the electrode.

Рубашку 8 изготавл ют методом холодной листовой штамповки из более жаропрочного, чем материал держател , металла или сплава , например из молибдена, тантала, ниоби , рени , титана, ванади , никел , ковара, нержавеющей стали. Жаропрочна рубашка 8 выполнена тонкостенной (толщиной стенки 0,1-0,5 мм) и вакуумплотно соединена с рабочим электродом /, например, электроннолучевой сваркой и с держателем - одним из известных способов, например, с помощью припо или завальцовкой по кольцевому углублению 10 на поверхности держател .The jacket 8 is made by cold-sheet stamping from a heat-resistant material than the holder material, metal or alloy, for example, from molybdenum, tantalum, niobium, rhenium, titanium, vanadium, nickel, covar, stainless steel. The heat-resistant jacket 8 is made thin-walled (wall thickness 0.1-0.5 mm) and vacuum-connected to the working electrode /, for example, by electron beam welding and with the holder, one of the known methods, for example, using solder or rolling along an annular recess 10 surface holder.

Электродный узел помещен в цилиндрической колбе 5 из плавленого кварцевого стекла до упора ее торца в дно тонкостенного колпачка 3, еакуумплотно (приваренного к держателю 2 по боковой поверхности электронно-лучевой сваркой. В зазоре шириной 0,2-0,6 мм между стенками цилиндрической колбы 5 и колпачком 3 размещены средства 4 герметизации, например медно-галлиевый или другой подход щий припой. После откачки и наполнени газоразр дной лампы рабочим газом через отверстие // в полость 12 трубчатого держател 2, переход щего в штенгель 13, последний подвергаетс холодной отпайке с обжатием и последующим обслуживанием . На фиг. 2 показан второй вариант предлагаемого выполнени электродного узла. Отличие его от первого варианта состоит в том, что рабочий электрод 14 выполнен в виде щарового сегмента с кольцевым буртиком у основани и размещен на плоской закрытой торцевой стенке 15 цилиндрического держател 16 непосредственно или через тонкий подслой подход щего металла, например никел или-платины, (на фиг. 2 не показано) и удерл иваетс на нем ири помощи жаропрочной рубашки 17, выполненной из диэлектрического материала, например из тугоплавких окислов алюмини , берилли , титана, циркони , кремни или из карбидов тугоплавких металлов, например из карбида ниоби , карбида титана, карбида тантала. Рубащка 17 выполнена так, что экранирует держатель 16 по всей его длине и механически закреплена на кольцевом выступе 18 держател либо на колбе, упирающейс в него, щри 1ПО(Мощи известных средств герметизации. Предмет изобретени 1. Электродный узел газоразр дной ламны, содержащий рабочий электрод из хрупкого тугоплавкого материала, держатель электрода из менее тугоплавкого материала с более высокой электро- и теплопроводностью, чем материал электрода, и средства герметизации держател в колбе лампы, отличающийс тем, что, с целью улучшени электрического и теплового контакта электрода с держателем по увеличенной поверхности, устранени распылени материала держател и средств дл соединени его с электродом, а также дл упрощени технологии соединени электрода с держателем, последний, по меньщей мере частично, заключен в жаропрочную рубашку, экранирующую стенки держател и одновременно образующую электрический и тепловой контакт между рабочим электродом и держателем . 2.Электродный узел по п. 1, отличающийс тем, что жаропрочна рубашка выполнена из более тугоплавкого, чем материал держател , металла или сплава, например из молибдена, тантала, ниоби , рени , титана, ванади , никел , ковара, нержавеющей стали. 3.Электродный узел по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что лсаропрочна рубашка выполнена тонкостенной и вакуумплотно соединена с рабочим электродом, например, электроннолучевой сваркой. 4.Электродный узел по п. 1, отличающийс тем, что жаропрочна рубашка выполнена из диэлектрического материала, например из тугоплавких окислов, в частности из окислов алюмини берилли , циркони или кремни . 5.Электродный узел по п. 1, отличающийс тем, что жаропрочна рубашка выполнена из карбидов тугоплавких металлов, например из карбида ниоби , карбида титана, карбида тантала. 6.Электродный узел по пп. 1-5, отличающий тем, что рабочий электрод выполнен в виде шайбы или шарового сегмента высотой, не превышающей /2 диаметра основани , и снабжен по боковой поверхности у основани кольцевым буртиком, охваченным выступом жаропрочной рубашки. 7.Электродный узел по пп. 1-6, отличающийс тем, что рабочий электрод выполнен из спрессованного и, по меньшей мере частично , спеченного, порошкообразного тугоплавкого материала, например из вольфрама с добавками активирующих окислов.The electrode assembly is placed in a cylindrical flask 5 of fused silica glass up to the stop of its end in the bottom of a thin-walled cap 3, vacuum-tight (welded to the holder 2 along the side surface by electron-beam welding. In a gap 0.2-0.6 mm wide between the walls of the cylindrical flask 5 and the cap 3 are placed sealing means 4, for example copper-gallium or other suitable solder. After pumping out and filling the gas discharge lamp with the working gas through the opening // into the cavity 12 of the tubular holder 2, which passes into the stengel 13, the last A cold tap with compression and subsequent maintenance is brought in. Fig. 2 shows the second embodiment of the proposed electrode assembly, which differs from the first embodiment in that the working electrode 14 is made in the form of a spherical segment with an annular collar at the base and is placed on a flat closed end the wall 15 of the cylindrical holder 16 directly or through a thin sublayer of a suitable metal, such as nickel or platinum, (in FIG. 2 is not shown) and the irs of a heat resistant jacket 17 made of a dielectric material, such as refractory oxides of aluminum, beryllium, titanium, zirconium, silicon, or of carbides of refractory metals, for example niobium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, are held on it. Jacketing 17 is designed so that it shields the holder 16 along its entire length and is mechanically fixed on the annular protrusion 18 of the holder or on the flask abutting on it, apt. 1PO (Relics of known means of sealing. Invention 1. The electrode unit of the gas discharge lamp containing the working electrode of brittle refractory material, an electrode holder of a less refractory material with a higher electrical and thermal conductivity than the electrode material, and a means of sealing the holder in the lamp bulb, characterized in that, in order to improve electrical and thermal contact of the electrode with the holder over the enlarged surface, elimination of the sputtering of the holder material and means for connecting it with the electrode, as well as for simplifying the technology of connecting the electrode with the holder, the latter, at least partially, is enclosed in a heat-resistant jacket shielding the holder walls and at the same time forming an electrical and thermal contact between the working electrode and the holder. 2. Electrode assembly according to claim 1, characterized in that the heat-resistant jacket is made of a more refractory What is the material of the holder, metal or alloy, such as molybdenum, tantalum, niobium, rhenium, titanium, vanadium, nickel, covar, stainless steel. 3. Electrode node on PP. 1 and 2, characterized in that the reinforced jacket is thin-walled and is vacuum-connected to the working electrode, for example, by electron beam welding. 4. Electrode assembly according to claim 1, characterized in that the heat-resistant jacket is made of a dielectric material, for example, of refractory oxides, in particular of beryllium, zirconium or silicon oxides of aluminum. 5. Electrode assembly according to claim 1, characterized in that the heat-resistant jacket is made of carbides of refractory metals, for example niobium carbide, titanium carbide, tantalum carbide. 6. Electrode node in PP. 1-5, characterized in that the working electrode is made in the form of a washer or spherical segment with a height not exceeding 1/2 of the base diameter, and is provided on the side surface at the base with an annular collar enclosed by a projection of the heat-resistant shirt. 7. Electrode node in PP. 1-6, characterized in that the working electrode is made of a compressed and, at least partially, sintered, powdered refractory material, for example, tungsten with additives of activating oxides.

/J/ J

Va. /Va. /

/8/eight

fu2 2fu2 2