DE3329270A1 - Gas discharge lamp, in particular flash tube - Google Patents
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Abstract
Description
Gasentladunqslampe, insbesondere Blitzröhre.Gas discharge lamp, especially flash tube.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe, insbesondere Blitzröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Gasentladungslampe ist aus der DE-PS 26 25 554 bekannt. Gemäß dieser Patentschrift wird die für die Gasentladungslampe zugelassene Leistung beschränkt, so daß Weichglas als Kolbenmaterial und ein Manteldraht als Anschlußdraht eingesetzt werden kann. Ein Manteldraht üblicher Bauart ist leicht schweißbar, läßt sich aber wiederum nur in Verbindung mit Weichglas einsetzen, da er auf diese Glasart in seinem Temperaturausdehnungskoeffizienten angepaßt ist. Die in der genannten Patentschrift ebenfalls erwähnten Ausführungsformen mit Glaskolben aus Quarzglas, Hartglas wie beispielsweise Borsilikatglas oder sogenanntem Zündglas erfordern andere Materialien für die Anschlußdrähte, soweit sie als Glasdurchführung ausgebildet sind. Hierfür wird insbesondere Wolfram oder Molybdän eingesetzt.The present invention relates to a gas discharge lamp, in particular Flash tube according to the preamble of claim 1. Such a gas discharge lamp is known from DE-PS 26 25 554. According to this patent specification is for the Gas discharge lamp restricted power, so that soft glass as bulb material and a sheathed wire can be used as a connecting wire. A sheathed wire more common Construction is easy to weld, but can only be used in conjunction with soft glass use, because it affects this type of glass in its temperature expansion coefficient is adapted. The embodiments also mentioned in the cited patent specification with glass bulbs made of quartz glass, hard glass such as borosilicate glass or so-called Ignition glass require other materials for the connecting wires, insofar as they are used as a glass bushing are trained. In particular, tungsten or molybdenum is used for this.
Wolfram oder Molybdän lassen sich jedoch nur sehr schlecht schweißen. Dementsprechend schlägt beispielsweise die DE-OS 30 02 033 eine Elektrode vor, welche aus einem Wolframdraht und einem Sinterkörper zusammengesezt ist, wobei der Sinterkörper eine Bohrung aufweist, durch die der Wolframdraht hindurchgesteckt ist. Der Sinterkörper ist mit einer Aktivatorlösung getränkt, wobei als Aktivator beispielsweise Caesiumverbindungen eingesetzt sind.However, tungsten or molybdenum are very difficult to weld. Accordingly, for example, DE-OS 30 02 033 proposes an electrode which is composed of a tungsten wire and a sintered body, the sintered body has a bore through which the tungsten wire is inserted. The sintered body is impregnated with an activator solution, the activator being, for example, cesium compounds are used.
Ein derartiger Sinterkörper weist eine relativ große Berührungsfläche zum Anschlußdraht auf. Dadurch ergibt sich ein intensiver Wärmekontakt zum Anschlußdraht. Dies führt zum Abdampfen des Aktivators beim Einschmelzen der Elektroden in den Glaskolben, sofern nicht ein entsprechend der Wärmeleitfähigkeit des Anschlußdrahtes relativ großer Abstand zur Glaseinschmelzung eingehalten wird.Such a sintered body has a relatively large contact area to the connecting wire. This results in an intensive thermal contact with the connecting wire. This leads to evaporation of the activator when the electrodes melt into the Glass bulb, unless one has one the thermal conductivity the connecting wire is kept relatively large distance to the glass seal.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in der Verkleinerung einer Gasentladungsröhre gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ohne Einbuße an Lichtausbeute.The object on which the present invention is based exists in the downsizing of a gas discharge tube according to the preamble of patent claim 1 without loss of light output.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This task is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.
Eine Laserschweißung ermöglicht eine sichere, mechanisch feste Verbindung auch zwischen Wolfram und Sinterkörpern, die beispielsweise im wesentlichen aus Wolfram, Molybdän, Titan, Nickel, Tantal, Niob bestehen können.Laser welding enables a secure, mechanically strong connection also between tungsten and sintered bodies, which for example essentially consist of Tungsten, molybdenum, titanium, nickel, tantalum, niobium can be made.
Die Laser schweißung bildet einerseits wegen ihre kurzen Dauer eineso geringe thermische Belastung der Werkstücke, daß bereits mit Aktivatorlösung getränkte Elektrodenkörper aufgeschweißt werden können, ohne daß unzulässig viel Aktivator abdampft. Sie kann andererseits mit einem im Vergleich zum Durchmesser des Anschlußdrahtes kleineren und so geringen Querschnitt in ausreichender Festigkeit hergestellt werden, daß sie nur einen sehr geringen Wärmeübergang zwischen dem Anschlußdraht und dem Elektrodenkörper ermöglicht. Hierzu kann eine geringe Zahl von Schweißpunkten vorgesehen sein. Dadurch kann auch bei der Glaseinschmelzung des Anschlußdrahtes nur sehr wenig Wärme über den Anschlußdraht in den Elektrodenkörper gelangen. Infolgedessen kann der Elektrodenkörper sehr nahe an die Glaseinschmelzung herangebracht werden, ohne daß der Aktivator in unzulässigem Maße abdampft.On the one hand, because of its short duration, laser welding forms an o low thermal load on the workpieces, that already soaked with activator solution Electrode bodies can be welded on without an inadmissible amount of activator evaporates. You can on the other hand with a compared to the diameter of the connecting wire smaller and so small cross-sections are produced with sufficient strength, that they only have a very low heat transfer between the connecting wire and the Electrode body allows. A small number of welding points can be provided for this purpose be. As a result, only very little can be done when the connecting wire is melted down in the glass Heat get into the electrode body via the connecting wire. As a result, can the electrode body can be brought very close to the glass seal without that the activator evaporates to an unacceptable level.
Die Laserschweißung wird vorteilhaft durch nur einen Schweißpunkt ausgeführt, der nur einen kleinen Teil des Querschnittes des Anschlußdrahtes erfaßt. Bereits ein solcher Schweißpunkt ergibt die erforderliche Festigkeit der Verbindung. Er bietet den Vorteil einer besonders geringen Wärmeleitung vom Anschlußdraht zum Elektrodenkörper. Der Elektrodenkörper ist vorteilhaft scheibenförmig und steht auf die Achse des Anschlußdrahtes senkrecht, wobei eine zweite Elektrode koaxial zum Anschlußdraht der ersten Elektrode angeordnet ist. Die zweite Elektrode kann dabei ebenso aufgebaut sein, wie die erste Elektrode. Sie kann aber auch aus der Stirnseite eines Zuleitungsdrahtes bestehen, welcher dann vorzugsweise aus Wolfram oder Molybdän gebildet ist. Diese Ausführungsform eign.et sich für Anwendungen, in denen Kathode und Anode im Betrieb unterschieden werden können. Die koaxiale Anordnung der Elektroden ergibt eine besonders gleichmäßige Entladung.The laser welding is advantageous with only one welding point executed, which covers only a small part of the cross section of the connecting wire. Such a welding point already gives the required strength the Link. It offers the advantage of a particularly low heat conduction from the connecting wire to the electrode body. The electrode body is advantageously disk-shaped and stands perpendicular to the axis of the connecting wire, a second electrode being coaxial is arranged to the connecting wire of the first electrode. The second electrode can be constructed in the same way as the first electrode. But you can also use the End face of a lead wire, which is then preferably made of tungsten or molybdenum is formed. This embodiment is suitable for applications in which cathode and anode can be distinguished during operation. The coaxial The arrangement of the electrodes results in a particularly uniform discharge.
Vorteilhaft ist der Abstand zwischen den beiden Elektroden ein Mehrfaches des Innendurchmessers des Gehäuses, wobei der Elektrodenkörper rotationssymmetrisch ist, wobei der Gehäusedurchmesser nur wenig größer ist als der Druchmesser des Elektrodenkörpers. Dabei besitzt die dem zwischen den beiden Elektroden befindlichen Brennraum zugewandte Oberfläche des Elektrodenkörpers vorteilhaft die Form einer Kugelkalotte. Diese Ausführungsform kann je nach Dimensionierung eine wandstabilisierte, aber auch eine elektrodenstabilisierte Entladungsröhre darstellen.The distance between the two electrodes is advantageously a multiple the inside diameter of the housing, the electrode body being rotationally symmetrical is, the housing diameter is only slightly larger than the diameter of the electrode body. The one facing the combustion chamber located between the two electrodes The surface of the electrode body advantageously has the shape of a spherical cap. These Embodiment can, depending on the dimensions, a wall-stabilized, but also a represent electrode-stabilized discharge tubes.
Hier entsteht der Lichtbogen zunächst am Rand der Elektrode und verläuft entlang der Gehäusewand. Durch die Formgebung des Elektrodenkörpers wird der Lichtbogenfußpunkt vom Elektrodenrand weg zur Mitte der Elektrode hingeführt und dadurch eine Überhitzung des Elektrodenrandes und der Gehäusewand und ein damit verbundenes Abdampfen des Aktivators vermieden. Dies ist wesentlich, da nur der an der Oberfläche zugängliche Aktivator bestimmungsgemäß Elektronen emittierend wirkt. Daher und wegen der Absorption des sich an der Gehäusewand gegebenenfalls niederschlagenden Aktivators wird durch die Erfindung die Licht- ausbeute der Gasentladungslampe erhöht.Here, the arc initially arises at the edge of the electrode and runs along the housing wall. The shape of the electrode body creates the base of the arc led away from the edge of the electrode to the center of the electrode and thereby overheating of the electrode edge and the housing wall and an associated evaporation of the Activator avoided. This is essential as only the surface accessible Activator acts as intended to emit electrons. Hence and because of absorption of the activator which may precipitate on the housing wall is through the invention the light the yield of the gas discharge lamp is increased.
Vorteilhaft wird ein Anschlußdraht aus einem der Werkstoffe Wolfram, Molybdän oder aus einer NiFeCo-Legierung mit einem an den des Glas materials angepaßten Temperaturausdehnungskoeffizienten, die unter der Bezeichnung "Vacon" handelsüblich ist, als Anschlußdraht für die erste Elektrode eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform ist unter anderem auch Vacon verwendbar, da die Entladung zwischen dem Elektrodenkörper und der Gegenelektrode, nicht aber zwischen dem Anschlußdraht und der Gegenelektrode brennt.It is advantageous to use a connecting wire made of one of the materials tungsten, Molybdenum or a NiFeCo alloy with a matched to that of the glass material Thermal expansion coefficients, which are commercially available under the name "Vacon" is used as a connecting wire for the first electrode. In this embodiment Vacon can also be used, as the discharge between the electrode body and the counter electrode, but not between the connecting wire and the counter electrode burns.
Dabei ist es für alle Einsatzfälle, in denen eine Anode und eine Kathode unterschieden werden können, vorteilhaft, daß die Kathode und die Anode unterschiedlich ausgeführt sind, daß nur die Kathode einen Elektrodenkörper besitzt und daß die Anode durch die Stirnseite eines Anschlußdrahtes aus Wolfram oder Molybdän gebildet ist.It is for all applications in which an anode and a cathode can be distinguished, advantageously that the cathode and the anode are different are executed that only the cathode has an electrode body and that the Anode formed by the end face of a connection wire made of tungsten or molybdenum is.
Der Durchmesser des Anschlußdrahtes liegt vorteilhaft zwischen 0,8mm und lamm, der Durchmesser des Elektrodenkörpers zwischen 1,Smm und 3mm und die Höhe des Elektrodenkörpers etwa zwischen 20% und 40% seines Durchmessers.The diameter of the connecting wire is advantageously between 0.8 mm and lamm, the diameter of the electrode body between 1. Smm and 3mm and the height of the electrode body between approximately 20% and 40% of its diameter.
Bei diesen Größenordnungen kann beispielsweise rein aus fertigungstechnischen Toleranzforderungen gegenüber der in der DE-OS 30 02 033 beschriebenen Ausführungsform die Baulänge um etwa 2mm verkürzt werden, was bei der heute geforderten Gesamtlänge der Röhre von weniger als 20mm bereits eine erhebliche Einsparung an Länge bei gleichbleibender Lichtausbeute darstellt. Eine besonders raumsparende und leistungsfähige Ausführungsform ist durch die Erfindung ermöglicht, bei der der Elektrodenkörper allseitig einen möglichst geringen Abstand zum Gehäuse besitzt und bei der sein Abstand zur Glaseinschmelzung des zugehörigen Anschlußdrahtes annähernd den Fertigungstoleranzen für die Einschmelzung des Anschlußdrahtes entspricht. Dadurch ist gewährleistet, daß gerade noch keine Berührung zwischen der Glaseinschmelzung und dem Elektrodenkörper stattfindet, die insbesondere während des Einschmelzvorganges zu einer unzulässigen Erhitzung des Elektrodenkörpers führen könnte.With these orders of magnitude, for example, purely from a manufacturing point of view Tolerance requirements compared to the embodiment described in DE-OS 30 02 033 the overall length can be shortened by about 2mm, which is the case with the total length required today of the tube of less than 20mm already a considerable saving in length with the same Represents luminous efficacy. A particularly space-saving and efficient embodiment is made possible by the invention, in which the electrode body on all sides Has the smallest possible distance to the housing and at which its distance to the glass seal of the associated connecting wire approximates the manufacturing tolerances for the seal of the connecting wire. This ensures that no contact takes place between the glass seal and the electrode body, in particular during the melting process to inadmissible heating of the electrode body could lead.
Eine erfindungsgemäße Gasentladungslampe wird vorteilhaft durch ein Verfahren hergestellt, bei dem ein Sinterkörper aus hochschmelzendem Material mit einer Caesiumlösung getränkt und getrocknet wird, bei dem der getränkte Körper auf den Anschlußdraht mittels eines Lasers aufgeschweißt wird, bei dem dann der Anschlußdraht in ein Glasrohr eingesetzt und gerade so langsam eingeschmolzen wird, daß beim Einschmelzen gleichzeitig die Caesiumschicht aktiviert wird. Dadurch erfolgt das Umsetzen der Caesiumverbindungen in die endgültig gewünschte Form, beispielsweise in Caesiumoxid (die Aktivierung), ohne daß hierfür ein gesonderter Erwärmungsvorgang erforderlich wäre.A gas discharge lamp according to the invention is advantageous by a Process produced in which a sintered body made of high-melting material with a cesium solution is soaked and dried, in which the soaked body is on the connecting wire is welded by means of a laser, in which then the connecting wire inserted into a glass tube and melted down just so slowly that when melted down at the same time the cesium layer is activated. This results in the implementation of the Cesium compounds in the final desired form, for example in cesium oxide (the activation) without the need for a separate heating process were.
Die Erfindung wird nun anhand von zwei Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt.The invention will now be explained in more detail with reference to two figures. she is not limited to the examples shown in the figures.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Gasentladungslampe in teilweise geschnittener Ansicht.Fig. 1 shows a gas discharge lamp according to the invention in part sectional view.
Fig. 2 und 3 zeigen Kathoden einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe.2 and 3 show cathodes of a gas discharge lamp according to the invention.
In ein durchsichtiges Gehäuse aus Quarz, Hartglas, Zündglas oder dergleichen sind eine Anode 2 und eine koaxial zur Anode 2 angeordnete Kathode 3 eingeschmolzen. Die Kathode 3 ist aus einem Elektrodenkörper 4 und einem Anschlußdraht 5 zusammengesetzt, wobei der Elektrodenkörper 4 auf den Anschlußdraht 5 mittels einer Laserschweißung an einer Schweißstelle 6 befestigt ist. Der Elektrodenkörper 4 weist eine kugelkalottenförmige Oberfläche 7 auf, so daß sich die der zweiten Elektrode zugewandte Oberfläche 7 des Elektrodenkörpers 3 im Bereich ihrer Rotationsachse zur zweiten Elektrode 2 hin einen kleineren Abstand aufweist als ihr Randbereich.In a transparent case made of quartz, hard glass, ignition glass or the like an anode 2 and a cathode 3 arranged coaxially to the anode 2 are melted down. The cathode 3 is composed of an electrode body 4 and a connecting wire 5, the electrode body 4 being attached to the connecting wire 5 by means of laser welding is attached to a weld 6. The electrode body 4 has the shape of a spherical cap Surface 7 so that the surface 7 facing the second electrode of the electrode body 3 in the area of its axis of rotation second Electrode 2 has a smaller distance than its edge area.
Der Abstand zwischen dem Kathodenkörper 3 und der Glaseinschmelzung 8 ist so klein wie möglich gehalten und reicht gerade zum Auffangen der Fetigungstoleranzen bei der Einschmelzung aus. Der Temperaturübergang zwischen dem Anschlußdraht 5 und dem Elektrodenkörper 3 erfolgt im wesentlichen über die Schweißstelle 6, so daß beim Einschmelzen des Anschlußdrahtes 5, das heißt bei der Bildung der Glaseinschmelzung 8 der Elektrodenkörper nur relativ wenig erwärmt wird und der auf und in dem Elektrodenkörper vorhandene Aktivator, beispielsweise eine Caesiumverbindung, nicht abdampft und sich nicht am Gehäuse 1 niederschlägt.The distance between the cathode body 3 and the glass seal 8 is kept as small as possible and is just enough to absorb the manufacturing tolerances at the meltdown. The temperature transition between the connecting wire 5 and the electrode body 3 takes place essentially via the weld 6, so that when the connecting wire 5 is melted, that is, when the glass seal is formed 8 the electrode body is heated only relatively little and that on and in the electrode body existing activator, for example a cesium compound, does not evaporate and does not deposit on the housing 1.
Die Entladung entsteht zunächst entlang dem Gehäuse 1. Es bildet sich ein Lichtbogenfußpunkt 10 im Bereich des Kante des Elektrodenkörpers aus. Dieser Fußpunkt 10 wandert in Pfeilrichtung A zur Rotationsachse der Elektrode hin, da sich dort während der Gasentladung infolge der Wölbung der Elektrode günstigere energetische Verhältnisse ausbilden. So wird eine Beschädigung der Elektrode und der Glaswand durch ein Einbrennen des Lichtbogens vermieden, der Aktivator dampft nicht ab. Dadurch ist eine hohe Lebensdauer der Gasentladungslampe gewährleistet.The discharge initially occurs along the housing 1. It forms an arc base 10 in the area of the edge of the electrode body. This Base point 10 migrates in the direction of arrow A towards the axis of rotation of the electrode, there more favorable there during the gas discharge due to the curvature of the electrode develop energetic relationships. This will damage the electrode and the glass wall is avoided by burning in the arc, the activator vaporizes not off. This ensures a long service life for the gas discharge lamp.
Die Ausführungsform der Kathode gemäß Fig. 2 ist besonders wenig aufwendig, da der Kathodenkörper 9 die Form einer Scheibe aufweist. Die Scheibe kann für den Einsatz als Blitzröhre relaitv dünn gehalten sein, da die im Lichtbogenfußpunkt umgesetzte Energie zum Schmelzen des in an sich bekannter Weise aus hochschmelzenden Metallen gesinterten und mit Aktivatorlösung getränkten Elektrodenkörpers nicht ausreicht. Auch auf die Wirkung des Aktivators hat die Dicke des Elektrodenkörpers in dem technisch darstellbaren Bereich keinen Einfluß, da nur der an der Oberfläche vorhandene Aktivator wirksam wird. Somit kann die Dicke des Elektrodenkörpers nach mechanischen Gesichtspunkten gewählt werden. Sie kann beispielsweise bei einem Durchmesser des Elektrodenkörpers von 7mm etwa 0,3mm betragen. Der Kathodenkörper 9 ist an zwei Schweißstellen 6 gehalten. Diese können besonders klein ausgeführt sein.The embodiment of the cathode according to FIG. 2 is particularly inexpensive, since the cathode body 9 has the shape of a disk. The disc can be used for the Use as a flash tube to be kept relatively thin, as the one at the base of the arc Energy converted to melt the high-melting point in a manner known per se Electrode bodies sintered with metals and impregnated with activator solution are not sufficient. The thickness of the electrode body also affects the effect of the activator in that technically representable area has no influence, since only the Activator present on the surface becomes effective. Thus, the thickness of the electrode body be chosen according to mechanical aspects. For example, it can be a Diameter of the electrode body of 7mm be about 0.3mm. The cathode body 9 is held at two welding points 6. These can be made particularly small be.
Fig. 3 zeigt einen Elektrodenkörper 11, welcher eine dem Anschlußdraht 5 zugewandte konvexe Oberfläche 12 besitzt.Fig. 3 shows an electrode body 11, which one of the connecting wire 5 facing convex surface 12 has.
Diese Form ergibt besonders stabile und achsnahe Schweißstellen, sie eignet sich gut für den Einsatz nur einer Schweißstelle.This shape results in particularly stable welds close to the axis, they is well suited for the use of only one welding point.
Bei der sehr kurzzeitigen Verschweißung mittels eines Lasers erwärmt sich auch der Elektrodenkörper nur geringfügig, so daß der Elektrodenkörper vor der Schweißung bereits getränkt werden kann, ohne daß in unzulässiger Weise Aktivator von der Oberfläche abdampft.In the case of very brief welding, it is heated by means of a laser the electrode body is also only slightly so that the electrode body is in front the weld can already be soaked without using an inadmissible activator evaporates from the surface.
Über die Einschmelzdauer kann die Erwärmung des Elektrodenkörpers 3 bzw. 9 eingestellt werden, so daß ein Verfahren vorteilhaft einsetzbar ist, bei dem der Aktivator erst auf dem getränkten Elektrodenkörper durch eine Wärmebehandlung umgewandelt wird.The heating of the electrode body can be influenced by the melting time 3 and 9 are set so that a method can advantageously be used at which the activator only applies to the impregnated electrode body through a heat treatment is converted.
Die Anschlußdrähte 5 können aus Wolfram, Molybden, Vacon bestehen. Die Anode 2 besteht vorteilhaft aus Wolfram oder Molybdän.The connecting wires 5 can consist of tungsten, molybdenum, Vacon. The anode 2 is advantageously made of tungsten or molybdenum.
Zur Halterung des Elektrodenkörpers 3, 9 genügt in der Regel eine einzige Laserschweißstelle 6. Die Stirnfläche des Anschlußdrahtes 5 braucht außerhalb der Schweißstelle 6 nicht am Elektrodenkörper 3, 9 anzuliegen.One is generally sufficient to hold the electrode body 3, 9 single laser weld 6. The end face of the connecting wire 5 needs outside the welding point 6 does not rest on the electrode body 3, 9.
10 Patentansprüche 3 Figuren10 claims 3 figures
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |