HU177130B - Electric discharge lamp with ceramic discharge tube and metal tube current input - Google Patents

Description

A találmány tárgya villamos kisülési lámpa, amelynek kerámia kisülési csöve van, a kisülési cső egy gyűrű alakú, és egy hengeres kerámia idommal van lezárva, amelyek között fémcső árambevezető elem van elhelyezve.

Kisülési lámpákban, amelyekben magas hőmérséklet - például 1000°C vagy ennél magasabb hőmérséklet uralkodik a kisülési edény kerámiából készül, ami alatt mind polikristályos anyagot, amely átlátszó, gázzáró, A1₂O₃, MgAl₂O₄ (spinéi) és Y₂ O₃, mind monokristályos anyagot, például zafírt értünk.

Ezek az anyagok az üveggel ellentétben magasabb hőmérsékleten nem deformálódnak. Ezért a kerámia kisülési csöveket rendszerint kerámia idomokkal zágák le, amelyeket a falhoz vákuumzáró tömítő kerámiával rögzítik (ilyen tömítő kerámiát ismertet az 1 471 379 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírás).

A kerámia idomok vákuumzáró rögzítése a cső falához történhet úgy is, hogy azokat a cső körül, vagy azon belül zsugorítják (ilyet ismertet a 3 564 328 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás).

Az árambevezető elemek az idomokkal egybe vannak építve, és ezek célszerűen olyan fémből vannak, amelyeknek a lineáris hőtágulási együtthatója egyenlő vagy csak kismértékben tér el a kerámia hőtágulási együtthatójától. Ilyenek a niobium vagy a tantál (a fenti szabadalmi leírások szerint).

Ez a két fém azonban nagyon drága és az a hátrányuk, hogy halogén elemeknek és oxigénnek nem állnak ellen, amely tulajdonságok károsan befolyásolják a lámpa élettartamát, mivel ezek a fémek ezekkel az anyagokkal kölcsönhatásba lépnek.

Az 1 152 134 számú angol szabadalmi leírás egy, a bevezetőben ismertetett elektromos kisülési lámpát ismertet, amelyben az árambevezető elem felületén levő fém lineáris hőtágulási együtthatója nagyobb, mint a kerámia anyagé, és amely fémet platina, vas, nikkel és kobalt csoportból választanak. Az árambevezető elem magja olyan ötvözet, amelynek lineáris hőtágulási együtthatója a kerámia hőtágulási együtthatójának felei meg.

Az említett szabadalmi leírás szerint az árambevezető elemet és a kerámia idomot egymással vákuumzáró módon kötik össze, nyomással, magas hőmérsékleten, hidrogénatmoszférában.

Az említett angol szabadalmi leírás szerint lámpának az a hátránya, hogy előállítása időigényes és különleges szerszámok szükségesek a kerámia idom és az árambevezető elem összenyomásához, az összekötési eljárás alatt.

Ismert a 2 032 277 számú Német Szövetségi

Köztársaság-beli szabadalmi leírásból, hogy a kerámia lineáris hőtágulási együtthatójánál lényegesen alacsonyabb hőtágulási együtthatóval rendelkező fémek, mint például a wolfram, molibdén, rénium és ezek ötvözetei árambevezető elemként alkalmaz177130 hatók. Ezek a fémek kisülési lámpában jelenlevő agresszív anyagokkal szemben ellenállóak.

Az említett szabadalmi leírás szerint az árambevezető elem és a kerámia idom között nyomás alatt több réteg van elhelyezve, amelyeknek a hőtágulási ⁵ együtthatója belülről kifelé haladva növekszik. Ezek a rétegek úgy vannak kialakítva, hogy kiegyenlítsék a hőtágulási együttható különbséget az árambevezető elem és az idom között.

Ennek a megoldásnak az az előnye, hogy olcsó és ¹⁰ ellenálló anyagok alkalmazhatók, azonban az ilyen konstrukciójú lámpák gyártása bonyolult, ami az előbbi előnyöket kiegyenlíti.

A találmány elé feladatul tűztük ki olyan kisülési lámpa kialakítását, amelynek kisülési edénye egysze- 15 rűen van lezárva, és az árambevezető elem ellenálló anyagból készíthető.

A kitűzött feladatot a találmány szerint oldottuk meg, amelynek tárgya a bevezetőben ismertetett elektromos kisülési lámpa, és amelynek a találmány 20 szerint az árambevezető elem a wolfram, molibdén, rénium csoport egyik férne vagy ezek ötvözete, amely árambevezető elem vákuumzáró módon a két kerámia idom közé tömítő kerámiával van kötve.

Meglepő módon azt találtuk, hogy a lámpában a 25 kisülési edény vákuumzáró lezárása a találmány szerint akkor is biztosítható, amikor az árambevezető elem egy viszonylag nagy falvastagságú cső. A cső falvastagsága általában 20—250/zm-íg, gyakorlatilag azonban 20-150 jum-ig terjed. Általában nagyobb 30 falvastagságra nincsen szükség, mivel az említett falvastagságú csövek már elégséges villamos vezetőképességgel rendelkeznek.

A csövek kialakíthatók extrudálással, mélyhúzással vagy fémnyomással, mely utóbbi eset- 35 ben zárt csöveket kapunk, amelyek teljesen megfelelőek.

Ismert az olyan villamos kisülési lámpa is, amelyben az árambevezető elem a kisülési edény fala és az edénnyel tömítetten kötött idom közé szorított 40 vékony (mintegy 15μηι) molibdén fóliacsíkokból áll.

A találmány szerinti lámpának az az előnye, hogy mivel az árambevezető elem ebben az esetben cső, és a cső falvastagsága sokkal nagyobb lehet mint a 45 fóliacsíkoké, az árambevezető elemnek sokkal kisebb a villamos ellenállása, és ezért az átfolyó áram ezt lényegesen kevésbé melegíti fel. További előnye a találmány szerinti áram+evezető elemnek, hogy ez mechanikusan erősebb felépítésű, és így kiválóan al- 50 kalmas az elektróda hordására. A csőnek az is az előnye, hogy nincsenek geometriai folytonossági hiányok, ahol feszültséggyűjtő helyek alakulhatnának ki.

Az árambevezető elem méretei különbözőek le- 55 hétnek. Az árambevezető elem külső átmérőjét célszerű olyanra megválasztani, hogy a kisülési edény belső átmérője 1,5-10-szer nagyobb, egy előnyös kiviteli alaknál 2—5-ször nagyobb legyen.

A gyűrű alakú és a hengeres idomok egymáshoz viszonyított méretei olyanok, hogy a tömítő kerámia a kapilláris hatás révén az árambevezető elem és az idomok közötti teret ki tudja tölteni.

Az edénybe benyúló árambevezető elem végénél vagy végében elektródatartó elem van elhelyezve, 55 amelyhez az elektróda hegesztéssel van rögzítve. Egy előnyös kiviteli alaknál az árambevezető elem egy hengeres cső, amelynek az edény belsejébe nyúló vége zárt, és a cső zárófala az elektróda tartóeleme.

Egy további előnyös kiviteli alaknál az edénybe benyúló árambevezető elemen vagy a tartóelemen nyílás van kialakítva. Ennek eredményeképpen a tömítő kerámia a lámpa előállítása során sokkal könnyebben tudja kitölteni az árambevezető elem és a hengeres idom közötti kapilláris teret.

Egy további előnyös kiviteli alaknál a hengeres idomon célszerűen központos nyílás van, így az árambevezető elem a gyártás során mint leszívó cső szerepel. Ebben az esetben az edényt az árambevezető elemnek a burán kívüli elcsípésével és/vagy hegesztésével, előnyösen azonban az idom nyílásának tömítő kerámiával való kitöltésével záquk le.

A gyűrű alakú kerámia idom a hengeres kisülési edény falához vákuumzáró módon zsugorkötéssel rögzíthető. További lehetőség a két darabnak tömítő kerámiával való összekötése.

A gyűrű alakú idomban kialakított további nyíláson keresztül segédelektróda nyúlik a kisülési edény belsejébe, és a nyílást tömítő kerámiával lehet lezárni.

Tömítő kerámiaként alkalmazhatók az ismert anyagok közül azok, amelyek a kisülési lámpák töltésének ellenállnak, például amilyeneket a 3 281 309, a 3 441 421 a 3 588 577 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírások, valamint a fentebb említett szabadalmi leírások ismertetnek.

A találmány szerinti kisülési lámpát részletesebben a rajzok kapcsán ismertetjük.

A rajzokon az

1. ábra a találmány szerinti kisülési lámpát mutatja, a

2—4. ábrák a kisülési edény egyik végének hosszirányú metszeteit mutatják.

Az 1. ábrán egy nagynyomású 400 W-os nátriumgőz lámpa látható, amelynek belsejében az 1 kisülési cső van. A kisülési lámpának 2 burája, 3 lámpafeje és 4 pólusvezetéke van. A 4 pólusvezetékhez csatlakozik az 5 ellenállás. Az 5 ellenállás másik vége az 1 kisülési csőbe benyúló segédelektródához csatlakozik (lásd a 3. ábrát).

A 2. ábrán az 1 kisülési cső 10 része látható, amely kisülési cső áttetsző, gázzáró alumíniumoxidból van. A cső belsejében valamilyen amalgán, nevezetesen nátrium és higany kombinációja, továbbá valamilyen gyújtógáz, például xenon van. A 11 főelektróda a cső alakú wolframból levő 13 árambevezető elemhez van a 12 tartóelem révén rögzítve. A 13 árambevezető elem a 14 és 15 kerámia idomokhoz, 17 tömítő kerámiával van kötve, ahol a 14 és 15 kerámia idomok hasonlóképpen áttetsző, színtereit alumíniumoxidból vannak. A tömítő kerámia ebben az esetben 30súly% Á1₂O₃, 30 súly% BaO, 40súly% B₂O₃-ból áll, amelynek az olvadáspontja megközelítően 1400 °C.

A hengeres 15 kerámia idomban középső 16 nyílás van kialakítva. A 12 tartóelem a 13 árambevezető elemmel egy darabból készült, és benne a 18 nyílás van kialakítva. A 16 nyílás szintén tömítő kerámiával van lezárva.

A 3. ábrán látható kivitelben a 13 árambevezető elemben 19 nyílás van kialakítva. A 21 nyíláson keresztül a lámpa edényébe a 20 segédelektróda nyúlik be.

A 4. ábrán a wolframból készült 31 elektróda a szintén wolframból készült 32 tartóelemhez van hegesztve, amely utóbbiban a 33 nyílás van. A tartóelem a molibdénből készült 34 árambevezető elemmel van összekötve, amely utóbbi a 36 és 37 kerámia idomokhoz szintén 35 tömítő kerámiával van 10 kötve. A gyűrű alakú 36 kerámia idom a cső alakú kisülési edény 30 falához 38 tömítő kerámiával van rögzítve.

Egy megvalósított lámpánál a színtereit A1₂O₃-ból készült kisülési edény hossza 11 cm volt, külső átmérője 1 cm és falvastagsága 0,1 cm. A kerámia idomok hasonlóképpen Al₂O₃-ból készültek, és ezeknek a vastagsága 0,3 cm. A beszerelés előtt a gyűrű alakú 14 kerámia idomot magasabb hőmérsékleten égették elő, mint a csövet. A cső két végébe behelyezték a gyűrű alakú 14 kerámia idomokat, majd ezután hidrogén atmoszférában 1850°C-on hevítették, és a gyűrű, valamint a cső közötti zsugorodási különbség eredményeképpen létrejött a merev kötés. A molibdénből készült 13 árambevezető elemet, amelynek külső átmérője 0,4 cm, falvastagsága 150 Mm, és amely el volt látva a wolframból készült 11 főelektródával, a 14 kerámia idomok egyikének nagy nyílásába behelyezték, amelynek átmérője hozzávetőlegesen 200Mm-rel nagyobb volt, mint a csőnek az átmérője. A színtereit Al₂O₃-ból készült hengeres 15 kerámia idomot 1850 °C-on helyezték a csőbe, amelynek játéka mintegy 25 pm volt. A wolframból készült 20 segédelektróda, amelynek átmérője 60 Mm, a 14 kerámia idom 100 Mm átmérőjű második 21 nyílásába helyezték el. Az idomok nyílásait tömítő kerámiával zárták le, amely 44 súly% A1₂O₃, 38 súly% CaO, 9 súly% BaO, 6súly% MgO, 2 súly% B₂O₃ és 1 súly% SiO₂ összetételű volt. Ezt a szerelvényt ez- 40 után vákuumban hevítették, megközelítőleg 1450 °C hőmérsékletig.

Ezután a csövet, amely egyik végén inár le volt zárva, argonnal átöblítették, feltöltöttek higannyal, nátriumjodiddal, talliumjodiddal és indiumjodiddal, 45 majd behelyezték a másik végére a 13 árambevezető elemet, valamint all főelektródát. A kisülési edény már elkészített végét hűtötték, miközben a másik végét 20 torr nyomáson lezárták tömítő kerámia segítségével.

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok:

   1. Elektromos kisülési lámpa, amelynek kerámia kisülési csöve van, a kisülési cső egy gyűrű alakú és egy hengeres kerámia idommal van lezárva, amelyek között egyenes körhenger alakú fémcső árambevezető elem van elhelyezve, azzal jellemezve, hogy a hengeres kisülési cső (1) belső átmérője 1,5—10-szer

   15 nagyobb, mint az árambevezető elem (13) külső átmérője, az árambevezető elem (13) wolframból vagy molibdénből vagy réniumból vagy ezek ötvözetéből van, amely a két kerámia idomhoz (14, 15) tömítő kerámiával (17) van rögzítve, és a tömítő 20 kerámia (17) az árambevezető mellett a kerámia idomok (14, 15) külső és belső felülete között van,
2. 2. Az 1. igénypont szerinti elektromos kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az árambevezető elem (13, 34) falvastagsága 20 és 250 pm

   25 között van.
3. 3. A 2. igénypont szerinti elektromos kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az árambevezető elem (13, 34) falvastagsága 20 és 150 Mm között van.

   30
4. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti elektromos kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hengeres kisülési cső (1) belső átmérője 2—
5. 5-szőr nagyobb, mint az árambevezető elem (13, 34) külső átmérője.

   35 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti elektromos kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az árambevezető elem (13, 34) a kisülési cső (1) belsejébe benyúló, a végén lezárt cső.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti elektromos kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az árambevezető elemnek (13, 34) a kisülési cső (1) belsejébe benyúló végén nyílás (18, 19, 33) van.
7. 7. A 6. igénypont szerinti elektromos kisülési lámpa kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hengeres kerámia idomban (15) központos nyílás (16) van.