DE2743083A1

DE2743083A1 - Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE2743083A1
Application number: DE19772743083
Authority: DE
Inventors: Gijsbert Kuus; Peter Andreas Walthe Tielemans
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-10-08
Filing date: 1977-09-24
Publication date: 1978-04-13
Also published as: FR2367346A1; JPS5347176A; BE859451A; IT1085447B; US4101796A; NL7611135A

Description

M.V. Philips' GloGilampcnfabiickan, Ε,Γ,ϋιοντ.π ρην. 8550.

DEEN/EVH.

"Hochdruckentladungslampe"

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungskolben, der mit einer Gasfüllung, mit Elektroden mit Elektrodenstiften, die in der Wand des Lampenkolbens verankert sind, und mit einem Wasserstoffgetter in einer für Wasserstoff durchlässigen Metallhülle versehen ist.

Derartige Entladungslampen sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 ^52 Qhk bekannt. Bei

den bekannten Lampen ist das Wasserstoffgetter in einem Behälter aus für Wasserstoff durchlässigem Metall eingeschlossen, um das Getter vor Angriff durch die Gasfüllung zu schützen.

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Die Schweissnaht zwischen dem Bodenteil und dem Deckelteil des Getterbehälters ist verhältnismässig lang, wodurch eine hohe Genauigkeit beim Schweissen erfordert wird, um Undichtigkeiten zu vermeiden. Das Getter bildet mit seiner Hülle zusammen einen zusätzlichen Teil, der gesondert im Lampenkolben montiert werden muss.

Sowohl bei Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen mit einem Zusatz von Metallhalogeniden als auch bei Lampen ohne diesen Zusatz ist die Temperatur des Getters wichtig. Eine Lampe mit einem gut arbeitenden Getter kann daher unbefriedigende Ergebnisse haben, wenn die Brennstellung geändert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Entladungslampen zu schaffen, bei denen die Möglichkeit von Undichtigkeiten in der Hülle des Getters auf ein Minimum verringert ist, das Getter nicht als gesonderter Teil in der Lampe montiert zu werden braucht und das zuverlässige Funktionieren des Getters unabhängig ist von der Brennstellung der Lampe.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer Lampe eingangs erwähnter Art dadurch gelöst, dass im Elektrodenstift wenigstens einer Elektrode ein in ihrer Längsrichtung verlaufender, geschlossener Hohlraum vorhanden ist, in dem sich mindestens an dem der Wand des Lampenkolbens zugewandten Ende das Wasserstoffgetter

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befindet, und dass der Elektrodenstift an dem in den
Lampenkolben hineinragenden Ende aus einem den Hohlraum im Elektrodenstift begrenzenden Metallteil besteht,
dessen Metall aus der Gruppe gewählt ist, die aus Tantal, Niob und Legierungen von Tantal und Niob und Legierungen von mindestens 5 Atomprozent mindestens einem der Metalle Wolfram und Molybdän besteht.

Tantal und Niob, ihre Legierungen und Legierungen davon mit Wo1 fram und/oder Molybdän halten sowohl sehr hohe Temperaturen aus und sind auch im hohen Masse für Wasserstoff durchlässig.

Es hat sich gezeigt, dass, wenn ein in einer

für Wasserstoff durchlässigen Wand eingeschlossenes Wasserstoffgetter richtig funktionieren soll, an die Stelle, an der das eingeschlossene Getter in der Lampe angeordnet wird, entgegengesetzte Anforderungen gestellt
werden müssen.

Für eine hohe Getterkapazitat ist es notwendig, das Getter bei einer möglichst niedrigen Temperatur im Lampenkolben anzuordnen, obgleich die Geschwindigkeit, mit der geringe Wasserstoffmengen gebunden werden, bei höheren Temperaturen grosser ist.

In Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen mit einer Gasfüllung, die Metallhalogenide enthält, muss das Getter jedoch wegen der Empfindlichkeit des umhüllenden

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Metalls gegen Halogen bei möglichst hoher Temperatur angeordnet werden, da das Gleichgewicht Me + η HaI^*Me Hal dabei stark nach links verschoben ist.

Auch in Hochdruckquecksilberdainpf entladungslampen ohne Halogenide zeigt sich für die Metallhülle des Getters eine Anordnung bei hoher Temperatur wünschenswert. Enthält die Gasatmosphäre geringe Sauerstoffmengen oder geringe Stickstoffmengen, so können diese mit dem Metall der Getterhülle Oxyde bzw. Nitride bilden, das die Hülle für Wasserstoff weniger durchlässig macht. Hat die Hülle jedoch eine hohe Temperatur, so wird Sauerstoff bzw. Stickstoff schneller durch die Wand der Hülle hineindiffundieren und kehrt die hohe Wasserstoffpermeabilität zurück.

Bei den erfindungsgemässen Lampen ist eine

Lösung für diese entgegengesetzten Anforderungen dadurch gegeben, indem sich der für Wasserstoff stark durchlässige Teil der Hülse des Getters an dem in den Lampenkolben hineinragenden Ende eines im übrigen beispielsweise aus Wolfram oder Molybdän bestehenden Elektrodenstiftes und daher auf sehr hoher Temperatur befindet. Dagegen befindet sich das Getter im Elektrodenstift nahe der Wand des Lampenkolbens und daher auf einer niedrigen Temperatur. Wenn man in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Lampe sich das Getter auch weiter zu dem in den Lampenkolben hineinragenden Ende des Elektrodenstiftes

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erstrecken lässt, entsteht im Betrieb über dem Getter ein grösserer Temperaturgradient, so dass dabei der Vorteil eines Getters bei hörerer Temperatur - hohe Reaktivität mit dem eines Getters bei niedriger Temperatur - hohe Kapazität kombiniert wird.

Es sei bemerkt, dass Fig. h der erwähnten Offenlegungsschrift eine Elektrode veranschaulicht, bei der an der Oberfläche des Elektrodenstiftes in einiger Entfernung vom Elektrodenkopf ein Wassers toffgetter angebracht ist, auf dem eine für Wasserstoff durchlässige Metallschicht angeordnet ist. Diese Anordnung erfüllt schon deshalb nicht die Aufgabe der Erfindung, weil sich das Getter ausschliesslich auf einer für das Getter verhältnismässig hohen und siel·! die Hülle auf einer gleichen für die Hülle verhältnismässig niedrigen Temperatur befindet.

Es sei weiterhin bemerkt, dass aus der US-PS: 3 ^05 303 eine Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe mit Halogenidzusätzen bekannt ist, bei der der Elektrodenkopf einen der Entladung zugewandten Hohlraum aufweist, in dem beispielsweise Yttrium vorgesehen ist. Im Betrieb der Lampe verdampft das Yttrium, wodurch Yttriumverluste der Gasfüllung ausgeglichen werden können. Daraus ist bereits ersichtlich, dass in dieser bekannten Lampe das Yttrium im Elektrodenkopf keine Getterfunktion haben kann. Ausserdem hätte dieses Metall eine zu hohe Temperatur zum Binden des Wasserstoffs.

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Das Wasserstoffgetter, beispielsweise Scandium oder ein Wasserstoff bindender Stoff gemäss der erwähnten Offenlegungsschrift, und zwar Yttrium, Lanthan, ein Lanthanid oder eine Legierung davon, befindet sich bei der erfindungsgemässen Lampe an dem der Wand des Lampenkolbens zugewandten Ende des Hohlraums im Elektrodenstift. Vorzugsweise hat ein Teil des Getters im Betrieb der Lampe eine Temperatur unter 900°C. Wenn der Hohlraum im Stift bis zur Stelle durchgeht, an der der Stift in die Wand des Lampenkolbens eintritt, oder bis in den in der Wand des Lampenkolbens liegenden Teil des Stiftes, kann stellenweise eine Gettertemperatur von 700 bis 800°C verwirklicht werden. Wegen der höheren Kapazität des Getters bei diesen niedrigeren Temperaturen werden Lampen bevorzugt, bei denen das Getter wenigstens teilweise eine Temperatur von 800°C oder darunter aufweist. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn sich auch weiter zu dem in den Lampenkolben hineinragenden Ende des Elektrodenstiftes Gettermaterial mit Temperaturen zwischen 900°C und 1000°C, insbesondere mit Temperaturen zwischen 900 und 1200°C, wegen der hohen Reaktivität bei höherer Temperatur befindet.

Vorzugsweise steigt die Temperatur über dem Getter im Betrieb der Lampe zumindest von 800⁰C nahe dem der Wand des Lampenkolbens zugewandten Ende des Hohlraums im Elektrodenstift auf 1000°C an einer weiter

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davon entfernten Stelle an, insbesondere von mindestens 700 bis 1200°C.

Das Getter kann beispielsweise als Draht, Stab oder gepresstes Formstück vorhanden sein.

Nach Bedarf können im Hohlraum des Elektrodenstiftes Mittel vorgesehen sein, um ein Verschieben des Getters im Hohlraum zu vermeiden.

Dazu kann ein Stab oder Hohlzylinder, ein spiralisierter Draht oder ein Pulver, beispielsweise aus Wolfram oder Molybdän, dienen, das oder der zwischen dem Getter und dem der Wand des Lampenkolbens abgewandten Ende des Hohlraumes angeordnet ist. Es ist weiterhin möglich, dass der Hohlraum stellenweise einen abweichenden Durchmesser hat, beispielsweise dadurch, dass der Elektrodenstift eingestülpt ist. Auch kann das Getter klemmend in den Hohlraum aufgenommen sein oder kann der für Wasserstoff durchlässige Metallteil das Getter fixieren.

In einer Lampe mit einer Gasfüllung, die das für Wasserstoff durchlässige Metall des in den Lampenkolben hineinragenden Endes des Elektrodenstiftes bei niedrigeren Temperaturen angreifen kann, wie Hochdruckhalogenidlampen, wird die Länge des Elektrodenstiftteiles, der aus für Wasserstoff durchlässigem Metall besteht, vorzugsweise so gewählt, dass dieses Metall eine Temperatur über 1500°C hat. Insbesondere steht der für Wasserstoff durchlässige Metallteil nur an der Stirnfläche des

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Elektrodenstiftes mit der Gasatmosphäre im Lampenkolben in Berührung. Bei Hochdruckquecksilberdampfentladungslampen ohne Halogenidzusätze können auch Teile des Elektrodenstiftes mit einer niedrigeren Betriebstemperatur aus für Wasserstoff durchlässigem Metall hergestellt sein.

Im Gegensatz zum Getter der bekannten Lampe kann die Schweissnaht, die das Gehäuse des Getters bei der erfindungsgemässen Lampe abdichtet, besonders kurz sein, nämlich gleich dem Umfang des Elektrodenstiftes.

Bei der erfindungsgemässen Lampe hat in der

Regel wenigstens ein Teil des für Wasserstoff durchlässigen Elektrodenstiftteiles eine Wanddicke von 0,1-1 mm»

Die Elektrodenstifte können möglicherweise mit Elektrodenköpfen beispielsweise aus schraubenlinienförmig gewundenem Draht versehen sein.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 5 Längsschnitte durch Elektrodenstifte, Fig. 6 eine Hochdruckentladungslampe.

In den Fig. 1 bis 5 ist ein Metallteil 1 aus für Wasserstoff durchlässigem Metall bei 2 an einem Stiftteil 3 beispielsweise aus Wolfram oder Molybdän angeschweisst, Das kegelige Ende des Teiles 3 ist in einer fertigen Lampe in die Wand des Lampenkolbens aufgenommen. Mit den Pfeilen 5 ist die Stelle angegeben, an der sich in der

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fertigen Lampe die Innenseite der Wand des Lampenkolbens an den Elektrodenstift anschliesst. Das Wasserstoffgetter ist mit k bezeichnet.

In Fig. 1 und k ist die Schweissverbindung zwischen den beiden Elektrodenstiftteilen 1 und 3 eine Stauchschweissung, in den Fig. 2 und 3 umgibt der Teil 1 den Teil 3 teilweise, '-während in Fig. 5 der Teil 1 teilweise im Teil 3 liegt, was die Montage der Elektrode vereinfacht.

In Fig. 1 weist der Elektrodenstift eine Einstülpung 6 auf, während in Fig. 2 ein beispielsweise aus Wolfram bestehender Hohlzylinder 7 im Elektrodenstift zum Fixieren des Getters k vorgesehen ist.

In Fig. 3 ist zum selben Zweck ein schraubenlinienförmig gewickelter Draht 8 benutzt. Die in dieser Figur dargestellte Elektrode, bei der sich der für Wasserstoff durchlässige Teil 1 weit in Richtung auf den Lampenkolben erstreckt, ist besonders für Hochdruckquecksilberdampf entladungslampen geeignet.

In Fig. k befindet sich das Getter k teilweise in dem in der Wand des Lampenkolbens liegenden Teil 3 des Elektrodenstiftes. In dieser Figur besteht nur die Stirnfläche 1 des Elektrodenstiftes aus für Wasserstoff durchlässigem Metall. Die Elektrode ist hierbei mit einem schraubenlinienförmig gewickelten Wolframdraht 9 versehen, so dass der Entladungsbogen bei dieser Elektrode nicht an der Stirnfläche des Elektrodenstiftes, sondern am

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schraubenlinienförmig gewickelten Draht 9 angreift.

In Fig. 5 hat der Elektrodenstift ebenfalls einen schraubenlinienförmig gewickelten Draht 9 t an dem im Betrieb der Entladungsbogen angreift. Die Buchse 1 begrenzt die Verschiebungsmoglichkeit des Getters k.

In Fig. 6 ist eine fertige ^00 W Hochdruckquecksilberdampf entladungslampe mit Metallhalogenidzusatz dargestellt. In einem Quarzglaslampenkolben 10 befinden sich zwei Elektroden 11 und 12, wobei die Elektrode gemäss Fig. 4 ausgeführt ist. Der Lampenkolben 10 ist zwischen Stromleitern 13 und lh in einem Glasaussenkolben angeordnet, der mit einem Lampensockel 16 versehen ist. Im Aussenkolben ist ein Getter 17 angebracht.

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L e e r s e i t e

Claims

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PATENTANSPRUECHE:

ζ\. J Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungskolben, der mit einer Gasfüllung, mit Elektroden mit Elektrodenstiften, die in der "Wand des Lampenkolbens verankert sind, und mit einem Wasserstoffgetter in einer für Wasserstoff durchlässigen Metallhülle versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Elektrodenstift (3) wenigstens einer Elektrode (12) ein in Längsrichtung des Stiftes verlaufender, geschlossener Hohlraum (18) vorhanden ist, in dem sich mindestens an dem der Wand des Lampenkolbens (io) zugewandten Ende das Wassers toffgetter^ (k) befindet, und dass der Elektrodenstift an dem in den Lampenkolben hineinragenden Ende aus einem den Hohlraum im Elektrodenstift begrenzenden Metallteil (i) eines Metalls besteht, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Tantal, Niob, Legierungen von Tantal und Niob und Legierungen von mindestens eines dieser Materialien mit mindestens einem der Metalle Wolfram und Molybdän besteht.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Lampe die Temperatur über dem Getter (k) mindestens von 800°C nahe dem der Wand des Lampenkolbens (10) zugewandten Ende des Hohlraums (i8) im Elektrodenstift (3) bis zu 1000⁰C an einer weiter davon entfernten Stelle ansteigt.

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3· Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur über dem Getter (k) von mindestens 700°C bis zu 1200⁰C ansteigt.

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