DE1106418B

DE1106418B - Gasentladungslampe mit Quarzkolben

Info

Publication number: DE1106418B
Application number: DED32160A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Manfred Schiekel
Original assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Current assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Priority date: 1959-12-21
Filing date: 1959-12-21
Publication date: 1961-05-10

Description

Gasentladungslampe mit Quarzkolben Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungslampe mit (Quarzkolben für stoßartige Entladungen, insbesondere Blitzlichtlämpe, bei der innerhalb des Kolbens der der Einschmelzstelle einer Elektrode oder Elektrodenzuführung benachbarte konische Raum von dem eigentlichen Entladungsraum durch eine Wand abgetrennt ist, die zwischen den beiden Räumen einen geringen Querschnitt frei läßt. Aufgabe ist es, die Einschmelzstellen der Elektroden oder Elektrodenzuleitungen im Quarzkolben vor Beschädigungen bei der stoßartigen Entladung zu schützen und damit Belastbarkeit und Lebensdauer der Entladungslampe zu erhöhen. Die Belastbarkeit und höchstzulässige Leistungsdichte von stoßartig betriebenen Gasentladungslampen, wie z. B. den- Blitzlichtlampen, läßt sich erhöhen, wenn man für diese statt des sonst üblichen Glaskolbens einen Quarzkolben verwendet, weil Quarzglas höhere Temperaturen verträgt.
Obwohl solche Lampen mit Quarzkolben eine Steigerung der Leistungsdichte gestatten, weisen diese Lampen noch gewisse Mängel auf, die bei weiterer Steigerung der Leistungsdichte und zum Teil auch schon bei der Herstellung der Lampen hervortreten. Die Erfindung zeigt, wie diese Mängel auf einfache Weise behoben werden können.
Bei kleinen und preiswerten Blitzlichtlampen ist man beim Übergang auf Quarzkolben gezwungen, eine billige und nur geringes Volumen benötigende Einschmelzung der Elektroden bzw. ihrer Zuführungen anzuwenden. Die hierfür wohl gebräuchlichste Methode ist die Einschmelzung dünner Molybdänfolien unter Druck. Dabei wird, wie es die Fig. 1 und 2 veranschaulichen, der Kolben 1 zunächst an den für die Einschmelzung vorgesehenen Stellen 2 etwas zusammengedrückt und dann evakuiert. Erhitzt man nun den Quarzkolben 1 an der zusammengedrückten Stellet bis zur Erweichung, so preßt der äußere Luftdruck den Quarzkolben zusammen, so daß er sich eng an die Molybdänfolie 3 anschmiegt und dichte Verbindungen ergibt.
Unter gewissen Voraussetzungn kann auch auf das vorherige Evakuieren des Kolbens verzichtet und der erforderliche Druck durch ein geeignetes Werkzeug aufgebracht werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bildet sich bei dieser Einschmelzung ein zur Einschmelzstelle spitz zulaufender konischer Hohlraum 6 aus; dadurch entstehen zwei sehr spitz verlaufende Räume zwischen der Molybdänfolie 3 und der Wandung des Quarzkolbens 1, weil diese Einschmelztechnik eine langsame Annäherung der Kolbenwand an die Molybdänfolie verlangt. Die bei Stoßentladung auftretenden impulsartigen Druckerhöhungen kürzester Dauer im Röhrenl:olben zersprengen nun leicht diese Einschmelzung durch Kerbwirkung. Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie diese die Röhre zerstörenden Erscheinungen vermieden werden können. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Elektrode oder Elektrodenzuführung durch die Wand in den Entladungsraum hindurchragt und der von der Wand frei gelassene Querschnitt so klein ist, daß der Ausgleich einer Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen erst nach einer Zeit stattfindet, die lang gegenüber der Dauer der stoßartigen Entladung ist.
Dieser Erfindungsgedanke läßt sich zweckmäßig in der Weise praktisch durchführen, daß die Wand eine Scheibe aus geeignetem Material ist, die am Rande und/oder auf ihrer Fläche mit entsprechenden Kanälen versehen ist. In Weiterbildung dieser Erfindung ist es vorteilhaft, wenn sich die Scheibe in an sich bekannter Weise mindestens mit Teilen ihres Außenumfangs gegen die Innenwandung des Kolbens abstützt und die sie durchdringende Elektrode oder Elektrodenzuführung haltert und/oder zentriert.
Die genannte Scheibe kann beispielsweise aus einem keramischen Material oder aus einem hochschmelzenden Metall bestehen; sie kann auch mit der von ihr gehaltenen Elektrode ein einziges Stück bilden. Schließlich kann man die Scheibe zugleich zur Erhöhung der Wärmekapazität der von ihr gehaltenen Elektrode ausnutzen, indem man ihre Dicke und ihr Material in geeigneter Weise wählt.
Die erfindungsgemäße Scheibe erfüllt den Zweck, die Druckspitzen gegen die Einschmelzungsstellen zu dämpfen, die bei der stoßartigen Entladung im Entladungsraum des Kolbens auftreten, und zugleich die eigentliche Elektrode definiert zu haltern sowie in an sich bekannter Weise einen Schutz gegen unerwünschte Bedampfungen der inneren Kolbenwände und der Elektrode während des Einschmelzens zu bieten.
Die Fig. 3 und 4 zeigen in ähnlicher Weise wie die Fig. 1 und 2 eine nach der Erfindung aufgebaute Entladungslampe, wo 7 die erfindungsgemäße Scheibe ist, die, z. B. mit Hilfe von Lappen 8, an der Elektrode 4 befestigt ist.
Wesentlich für die Erfindung ist nun, daß zwar einerseits eine gasdurchlässige Verbindung zwischen dem eigentlichen Entladungsraum 10 und dem konischen Endraum 11 besteht, durch die eine vergleichsweise langsame Evakuierung des letzteren möglich ist, daß aber andererseits diese gasdurchlässige Verbindung einen solchen Strömungswiderstand hat, daß sie für schnelle Druckänderungen praktisch undurchlässig ist. Praktisch erforderlich sind dafür Kanäle 9, die größenordnungsmäßig eine Breite von 1/2o bis 1/s mm je nach Entladungsdauer der Blitzlichtlampe haben. Die genauen Abmessungen der Kanäle 9 hängen noch von ihrer Länge ab, sind jedoch nicht so kritisch. Die Kanäle 9 wirken ähnlich wie Längsinduktivitäten und stellen für schnelle Druckänderungen (z. B. innerhalb von 1. 10-3 Sekunden) einen sehr großen, dagegen für langsame Druckänderungen (z. B. innerhalb von 100 Sekunden) einen sehr kleinen Widerstand dar.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß man zur Schaffung dieser Druckaustausch- und Dämpfungskanäle 9 praktisch keinen Aufwand zu treiben braucht. Durch die üblichen Toleranzen und die Unrundheiten des Quarzrohr-Innendurchmessers sowie durch die Bearbeitungsungenauigkeiten der Scheibe 7 erhält man gerade Kanäle 9 der gewünschten Form und Größe.
Es ist jedoch erforderlich, der Wahl des Materials für die Scheibe 7 eine gewisse Aufmerksamkeit zu schenken. Geeignet sind nämlich nur Materialien mit hochliegendem Schmelzpunkt, geringem Dampfdruck und kleiner Elastizitätskonstante. Die letzte Eigenschaft ist nur schwer gleichzeitig mit den beiden ersten zu erfüllen. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, daß die Scheibe oder Wand 7 in Analogie ähnlich wie ein Längskondensator wirkt. Kann man also keine genügend kleine Elastizitätskonstante verwirklichen, so muß die Scheibe 7 dafür entsprechend dicker gemacht werden. Am geeignetesten erwiesen sich gewisse Metalle, wie z. B. Molybdän oder bestimmte Keramiken (z. B. A1203).
Es leuchtet ein, daß die nach der Erfindung vorgesehene Scheibe 7 zugleich eine wirkungsvolle Elektrodenhalterung darstellt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung muß aber noch in der folgenden Erscheinung erblickt werden: Beim Einschmelzen der Molybdänfolie treten bekanntlich hohe Temperaturen auf (1200° C). Das führt dazu, daß sowohl etwas ",folybdän der Folie als auch vor allem Kupferrückstände von den Schweißelektroden verdampfen.. Diese setzen sich auf den Elektroden sowie an den kalten Stellen des Kolbens ab und verursachen Schwärzungen der Kolbenwand. Besonders auf den aktivierten Kathoden rufen diese Niederschläge Vergiftungen hervor. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß nur noch ganz geringe Mengen der verdampfenden Stoffe an die erwähnten Stellen gelangen, die Hauptmenge schlägt sich dagegen an der Scheibe 7 nieder. Wenn die Scheibe 7 aus Molybdän oder auch aus keramischem Material besteht, vergrößert sie die Wärmekapazität der Elektroden beträchtlich, so daß diese höher belastet werden dürfen. Die Scheibe 7 kann auf beliebige Weise an der Elektrode 4 angebracht, mit dieser verbunden oder aus einem Stück mit dieser sein. Im Bedarfsfalle kann man zwischen Scheibe 7 und Elektrode 4 weitere Druckausgleichskanäle vorsehen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte und beschriebene Ausführungsform beschränkt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gasentladungslampe mit Quarzkolben für stoßartige Entladungen, insbesondere Blitzlichtlampe, bei der innerhalb des Kolbens der der Einschmelzstelle einer Elektrode oder Elektrodenzuführung benachbarte konische Raum von dem eigentlichen Entladungsraum durch eine Wand abgetrennt ist, die zwischen den beiden Räumen einen geringen Querschnitt frei läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode oder Elektrodenzuführung durch die Wand in den Entladungsraum hindurchragt und der von der Wand frei gelassene Querschnitt so klein .'st, da.ß der Ausgleich einer Druckdifferenz zwischen den beiden von ihr abgetrennten Räumen erst nach einer Zeit stattfindet, die lang gegenüber der Dauer der stoßartigen Entladung ist.
2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand eine Scheibe (7) aus geeignetem Material ist, die am Rande und/oder auf ihrer Fläche mit entsprechenden Kanälen (9) versehen ist.
3. Gasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Scheibe (7) mindestens mit Teilen ihres Außenumfanges in an sich bekannter Weise gegen die Innenwandung des Kolbens (1) abstützt und die sie durchdringende Elektrode (4) oder Elektrodenzuführung haltert und/oder zentriert.
4. Gasentladungslampe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe in an sich bekannter Weise an der Elektrode oder Elektrodenzuführung befestigt ist.
5. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (7) durch entsprechende Wahl ihres Materials und/oder ihrer Dicke die Wärmekapazität der Elektrode (4) vergrößert.
6. Gasentla,dun.gslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (7) aus keramischem Material besteht.
7. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (7) aus einem hochschmelzenden Material besteht. B. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (7) und die Elektrode (4) aus einem Stück bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1645 600; britische Patentschrift Nr. 727 895.