DE2548732C2

DE2548732C2 - Elektrische Entladungslampe

Info

Publication number: DE2548732C2
Application number: DE2548732A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Adrianus Joannes Jacobs; Bart van der Eindhoven Leeuw
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-10-31
Publication date: 1986-04-30
Also published as: AT360617B; GB1519509A; CA1041591A; JPS555224B2; JPS5172187A; IT1048792B; NL174682B; NL174682C; ATA857475A; HU177130B; FR2291605A1; NL7414846A; US4011480A; DE2548732A1; FR2291605B1; BE835513A

Description

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Stromdurchffihrungsgüed und dem keramischen Form- me zwischen dem Stromdurchführungsglied und den stück, in dem dieses Glied angebracht wird, werden Formstücke durch Kapillarwirkung ausfüllen kann, nach dieser Offenlegungsschrift unter Druck eine An- Das in das Lampengefäß geführte Ende des Stromzahl von Schichten mit von innen nach außen von durchführungsgliedes kann durch ein Stützglied für die Schicht zu Schicht zunehmenden Ausdehnungskoeffi- 5 Elektrode verschlossen sein, z. B. durch eine Schweißzienten angebracht, um den Unterschied der Ausdeh- verbindung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nungskoeffizienten des StrGmdurchführungsgJiedes und bestehen das Stromdurchführungsglied und das Stützdss Formstückes auszugleichen. Die Vorteile dieser glied aus einem Stück.

Stromdurchfühi ung, und zwar die Anwendung preis- Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist

werter und resistenter Materialien, werden durch die to das in das Lampengefäß geführte Ende des Stromdurchumständliehe Herstellung von Lampen mit einer derar- führungsgliedes oder das Stützglied örtlich durchbohrt tigen Konstruktion wieder beseitigt Dadurch kann bei der Herstellung der Lampe die

Die US-PS 38 48 151 beschreibt eine Lampe mit ei- Schmelzkeramik leichter die Kapillarräume zwischen nem aus Folien aufgebauten Stromdurchführungsglied. dem Stromdurchführungsglied und dem zylindrischen Diese Folien sind sehr dünn, so daß ihre Verarbeitung 15 Formstück ausfüllen.

schwierig ist Überdies weisen die Folien einen beträcht- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist

liehen elektrischen Widerstand auf, der zu erheblichen das zylindrische Formstück, vorzugsweise in der Mitte, Verlusten führt durchbohrt, so daß das Stromdurchführungsglied bei

Die Erfindung bezweckt eine Entladungslampe mit der Herstellung der Lampe als Pumpstengel wirken einer einfach aufgebauten Entladucgsgefäßdichtung 20 kann. In diesem Fall ist das Lampengc ,-'-ß dadurch abge- und einem Stromdurchführungsglied aus einem resi- dichtet daß das Stromdurchführungsgi· ia außerhalb stenten Metall zu schaffen. des Lampengefäßes zugedrückt und/oder zugeschweißt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung böi einer wird, aber vorzugsweise dadurch, daß die Bohrung in elektrischen Entladungslampe eingangs genannter Art dem Formstück mit Schmelzkeramik ausgefüllt wird, dadurch gelöst daß das Stromdurchführungsglied aus 25 Das rv'gförmige keramische Formstück kann durch einem Metall besteht das aus der durch Wolfram, Mo- eine Schrumpfverbindung vakuumdicht an der Wand lybdän. Rhenium und Legierungen derselben gebildeten des zylindrischen Entladungsgefäßes befestigt sein. Eine Gruppe gewählt ist und daß dieses Stromdurchfüh- andere Möglichkeit besteht darin, daß beide Teile mitrungsglied mittels einer sich in den axialen Spalten zwi- tels einer Schmelzkeramik miteinander verbunden sind, sehen dem Stromdurchführungsglied und den beiden 30 In dem ringförmigen Formstück kann eine Bohrung keramischen Formstücken befindlichen Schmelzkera- angebracht sein, durch die eine Hilfselektrode in das mik vakuumdicht mit den beiden Formstücken verbun- Lampengefäß geführt ist wobei die Durchführung müden ist tels einer Schmelzkeramik abgedichtet ist

Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein vaku- Einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung wer-

umdichter Verschluß des Entladungsgefäßes in der 35 den nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Lampe nach der Erfindung gewährleistet ist auch wenn Es zeigt

das Stromdurchführungsglied ein Rohr mit verhältnis- F i g. 1 eine Entladungslampe und

mäßig großer Wandstärke ist Im allgemeinen wird die F i g. 2 bis 4 einen Längsschnitt durch ein Ende eines

Wandstärke des Rohres 20 bis 250 um und in der Regel Entladungsgefäßes.

20 bis 150μπι betragen. Normalerweise liegt kein Be- 40 In Fig. 1 ist mit 1 ein rohrförmiges Entladungsgefäß darf vor, ein Rohr mit einer dickeren Wand zu wählen, eint.· Hochdruck-Natriumdampf-Entladungslampe von weil Rohre mit der angegebenen Wandstärke bereits 400 W bezeichnet Mit 2 ist der Außenkolben dieser eine genügend hohe Leitfähigkeit aufweisen. Entladungslampe bezeichnet 3 ist der Lampensockel.

Die verwendeten Rohre können durch Strangpressen, Mit 4 ist ein Poldraht bezeichnet an den ein Widerstand Tiefziehen oder Rollen von Plattenmaterial, gebildet 45 5 angeschlossen ist Die andere Seite dieses Widerstanwerden, in welchem letzteren Falle nahezu geschlossene des 5 ist an eine innere Hilfselektrode (siehe 20 in Rohre erhalten werden, die sich ebenfalls bewährt ha- F i g. 3) im Entladungsgefäß 1 angeschlossen, ben. In F i g. 2 bezeichnet 10 einen Teil des Entladungsge-

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lampe mit einem fäbes 1 nach Fig. 1. Dieses Entladungsgefäß ist aus relativ dicken, rohrförmigen Stromdurchführungsglied 50 durchscheinendem gasdichtem Aluminiumoxid hergebesteht darin, daß das Stromdurchführungsglied einen stellt. Die Füllung des Gefäßes besteht aus einem Amalviel niedrigeren elektrischen Widerstand aufweist und garn, und zwar einer Kombination von Natrium und dadurch bei Stromdurchgang viel weniger warm wer- QuecKilber, und enthält ein Zündgas, z. B. Xenon. Mit den wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das 11 ist eine Hauptelektrode bezeichnet die über ein Stromdurchführungsglied eine größere mechanische 55 Stützglied 12 an einem rohrförmigen Stromdurchfüh-Festigkeit aufweist und sich besonders gut zur Anwen- rungsglied 13 aus Wolfram befestigt ist Das Stromdung als Träger für eine Elektrode eignet Ein weiterer durchführungsglied 13 ist mit Hilfe einer Schmelzkera-Vorteil eines Rohres besteht darin, daß keine schroffen mik 17 an keramischen Formstücken 14 und 15 befestigt geometrischen Übergänge vorhanden sind, an denen die ebenfalls aus durchscheinendem gesintertem Ahimisich Spannungen konzentrieren. 60 niumoxid bestehen. Die Schmelzkeramik besteht hier

Das Stromdurchführungsglied kann sehr verschiede- aus einem Gemisch von 30 Gew.-% AI2O3,30 Gsw.-% ne Abmessungen aufweisen. Vorzugsweise wird der Au- BaO und 40 Gew.-%B₂O3 mit einem Schmelzpunkt von ßendurchmesser des Stromdurchführungsgliedes derart etwa 1400⁰C. 16 bezeichnet eine mittlere Bohrung in gewählt daß der Innendurchmesser des Entladungsge- dem zylindrischen Formstück 15 und 18 eine Bohrung in fäßes anderthalb- bis zehnmal und bei einer bevorzug- e.5 dem Stützglied 12, das mit dem Stromdurchführungsten Ausführungsform zwei- bis fünfmal größer ist glied 13 ein Ganzes bildet Die Bohrung J6 ist ebenfalls

Das ringförmige und da&zylindrische Formstück wer- mittels einer Schmelzkeramik verschlossen, den derart bemessen, daß die Schmelzkeramik die Räu- Die Bezugsziffern in F i g. 3 bezeichnen die gleichen

Teile wie in F i g. 2. i9 ist eine Bohrung im Stromdurchführungsglied 13, während 20 eine Hilfselektrode ist, die durch eine Bohrung 21 in das Lampengefäß eingeführt ist.

In F i g. 4 ist eine Elektrode 31 aus Wolfram an einem Wolframstützglied 32 festgeschweißt, das eine Durchbohrung 33 aufweist. Das Stützglied 32 ist an dem Stromdurchführungsglied 34 aus Molybdän befestigt, das mittels einer Schmelzkeramik 35 mit den keramischen Formstücken 36 und 37 verbunden ist. Das ring- förmige keramische Formstück 36 ist mittels einer Schmelzkeramik 38 mit der Wand 30 des rohrförmigen Entladungsgefäßes verbunden.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel betrug die Länge des Entladungsgefäßes (10 in Fig.3) aus gesin- is tertem AI2O3 11 cm und der Außendurchmesser 1 cm, während die Wandstärke 0,1 cm betrug. Die keramischen Formstücke 14 und 15, die ebenfalls aus gesintertem AI2O3 bestanden, wiesen eine Dicke von 03 cm auf. Die ringförmigen Formstücke 14 waren vor dem Zusammenbau auf eine höhere Temperatur als das Entladungsgefäß 10 vorerhitzt worden. Die beiden Enden des Entladungsgefäßes 10 wurden mit einem ringförmigen Formstück 14 versehen, wonach durch Erhitzung bei 1850⁰C in einer Wasserstoffatmosphäre infolge des Schrumpfungsunterschiedes zwischen den Ringen und dem Entladungsgefäß feste Verbindungen erhalten wurden. Ein Molybdänrohr 13 mit einem Außendurchmesser von 0,4 cm und einer Wandstärke von 150 μηι wurde, nachdem es mit der Wolframelektrode 11 versehen worden war, in die große öffnung in einem der Formstücke 14 geführt, die etwa 200 μπι größer als der Durchmesser des Molybdänrohres 13 war. In das Molybdänrohr 13 wurde ein auf 1850⁰C gesinterter Zylinder 15 aus AI2O3 eingeführt, der darin mit einem Spiel von etwa 25 μπι paßte. In eine zweite Bohrung 21 in dem Formstück i4 von 100 μπι wurde eine Wöiifämhiiiseicktrode 20 mit einem Durchmesser von 60 μπι geführt. Rings um die abzudichtenden öffnungen in den Formstücken wurde eine Schmelzkeramik angebracht:

40

45

44 Gew.-% Al₂O₃, 38Gew.-%CaO, 9Gew.-%BaO, 6Gew.-%MgO, 2Gew.-%B₂O₃und 1 Gew.-% SiO₂.

Dann wurde im Vakuum auf eine Temperatur von etwa 1450⁰C erhitzt

Das an einem Ende abgedichtete Entladungsgefäß wurde nun mit Argon gespült, mit Quecksilber, Natriumiodid, Thalliumjodid und Indiumjodid gefüllt und dann am anderen Ende mit dem zweiten Stromdurchführungsglied 13 und der darauf angebrachten Elektro- de 11 versehen. Während das fertige Ende des Entladungsgefäßes gekühlt wurde, wurde das andere Ende in einer Atmosphäre von 26 mbar Argon mittels einer Schmelzkeramik abgedichtet.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2

ratur, ζ. B. 100O⁰C oder höher, aufweisen, besteht das

Patentansprüche: Entladungsgefäß aus keramischem Material, unter dem

hier sowohl polykristallines Material, wie durchschei-

1. Elektrische Entladungslampe mit einem rohr- nendes gasdichtes Al₂O₃, MgAI₂Oi (Spinel) und Y₂O₃. förmigen Entladungsgefäß aus keramischem Materi- 5 als auch einkristallines Material, wie Saphir, zu versteaL das mittels eines ringförmigen und eines zylindri- hen ist

sehen keramischen Formstückes verschlossen ist. Dieses Material läßt sich — im Gegensatz zu Glas —

wobei zwischen diesen Formstücken ein rohrförmi- nicht bei höheren Temperaturen verformen. Kerami-

ges metallenes Stromdurchführungsglied angeord- sehe Entladungsröhren werden denn auch häufig mittels

net ist, dadurch gekennzeichnet, daß das io keramischer Formstücke verschlossen, die mit Hilfe ei-

Stromdurchführungsglied (13 bzw. 34) aus einem ner Schmelzkeramik vakuumdicht mit der Röhrenwand

Metall besteht, das aus der durch Wolfram, Molyb- verbunden werden (DE-OS 14 71 379).

dän, Rhenium und Legierungen derselben gebilde- Auch können keramische Formstücke dadurch vaku-

ten Gruppe gewählt ist und daß dieses Stromdurch- umdicht mit der Röhrenwand verbunden werden, daß

führungsglied mittels einer sich in den axialen Spal- 15 sie durch Schrumpfung um die Röhre oder in der Röhre

ten zwischen dem Stromdurchführungsglied und den befestigt werden (US-PS 35 64 328).

beiden keramischen Formstücken (14, 15 bzw. 36, In die Formstücke werden Stromdurchführungsglie-

37) befindlichen Schmelzkeramik vakuumdicht mit der aufgenommen, die vorzugsweise aus einem Metall

den beiden Formstücken verbunden ist mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten bestehen,

2. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 1, 20 der gleich dem des keramischen Materials oder von dadurch gekennzeichnet daß das Stromdurchfüh- diesem nur wenig verschieden ist Als solches kommt rungsglied (13 bzw. 34) eine Wandstärke von 20 bis Niob, aber auch Tantal in Betracht (siehe die vorge-250 μπι aufweist nannten Veröffentlichungen). Beide genannten Metalle

3. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 2, sind jedoch kostspielig und weisen noch den Nachteil dadurch gekennzeichnet daß das Stromdurchfüh- 25 auf, daß sie nicht gegen Halogenide und Sauerstoff berungsglied (13 bzw. 34) eine Wandstärke von 20 bis ständig sind, durch weiche Eigenschaft die Lebensdauer 150 μπι aufweist von Lampen, bei denen diese Metalle mit den genannten

4. Elektrische Entladungslampe nach einem der Stoffen in Berührung kommen, ungünstig beeinflußt Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der wird.

Innendurchmesser des zylindrischen Entladungsge- 30 Aus der GB-PS 11 52 134 ist eine elektrische Entla-

fäßes (10 bz.„. 30) anderthalb bis zehnmal größer als dungslampe der eingangs genannten Art bekannt in der

der Außendurchmess*r des Stromdurchführungs- das Stromdurchführungsglied an der Oberfläche aus ei-

gliedes (13 bzw. 34) ist nem Metall mit einem linearen Ausdehnungskoeffizien-

5. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 4, ten besteht der größer als der des keramischen Materidadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser 35 als ist welches Metall aus der durch Platin, Eisen, Nickel des zyündrischen EntladüngsgefäSes (10 bzw. 30) and Kobalt gebildeten Gruppe gewählt ist Der Kern zwei- bis fünfmal größer als der Außendurchmesser des Gliedes besteht aus einer Legierung mit einem dem des Stromdurchführungsgliedes (13 bzw. 34) ist des keramischen Materials entsprechenden Ausdeh-

6. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 4 nungskoeffizienten. Das StrortidurctuBhrungsglied und oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmi- 40 die keramischen Formstücke sind leicht konisch ausgege Stromdurchführungsglied (13 bzw. 34) an seinem bildet und durch axiales Pressen unter Druck und bei im Lampengefäß (10 bzw. 30) befindlichen Ende hoher Temperatur in einer trockenen Wasserstoffatmodurch ein Elektrodenstützglied (12 bzw. 32) ver- Sphäre vakuumdicht miteinander verbunden. Die Herschlossen ist stellung einer solchen Lampe erfordert viel Zeit und

7. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 6, 45 spezielle Werkzeuge, um Druck auf die keramischen dadurch gekennzeichnet, daß das in das Lampenge- Formstücke und das Stromdurchführungsglied während faß geführte Ende des Stromdurchführungsgliedes des Vorgangs zum Miteinanderverbinden dieser Teile (13 bzw. 34) oder das Stützglied (12 bzw. 32) örtlich auszuüben.

durchbohrt ist Bei einer anderen aus der GB-PS 11 52 134 bekann-

3. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 7, 50 ten Entladungslampe ist in der Lampendurchführung

dadurch gekennzeichnet daß das zylindrische kera- das Stromdurchführungsglied zweiteilig ausgebildet

mische Formstück (15) in der Mitte durchbohrt ist Und besteht aus einem zylindrischen Teil und einem

9. Elektrische Entladungslampe nach Anspruch 8, scheibenförmigen Teil mit zylindrisch umgebogenen

dadurch gekennzeichnet daß die Bohrung (16) in Rand. Der zylindrische Teil hat ringsherum Spiel und

dem zylindrischen keramischen Formstück (15) mit- 55 berührt das ringförmige keramische Formstück nicht.

tels einer Schmelzkeramik abgedichtet ist Die Verbindung des Stromdurchführungsgliedes mit

dem ringförmigen keramischen Formstück ist mit Hilfe

des scheibenförmigen Teiles vorgenommen worden.

Diese Verbindung steht unter axialem Druck. Der zylin-

eo drische Teil des Stromdurchführungsgliedes besteht aus

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entla- Mo oder Fe, der scheibenförmige Teil aus Eisen,
dungslampe mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß Aus der DE-OS 20 32 277 ist es bekannt, daß Metalle aus keramischem Material, das mittels eines ringförmi- mit einem erheblichen niedrigeren Ausdehnungskoeffigen und eines zylindrischen keramischen Formstückes zienten als das keramische Material, wie Wolfram, Moverschlossen ist, wobei zwischen diesen Formstücken 65 lybdän, Rhenium und Legierungen derselben, für das ein rohrförmiges metallenes Stromdurchführungsglied Stromdurchführungsglied verwendet werden können, angeordnet ist. Diese Metalle sind gegen die in Entladungslampen vor-Bei Entladungslampen, die eine hohe Betriebstempe- handenen aggressiven Stoffe beständig. Zwischen dem