DE3043193A1

DE3043193A1 - Elektrische lampe

Info

Publication number: DE3043193A1
Application number: DE19803043193
Authority: DE
Inventors: Tjepke Hendrik Ekkelboom; Thomas 5621 Eindhoven Geeven
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1980-11-15
Publication date: 1981-08-27
Also published as: BE886211A; GB2064216B; BR8007478A; IT8025997A0; ES496909A0; NL7908413A; IT1193996B; JPS5686434A; HU182237B; ES8204881A1; FR2470441B1; FR2470441A1; CA1143426A; GB2064216A

Description

H.V. Philips' eiaailffiiparMirx&n, Eindhoven 3043193

5-8-1980 < 2. PHN 9633

"Elektrische Lampe".

Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe mit einem Quarzglaskolben und Stromzuführungsdrähten, die zu einem im Lampenkolben angeordneten elektrischen Element führen, vakuumdicht durch die Wand des Lampenkolbens geführt und über einen Teil ihrer Länge von einer Bekleidung aus Zwischenglas umgeben sind, mit der zwischen dessen Enden die Wand des Lampenkolbens verschmolzen ist. Eine derartige Lampe ist aus der GB-PS 710 434 bekannt.

Lampen mit einer hohen Betriebstemperatur werden häufig mit einem Quarzglaslampenkolben und mit Stromzuführungsdrähten aus Wolfram oder Molybdän ausgerüstet. Unter Quarzglas werden Gläser mit einem SiO„-Gehalt von mindestens 95 Gewichtsprozent verstanden. Diese Gläser haben einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (etwa — 7—1
7 x 10 K ), der sich wesentlich von dem des Wolframs

( 45 χ 10~⁷K~¹) und des Molybdäns ( 54 χ 10~⁷ K~¹) unterscheidet. Durch diese grossen Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist es allgemein üblich, die Stromzuführungsdrähte an der Stelle, an der sie vakuumdicht in die Wand des Lampenkolbens aufgenommen werden, als dünne Folien auszubilden, an die ein innerer und ein äusserer Stromleiter angeschweisst sind. Bei der Herstellung der Schweissverbindungen sowie beim Einschmelzen der Drähte in die Wand des Lampenkolbens tritt jedoch manchmal Ausfall durch Bruch der Folie auf. Weiter müssen die Schweissverbinduipistets auf ihre Tauchlichkeit geprüft werden, ist die Einheit des Stromleiters mit der Folie weich, so dass es schwer ist, den inneren Stromleiter gut positioniert im Lampenkolben zu montieren, und ^u beschränkt die Folie die zulässige Stromstärke durch den Stromleiter. Trotz dieser Nachteile sind nahezu alle handelsüblichen Lampenkolbentypen mit Quarzglaslampenkolben mit diesem Aufbau versehen. Nur bei Lampen mit einer

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hohen Stromstärke, wie Kurzbogejientladungslampen, wird in der Praxis notgedrungen ein eingeschmolzener Draht als Stromzuführung verwendet. Hieraus geht hervor, dass wirtschaftliche und technologische Hindernisse gegeben sind, um auch bei anderen Lampentypen eingeschmolzene Drähte als Stromzuführung zu verwenden.

Nach der erwähnten GB-PS 710 k3k wird eine vakuumdichte Einschmelzung des Stromzuführungsdrahts in der Wand des Quarzglaskolbens dadurch erhalten, dass der Stromzuführungsdraht an der Stelle der Einschmelzung in der Wand des Lampenkolbens mit einer angeschmolzenen Bekleidung aus einem Zwischenglas oder einer Anzahl von Zwis chengläsern versehen und die Wand des Lampenkolbens damit verschmolzen wird.

Es ist jedoch besonders schwer und zeitraubend, eine gute Verschmelzung der Wand des Lampenkolbens mit der Bekleidung des Stromzuführungsdrahtes zu verwirklichen. Dabei muss das Quarzglas des zu bildenden Lampenkolbens auf die Bekleidung des Stromzuführungsdrahts zusammenfallen.

Zwar kann man dies dadurch beschleunigen, dass das Quarzglas mit Werkzeugen an die Glasbekleidung gedrückt wird, jedoch auch dieser Vorgang ist schwer mechanisierbar.

Zum anderen hat sich gezeigt, dass, wenn eine Quetschabdichtung um die Glasbekleidung hergestellt wird, wie "dies bei Lampen üblich ist, bei denen eine dünne Metallfolie benutzt wird, um eine vakuumdichte Abschliessung des Lampenkolbens zu erhalten, keine zuverlässige Abdichtung erhalten wird und häufig Sprung auftrittv

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugnrunde, elektrische Lampen mit einem Quarzglaslampenkolben mit Strom— zuführungsdrahten zu schaffen, welche Lampen einen einfach zu verwirklichenden robusten Aufbau haben, der keine für die Praxis bedeutsamen Beschränkungen hinsichtlich des Durchmessers der Stromzuführungsdrähte mit sich bringt.

Diese Aufgabe wird bei Lampen eingangs erwähnter Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der Lampenkolben zumindest eine flache Quetschabdichtung aufweist, in die zumindest ein Stromzuführungsdraht aufgenommen ist,

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welche Quetschabdichtung an ihren beiden grösseren Seitenflächen für jeden in die Quetschabdichtung aufgenommenen Stromzuführungsdraht je einen über dem betreffenden Draht auf der ganzen Quetschungslänge verlaufenden erhöhten Rücken aufweist.

Experimentell wurde festgestellt, dass diese

Lampe einen zuverlässigen Aufbau hat und in einem mechanisierten Verfahren leicht herstellbar ist, auch wenn Stromzuführungsdrähte von 0,6 oder 0,8 mm Durchmesser oder darüber benutizt werden. Im Gegensatz dazu zeigte es sich, dass L_ampen, bei denen die grösseren Seitenflächen der Quetschabdichtung einen derartigen erhöhten Rücken nicht aufwiesen, in vielen Fällen sogar bereits beim Abkühlen sofort nach der Quetschabdichtungsbildung Sprung aufwiesen.

Der Erfindung liegt die folgende Erkenntnis zugrunde. Unter Zivischengläsern versteht der Fachmann im allgemeinen Gläser mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Ausdehnungskoeffizienten der zu verbinden Werkstoffe, insbesondere Metall des Stromzuführungsdraht es und Quarzglas des Lampenkolbens. Da Quarzgläser durch ihren hohen SiO_?-Gehalt einen sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und auch einen sehr hohen Erweichungspunkt aufweisen, müssen die Zwischengläser einen niedrigeren SiO„-Gehalt haben, um einen höheren Ausdehnungskoeffizienten zu erreichen, und die haben gleichzeitig eine niedrigere Erweichungstemperatur.

Bei der Herstellung einer flachen Quetschabdichtung hat das Zwischenglas eine Temperatur, die nur wenig von der Temperatur des Quarzglas abweicht. Dadurch hat das Zwischenglas eine verhältnismässig niedrige Viskosität. Der von den Quetschblöcken ausgeübte und vom Quarzglas auf das Zwischenglas übergetragene Druck lässt das Zwischenglas leicht fliessen, wodurch die Bekleidung des Stromzuführungsdrahts bei der Herstellung einer übliehen Quetschabdichtung, bei der die grösseren Seitenflächen nicht mit einem Rücken wie bei den erfindungsgemässen Lampen versehen werden, beschädigt wird oder sogar teilweise verschwindet. In der fertigen Quetschabdichtung

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ist der Stromzufuhrdraht dabei nicht mehr vom Ubergangsglas rundherum umgeben, was Spannungen im Quarzglas auslöst, die zu Sprung führen.

Indem die Oberflächen der Quetschblöcke mit einer Rinne versehen werden, deren Lage mit dem des Stromzuführungsdrahtes in dem noch offenen Ende des zu bildenden Lampenkolbens abgestimmt ist, wird beim Quetschen zwischen den zusammengeführten Quarzglasoberflächen innerhalb der Quetschabdichtung gleichsam ein Hohlraum für den Stromzuführungsdraht und für seine Bekleidung aus Zwischenglas ausgespart.

Wie immer bei der Verformung von Glas ist es auch hier wichtig, dass den Gläsern die Möglichkeit zum Fliessen und zum Miteinanderverschmelzen gegeben wird, so

dass vermieden wird, dass Glasoberflächen an der Stelle ihrer Berührung, spitze ¥inkel einschliessen. Abhängig von der Art, wie der Abdichtungsvorgang durchgeführt wird, empfiehlt es sich daher, die Quetschabdichtung nachträglich zu erwärmen.

Es hat sich gezeigt, dass sich die Gläser leicht

verschmelzen, wenn das Quarzglas des zu bildenden Lampenkolbens an der Stelle, an der die Quetschabdichtung verwirklicht werden muss, mit einer Auskleidung aus Zwischenglas versehen ist. Bei der Herstellung der Quetschabdich-

tung soll diese Auskleidung nur mit der Bekleidung des Stromzufuhrdrahts verschmelzen, welches durch die niedrigere Erweichungstemperatur des Zwischenglases leichter erfolgt.

Wesentlich wichtig ist, dass die Lampen nach

der Erfindung nicht nur leicht und auch mechanisiert hergestellt werden können, einen zuverlässigen Aufbau haben und hohe Stromstärken mit niedrigen Widerstandsverlusten ermöglichen, sondern auch, dass der Aufbau die Möglichkeit bietet, verschiedene Stromzuführungsdrähte in eine Quet-

schungsabdichtung aufzunehmen. Dies ist selbstverständlich bei dem aus der erwähnten GB-Patentschrift bekannten Aufbau nicht möglich, da die Einschmelzung des Stromzuführungsdrahtes dort rotationssymmetrisch ist.

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¥enn die erfindungsgemässe Lampe eine Entladungslampe, beispielsweise eine Hochdruckquecksilberdampfentladungslampe, und das im Lampenkolben, angeordnete elektrische Element ein Elektrodenpaar ist, kann neben dem Stromzuführungsdraht zu einer (Haupt-)Elektrode in eine Quetschabdichtung auch ein Stromzuführungsdraht zu einer Hilfselektrode aufgenommen sein. Hat die erfindungsgemässe Lampe einen Glühkörper als elektrisches Element, so kann die Lampe je nach Verwendungszweck als Zweiquetschungs- oder als Einquetschungslampe ausgeführt sein.

Es haben sich sehr gute Ergebnisse mit Zwischengläsern ergeben, die über die Temperaturstrecke von 30 bis 800°C einen Ausdehnungskoeffizienten (oC) im Bereich

-7 -1

von etwa 11 bis 17 χ 10 K haben. Beispiele derartiger Gläser (Zusammensetzung in Gewichtsprozent) sind in nachstehender Tabelle angegeben.

	SiO₂	B₂O₃	^A12°3	CaO	OCx 10⁷ K~¹
a	86,9	9,0	4,1		11
b	86,4	9,6	4,0		13
C	81,9	13,1	h,5	0,5	15
d	81 ,0	10,9	7,1	1,0	17

- Die Zwischengläser können auf herkömmliche Weise an die Stromzuführungsdrähte aus Wolfram oder Molybdän angeschmolzen werden, um darauf eine Bekleidung zu bilden. So kann das Glas, wenn vom Glas in Stabform ausgegangen wird, in einer Flamme auf dem Draht ausgeschmiert

3Q werden. Ist das Glas rohrförmig verfügbar, so kann dies auf den Draht geschoben und anschliessend beispielsweise durch induktives Erhitzen am Draht angeschmolzen werden.

Bei Lampen, bei denen die vakuumdichte Abschliessung auf einer in eine Quetschabdichtung aufgenommenen Folie verwirklicht wird, ist die Quetschabdichtung nur vakuumdicht über einen Teil der Folienlänge, der zwischen den Enden des an der Folie angeschweissten inneren und äusseren Stromleiters liegt. Zum mechanischen Ver-

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ankern dieser inneren und äus'seren Stromleiter in der Quetschabdichtung muss die Länge dieser Quetschabdichtung wesentlich grosser als die Länge des vakuumdichten Teils

sein,
g

Bei erfindungsgemässen Lampen ist dagegen die

Quetschabdichtung vakuumdicht über die ganze gequetschte Länge des Stromzuführungsdrahts. Dies bietet die Möglichkeit, erfindungsgemässen Lampen wesentlich kürzere Quetschabdichtungen zu geben, was nicht nur eine Einsparung an 10

Quarzglas, sondern auch eine kleinere Lampe mit sich bringt. Dadurch können diese Lampen auch in kleinen Leuchten von niedrigem Gewicht benutzt werden.

. In der US-PS 3 742 283 ist eine elektrische

Lampe mit einem Quarzglaslampenkolben mit einer Quetsch-15

abdichtung beschrieben, bei der die Stromzuführungsdrähte

über den in der Quetschabdichtung liegenden Teil von Cermet umgeben sind. Die bekannte Lampe weist an ihren grösseren Seitenflächen einen über den Stromzuführungsdrähten verlaufenden, erhöhten Rücken auf. 20

Obgleich diese Lampe einige Ähnlichkeit mit

der erfindungsgemässen Lampe hat, gibt es wesentlich wichtige Unterschiede. Die US-Patentschrift erwähnt, dass mit nur einer Cermet—Hülle ausgekommen werden kann, wenn

die Stromzuführungsdrähte einen Durchmesser von etwa 25

300 /um haben. Ist die Dicke der Stromzuführungsdrähte 750 /um oder mehr, sind zwei oder mehr konzentrische Hüllen unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten zu verwenden.

,_ Jedoch sind Lampen mit 300 /um dicken Stromzuführungsdrähten ausnahmweise üblich, so dass die grosse Mehrheit der Lampen nach der US-Patentschrift zwei oder mehrere konzentrische Cermet-Hüllen auf den Stromzuführungsdrähten aufweisen müssen. Dazu kommt, dass sich Cermets schwer verarbeiten lassen.

Bei der erfindungsgemässen Lampe reicht dagegen immer nur eine Umhüllungsschicht aus, die aus Glas besteht und sich leicht anbringen lässt.

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Die nach dieser US-Patentschrift verwendeten Cermets sind, auch bei hoher Temperatur, viskoser als Quarzglas, weil sie ein hochschmelzendes Metall wie Wolfram enthalten. Das in erfindungsgemässen Lampen verwendete ^ Zwischenglas ist weniger viskos als Quarzglas, weil es einen geringeren SiO_-Gehalt besitzt.

Bei Lampen nach der US-Patentschrift wird auf den grösseren Seitenflächen der Quetschabdichtung über den Stromzuführungsdrähten deshalb ein erhöhter Rücken angebracht, damit vermieden wird, dass bei der Herstellung der Quetschabdichtung das verhältnismässig wenig viskose Quarzglas in der Längsrichtung der Stromzuführungsdrähte der besonders viskosen Cermet-Hüllen weggedrückt wird und neben den Cermets auf die blanken Teile der

Stromzuführungsdrähte gerät. Dies könnte jedoch auch dadurch vermieden werden, dass die Cermet-Hüllen eine solche Länge besitzen, dass das Quarzglas die blanken Teile der Stromzuführungsdrähte nicht erreichen kann.

Dagegen wird bei der erfindungsgemässen Lampe

ein erhöhter Rücken angebracht, damit vermieden wird, dass das Quarzglas das viel weniger viskose Zwischenglas wegdrückt und statt des Zwischenglases sich mit einem blank gewordenen Teil des betreffenden Stromzuführungsdrahts berührt. Bei der erfindungsgemässen Lampe ist

eine Bekleidung aus Zwischenglas mit grösserer Länge daher keine Alternative für die Verwendung eines erhöhten Rückens.

Die erfindungsgemässen Lampe hat also einen

einfacheren und universelleren sowie leichter herstellba/-

ren Aufbau. Die erhöhten Rücken über den Stromzuführungsdrähten haben einen anderen Effekt.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Lampen werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hochdruck-

quecksilberdampfentladungslampe,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Lampe nach

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Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 eine Einquetschungshalogenglühlampe in Seitenansicht,

Fig. k einen Querschnitt durch die Quetschungsabdichtung der Lampe nach Fig. 3 entlang der Linie IV-IV,

Fig. 5 eine Zweiquetschungshalogenglühlampe in Seitenansicht,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Lampe nach Fig. 5 entlang der Linie VI-VI.

In Fig. 1 hat ein Quarzglaslampenkolben 1 zwei flache Quetschabdichtungen 2 und 3· Durch die Quetschabdichtung 2 ist ein Stromzuführungsdraht k hindurchgeführt, um welchen herum die Quetschabdichtung 2 die gleiche Geometrie wie die Quetschabdichtung 3 ™ den Stromzuführungs-

draht 5 hat. Der Stromzuführungsdraht 5 ist über einen Teil seiner Länge von einer Bekleidung aus Ubergangsglas 6 mit der Zusammensetzung b aus der vorangehenden Tabelle umgeben, welche Bekleidung am Draht 5 angeschmolzen ist. Das Quarzglas der Quetschabdichtung 3 ist zwischen den Enden der Bekleidung 6 mit dieser verschmolzen. Der Stromzuführungsdraht 5» der aus ¥olfram besteht und einen Durchmesser von 800 /um hat, trägt an seinem Ende 7 Wolframdrahtwindungen 8 zur Bildung einer Hauptelektrode.

Neben dem Draht 5 ist ein mit einer Bekleidung 9 aus dem 25

gleichen Zwischenglas versehener Wolframdraht 10 eingequetscht, dessen Ende 11 eine Hilfselektrode bildet.

In Fig. 2 ist die Form der flachen Quetschabdichtung 3 deutlich sichtbar. Die Quetschabdichtung 3 hat kleinere Seitenflächen 12 und 13 und grössere Seitenflächen 14 und 15· Auf den letztgenannten Seitenflächen ist ein erhöhter Rücken 16 bzw. 17 vorgesehen, die je über dem Stromzufuhrungsdraht 5 und seiner Bekleidung 6 liegen und über die ganze Quetschungslänge verlaufen. Ebenfalls sind

erhöhte Rücken 18 bzw. 19 über dem Stromzuführungsdraht 35

10 und seiner Bekleidung 9 vorgesehen.

In Fig. 3 sind in die flache Quetschabdichtung 30 des Quarzglaslampenkolbens 31 Molybdänstromzuführungs-

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drähte 32 bzw. 33 mit einem Durchmesser von 600 /um vakuumdicht aufgenommen. Die Drähte haben eine Bekleidung aus Zwischenglas 3^· bzw. 35 mit der Zusammensetzung d aus der Tabelle. Die Stromzuführungsdrähte 32 und 33 tragen einen ¥olframglühkörper 46.

In Fig. k ist sichtbar, dass über jedem der in die flache Quetschabdichtung 30 aufgenommenen Stromzuführungsdrähte 32 bzw. 33 auf den grösseren Seitenflächen 36 und 37 der Quetschabdichtung 30 erhöhte Rücken 38, 39 40 bzw. 41 vorgesehen sind. Sie verlaufen über die ganze Quetschungslänge der Stromzuführungsdrähte 32 und 33· Die dargestellte Lampe kann für Projektionszwecke benutzt werden.
. In Fig. 5 hat der Quarzglaslampenkolben 50

flache Quetschabdichtungen 51 und 52 gleicher Form. In die Quetschabdichtung 52 ist ein ¥0Iframzuführungsdraht 53 mit einem Durchmesser von 700 /um aufgenommen, auf dem

ty /

eine Bekleidung 5^· mit der usammensetzung a) aus der 2Q Tabelle angeschmolzen ist. Zwischen den Enden der Bekleidung 5^- ist das Glas der Quetschabdichtung 52 damit verschmolzen» An seinem im Lampenkolben 50 liegenden Ende hat der Stromzuführungsdraht einige ¥olframdrahtwindungen 55» die in den Glühkörper 56 hineingeschraubt sind. Die Lampe kann als Flutlichtlampe benutzt werden.

In Fig. 6 sind die über dem Stromzuführungsdraht 53 und seiner Bekleidung ^h auf den betreffenden grösseren Seitenflächen 57 und 58 der Quetschabdichtung 52 vorhandenen erhöhten Rücken 59 und 60 dargestellt, die über die ganze eingequetschte Länge des Stromzuführungsdraht ^3 verlaufen.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

ί1.) Elektrische Lampe mit einem Quarzglaskolben und Stromzuführungsdrähten, die zu einem im Lampenkolben angeordneten elektrischen Element führen, vakuumdicht durch die Wand des Lampenkolbens geführt und über einen Teil ihrer Länge von einer Bekleidung aus Zwischenglas umgeben sind, mit der zwischen dessen Enden die Wand des Lampenkolbens verschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lampenkolben (1; 31 j 5θ) zumindest eine flache Quetschabdichtung (2, 3; 30; 51» 52) hat, in die zumindest ein Stromzuführungsdraht (4, 5, 10; 32, 33; 53) aufgenommen ist, welche Quetschabdichtung an ihren beiden grösseren Seitenflächen (lh, 15; 36, 375 57, 58) für jeden in die Quetschabdichtung aufgenommenen Stromzuführungsdraht einen über dem betreffenden Draht auf der ganzen Quetschungslänge verlaufenden erhöhten Rücken (16 bis 19 j 38 bis 41; 59, 60) aufweist.
2. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Quetschabdichtung (3) zumindest zwei Stromzuführungsdrähte (5> 10) aufgenommen sind.

2" 3. ' Elektrische Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglas ( 6, 9> 3^> 35> 5^) in der Temperaturstrecke von 30 bis 800°C einen Ausdehnungs-

— 7 — 1 koeffizienten im Bereich von 11 bis I7 χ 10 K hat.

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