DE1764649B2 - Bogenlampe - Google Patents

Description

Elektroden, also die Katode und Anode, bei dieser Zylinderabschnitts 10 geführt und definieren eine Ausfuhrungsform zu dem Hohlzylinderabschnitt gemeinsame Achse. Metallische, die Zugspannung koaxial angeordnet sind, kann vorteilhafterweise der abfangende Dichtungsringe 33 sind an ihrem Innenais Reflektor ausgebildete Verschlußteil aus Metall umfang mit den Elektroden 30 und 32 vakuumdicht bestehen, durch das die betreffende Elektrode ragt 5 verlötet und an ihrem äußeren Umfang ebenfalls und an dem sie gasdicht befestigt ist. Eine derartige vakuumdicht mit der Wandung der zugeordneten Ausbildung des Verschlußteiles aus Metall mit durch- öffnung im Mantel des keramischen Hohlzylindergetuhrter Elektrode ist an sich bekannt aus der abschnittslO verlötet. Die Elektroden bestehen aus britischen Patentschrift 937 938. hitzefestem Metall, die Anode vorzugsweise aus In der letztgenannten Ausführungsform kann io Wolfram und die Katode aus thoriertem Wolfram, erfindungsgemäß der Anoden-Katoden-Spalt im Die Enden der Elektroden sind in einem axialen nahen Brennpunkt des elliptisch ausgebildeten Abstand von weniger als einem Zentimeter angeord-Rcflektors liegen. Um den Lichtstrom durch das net, um einen kurzen Bogenspalt vorzusehen. Der optische Fenster nicht zu stören, kann jeweils eine Lampenkolben ist mit einem ionisierbaren Gas gefüllt andere Elektrode mittels einer Mehrzahl von Metall- 15 unter einem Druck von beispielsweise 25 Atmosphäträgern .an einem Metallring befestigt sein, der einen ren und verschlossen an der Verschmelzung 34 des Teil des optischen Fensters und zugleich einen Absaugstutzens 36.

elektrischer. Anschlußkontakt bildet. Damit wird Das Keramikmaterial des Wohlzylinderabschnitts eine außerordentlich einfache, jedoch gleichzeitig 10 kann Aluminiumoxyd (AlO..) oder Berylliumoxyd robuste Ausführungsform geschaffen, insbesondere 20 (BeO.,) sein, welche in verschiedenen Reinheitsgraden ihmn, wenn das optische Fenster scheibenförmig ist handelsüblich sind. Berylliumoxyd besitzt den Vor- und an seiner äußeren Begrenzungskante mit dem teil besserer Wärmeleitfähigkeit als Aluniiniumoxyd Metallring verbunden ist, der auf der anderen Seite (A1..O.,), ist jedoch teurer. Die Keramik/Metallir.it dem keramischen Hohlzylinderabschnitt verbun- Verbindungen können mit Lotlegierungen hergestellt ^l'^en i^st· 25 werden, wobei Kupfer/Silber-Lotfüllungen zwischen Wie an sich aus der bereits erwähnten französi- die Metall- und Keramikteile gesetzt werden, nachsehen Patentschrift 1467 482 bekannt, kann der dem die Oberfläche der Keramik vorher beispielsiransparente Teil des optischen Fensters aus einem weise mit einem Molybdän/Mangan-Metallisierungsiür ein breites Spektralband durchlässigen Material material beschichtet worden ist. Die Keramik-Metallbestehen, beispielsweise bevorzugt Saphir. Dieses 30 Verbindungen können aber auch mit aktiven Material ist nicht wie Quarz für bestimmte Spektral- Legierungen verlötet werden, beispielsweise mit Titan bereiche undurchlässig, sondern transparent für ein und Nickel, in welchem Falle eine vorhergehende wesentlich breiteres Spektrum. Metallisierung der Keramikteile nicht erforderlich Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme ist. Verschiedene andere Materialien für Keramik.' auf die Zeichnung näher erläutert werden. 35 Metallverbindungen und entsprechende Verfahren F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erste Aus- sind bekannt und werden im großen Umfang benutzt führungsfoi.n einer Bogenlampe gemäß der Erfin- bei der Herstellung von Elektronenröhren. Bei der dung; Bogenlampe nach Fig. 2 kann beispielsweise der Fig. 2 stellt eine Seitenansicht der Bogenlampe Innendurchmesser des Hohlzylinderabschnitts 10 nach Fig. 1 dar, gesehen in Richtung der Linie 2-2; 40 38 mm betragen, die Elektroden sind in einem Ab-F i g. 3 ist ein Schnitt durch eine andere Ausfüh- stand von etwa 4 mm angeordnet, und der Kolben rungsform einer Bogenlampe gemäß der Erfindung ist mit Xenon bei 25 Atmosphären Druck gefüllt, und Eine solche Bogenlampe nimmt eine Leistung von Fig. 3 A zeigt eine Seitenansicht der Bogenlampe etwa 150 Watt auf bei 20 Volt Gleichspannung und nach Fig. 3, gesehen von der Linie 3A-3 A. 45 einen Strom von etwa 7,5 Ampere. Das Gehäuse In den F i g. 1 und 2 ist eine Bogenlampe gemäß kann einem Innengasdruck von 30 Atmosphären der Erfindung gezeigt, mit einem keramischen Hohl- standhalten mii einem Sicherheitsfaktor von 3.
zylinderalschnittlO und einem keramischen Ring 12, Tn Fig. 3 und 3A ist eine andere Ausführungsweiche Teile das abgedichtete, als Lampenkolben fo<m der Bogenlampe nach der Erfindung gezeigt, dienende Gehäuse bilden. Ein transparentes Fenster 5° Hier sind die Elektroden längs einer Achse angeordaus Saphir, beispielweise in Form einer Scheibe, ist net, die mit der Lichtstrahlachse parallel ist. Ein an seinem Umfang mit einem Metallring 16 verlötet. Ende des keramischen Hohlzylinderabschnitts 40, der dessen Flansch 18 zwischen den Keramikteilen 10 vorzugsweise aus polykristallinem Aluminiumoxyd und 12 eingebettet ist und jeweils mit deren Stirn- besteht, ist mit einem weichmetallischen (beir.pielsflächen verlötet ist. Das Fenster trägt das Bezugs- 55 weise aus Kupfer gefertigtem) Ring 42 verlötet, der zeichen 14. Ein sphärisches metallisches rückseitiges seinerseits mit einem metallischen (beispielsweise aus Verschlußteil in Form einer Platte 20 mit einem korrosionsfestem Stahl bestehendem) Verschkißteil Umfangflansch 22 ist mit einem weichmetallischen 44 des Lampengehäuses verbunden ist. Der VerRing 24 verlötet, der seinerseits an die andere Stirn- schlußteil 44 kann eine sphärische, ellipsoide oder fläche des keramischen Hohlzylindcrabschnitts 10 ⁶° parabolische Form besitzen. Der weichmetallische angelötet ist. Die Platte 20 besteht vorzugsweise aus Ring dient zum Ausgleich von Zugspannungen im korrosionsfestem Sta'.:l oder einer Speziallegierung Lampengehäuse. Die Innenoberfläche des Verschlußmit angepaßtem thermischen Koeffizienten. Ein teils 44 dient als einstückig mit dem Verschlußteil Reflektor 26 ist mittels eines Kupferblocks 28 an der ausgebildeter Reflektor 46. Das andere Ende des Platte 20 befestigt; diu Oberfläche des Reflektors ist 65 Verschlußteils 44 weist eine Öffnung auf. Die dem vorzugsweise rhodiniert. Eine Katode 30 und eine Verschlußteil 44 abgewandte Stirnseite des kerami-Anode 32 sind radial durch einander gegenüberlie- sehen Hohlzylinders 40 ist mit einem weichmetalligende öffnungen im Mantel des keramischen Hohl- sehen Rin.e 48 verlötet, der seinerseits mit einer Seite

eines festen metallischen Anschlußringes 50 verbun- gemäß der Erfindung anwendbar sind, ermöglicht

den ist. Der Anschlußring wiederum ist mit einem eine weitere Verbesserung der Lichtausbeute und der

weiteren weichmetallischen Ring 52 verlötet, und Lichtstromdichte bei Kurzbogenlampen gemäß der

dieser schließlich ist angelötet an einen Flansch eines Erfindung.

rohrförmigen aus festem Metall bestehenden Fenster- 5 Die Form des Reflektor? in den Bogenlampen

trägers 54. Wie im Falle des Ringes 42 nehmen die gemäß der Erfindung kann abgewandelt werden je

weichmetallischen Ringe 48 und 52 die Zugspannun- nach dem gewünschten Strahlungsdiagramm. Ein

gen auf. Der Umfang eines scheibenförmigen Fen- sphärischer oder elliptischer Reflektor wäre anzu-

sters 56, das beispielsweise aus Saphir besteht, ist in wenden, wenn ein konvergierender Strahl erwünscht

dem Fensterträger 54 etwas zurückgesetzt und ein- io ist, wobei der elliptische Reflektor die geringste

gelötet. Aberration bewirkt. Für einen Parallelstrahl wird

Eine stangenförmige Metallanode 58, beispiels- ein parabolischer Reflektor angewandt. Auch Reflekwcise aus Wolfram, wird in der Achse des rohrförmi- toren in anderer Form können angewandt werden, gen Hohlzylinders 40 und des Fensters 56 durch drei Man erkennt, daß bei einer Bogenlampe gemäß dreieckige metallische Träger 60 gehalten, die z.B. 15 der Erfindung die Elektroden kurz und massiv ausaus Molybdän bestehen können. Jeder Träger 60 gebildet werden können, um hohe Ströme zu führen, weist eine Ausnehmung auf, in die der Anschlußring Die Keramik/Metall-Verbindungen, die bei der 50 eingelötet ist. Die Träger 60 bilden Zuleitung Bogenlampe gemäß der Erfindung Verwendung vom Anschlußring 50 zur Anode 58. Jeder der Trä- finden, können viel höheren Temperaturen und viel ger 60 ist spiralig gebogen, damit während der 20 größeren Unterschieden der thermischen Expansions-Expansion infolge der Erwärmung im Betrieb die koeffizienten widerstehen als Glas/Metall-Verbindun-Zugspannungen sich ausgleichen können. gen oder Quarz/Metall-Verbindungen. Infolgedessen

Eine stangenförmige Katode 62, z. B. aus thorier- können diese Verbindungen dem Lichtbogen viel

tem Wolfram, ist gegenüber der Anode 58 und in näher angeordnet sein zusätzlich zu dem Vorteil, daß

deren Achse mittels einer Metallkappe 64 gehalten. 25 ein höherer elektrischer Strom zulässig ist. Elektri-

Diese Kappe 64 bildet einen Teil des abgediehiiueii sehe Zuleitungen großen Querschnitts und Mehrfach-

Lampenkoibens und ist an der Peripherie der rück- träger für die Elektroden können ferner angewandt

seitigen Öffnung des Verschlußteils 44 angelötet. Ein werden, um die elektrische Induktanz herabzusetzen

Absaugstutzen 66 aus Kupfer verbindet das Lampen- und den Leistungsumsatz zu erhöhen. Die Bogen-

inncre durch die Kappe 64, damit die Füllung, bei- 30 lampe gemäß der Erfindung hält darüber hinaus

spielsweise mit Xenon, unter Druck erfolgen kann größeren Innendrücken stand als die bisher üblichen

und der Absaugstutzen 66 dann abgeschmolzen wer- Bogenlampen, und zwar dank der insgesamt ver-

den kann. größerten Festigkeit. Alle diese Merkmale ermög-

Neben dem genannten Xenon können bekanntlich liehen die Erzeugung einer größeren Lichtstromdichtc

andere inerte Gase, wie Argon und Krypton, in 35 und einer höheren Gesamtlichtmenge bei gegebener

Kurzbogenlampen verwendet werden. Auch Queck- Lichtstromdichtc Aus den genannten Gründen kann

silberdampf wurde bereits angewandt, gewöhnlich in die Bogenlampe gemäß der Erfindung noch dazu

Verbindung mit einem Metallhalogenid, wie Thal- kompakter gebaut werden, so daß die Probleme, die

liumiodid. Galliumiodid, Tndiumiodid und Thorium- bei der Handhabung der bisher bekannten lang-

iodid, welche Anregungszustände relativ geringer 40 gestreckten Bogenlampen auftraten, vermieden sind,

Energie im Vergleich mit Quecksilber besitzen und Schließlich kann bei der Bogenlampe gemäß dei

damit die Gesamtlichtausbeute und die Lichtstrom- Erfindung ein optischer Reflektor einen integraler

dichte erhöhen. Bei der Kurzbogenlampe gemäß der Bestandteil der Lampe bilden, und c kann cir

Erfindung ist es möglich, neben den genannten auch optisches Fenster aus irgendeinem gewünschter

Natrium, Kalium, Lithium, Rubidium und Cäsium 45 Material je nach dem beabsichtigten Anwendungs

in Form reiner Metalldämpfe oder als Halogenide zweck verwendet werden. Die für die Bogenlamps

anzuwenden in Kombination mit anderen Gasen gemäß der Erfindung verwendeten Materialien besit

oder Metalldämpfen. Diese Metalldämpfe können zen zahlreiche Vorteile hinsichtlich der Festigkei

bei Quarzlampen nicht angewandt werden, da sie und der chemischen Eigenschaften, wie oben bereit

stark mit Quarz reagieren. Die Tatsache, daß sie r-o ausgeführt wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 ersetzt durch ein Gehäuse aus synthetischem Saphir, Patentansprüche: gebranntem Aluminiumoxyd in polykristalliner Form oder einem anderen transparenten Material,

1. Bogenlampe mit einem Spaltabstand zwi- während die Elektroden achsparallel eingesetzt sind, sehen Katode und Anode unter 2 cm, deren 5 Solche Kurzbogenlampen haben gegenüber den nor-Gehäuse mit einem ionisierbaren Gas unter malen Bogenlampen infolge der Tatsache, daß die einem Druck von mindestens zwei Atmosphären Länge des Bogens etwa gleich seiner Quer?bmessung gefüllt ist und aus einem keramischen Hohl- ist, eine wesentlich höhere Lichtstromdichte als zylinderabschnitt mit Verschlußteilen an beiden Lichtbogenlampen mit mittlerem Bogen oder langem Stirnenden besteht, dadurch gekenn- io Bogen, die allerdings eine insgesamt größere Lichtzeichnet, daß eines der Verschlußteile (12 menge zu erzeugen vermögen. Gleichwohl sind auch bis 18, 50 bis 56) als optisches Fenster (14, 56) die bekannten Kurzbogenlampen noch Beschränkunausgebildet ist und daß innerhalb des Gehäuses gen unterworfen, sowohl hinsichtlich der Lichtstrom-(10,14, 20; 40, 44, 56) hinter dem Anoden-(32, dichte als auch hinsichtlich der Gesamtlichtmenge 58)-Katoden-(30, 62)-Spalt und gegenüber dem 15 bei gegebener Lichtstromdichte; es ist die Aufgabe als optisches Fenster (14. 56) ausgebildeten Ver- der vorliegenden Erfindung, die Lichtslromdichte, schlußteil (12 bis 18, 50 bis 56) ein optischer bzw. die Gesamtlichtmenge bei vorgegebener Licht-Reflektor (26, 46) angeordnet ist. stromdichte zu steigern, die mit Kurzbogenlampen

2. Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch erzielbar sind.

gekennzeichnet, daß der andere Verschlußteil 20 Üblicherweise sind die Reflektoren bei bekannten (44, 46) als Reflektor ausgebildet ist. Kurzbogenlampen vom Lampenkolben räumlich ge-

3. Bogenlampe nach Anspruch 2 mit zu dem trennt angeordnet. Damit werden die Gesamtgröße Hohlzylinderabschnitt koaxialer Anordnung von und das Gesamtgewicht der Anordnung erhöht. Katode und Anode, dadurch gekennzeichnet, daß Ferner ergibt sic'r das Problem, daß die Justierung der als Reflektor ausgebildete Verschlußteil (44, 25 auch unter Stoß- und Vibrationsbedingungen auf-46) aus Metall besteht, durch das die betreffende rechterhalten bleiben soll. Schließlich wird das Licht. Elektrode (62Ί ragt und an dem sie gasdicht be- das durch den transparenten Lampenkolben austritt festigt ist. und in einigen bekannten Anordnungen auch wieder

4. Bogenlampe nach Ai^pruch 3, dadurch vom Reflektor durch den Lampenkolben zurückgekennzeichnet, daß der Anoden-Katoden-Spalt 30 geworfen wird, einer Diffusion und Refraktion im nahen Brennpunkt des ellip.isch ausgebildeten unterworfen, so daß der Sammelwirkungsgrad der Reflektors (46) liegt. Anordnung vermindert wird. Auch dieser Nachteil

5. Bogenlampe nach Anspruch 3, dadurch soll durch die Ausbildung der Kurzbogenlampe gekennzeichnet, daß die jeweils andere Elektrode gemäß der Erfindung vermieden werden.

(58) mittels einer Mehrzahl von Metallträgern 35 Die oben umrissene Aufgabe wird erfindungs-(60) an einem Metallring (50) befestigt ist, der gemäß dadurch gelöst, daß eines der Verschlußteile einen Teil des optischen Fensters und zugleich als optisches Fenster ausgebildet ist, und daß innereinen elektrischen Anschlußkontakt bildet. halb des Gehäuses hinter dem Anoden-Katoden-

6. Bogenlampe nach Anspruch 5, dadurch Spalt und gegenüber dem als optisches Fenster ausgekennzeichnet, daß das optische Fenster (56) *° gebildeten Verschlußteil ein optischer Reflektor scheibenförmig ist und an seiner äußeren Be- angeordnet ist.

grenzungskante (52) mit dem Metallring (507) Es sei erwähnt, daß aus der USA.-Patentschrift

verbunden ist, der auf der anderen Seite mit dem 3 054 921 eine Kurzbogenlampe bekannt ist, bei der keramischen Hohlzylinderabschnitt (40) verbun- bereits ein optisches Fenster einen Teil des Lampenden ist. 45 gehäuses bildet, der im weiteren Sinne als Verschluß-

7. Bogenlampe nach Anspruch 1, dadurch teil angesehen werden kann. Da allerdings dort von gekennzeichnet." daß der transparente Teil (14, einer grundsätzlich anderen Konstruktion des Ge-56) des optischen Fensteis aus einem für ein häuses Gebrauch gemacht wird, sind umfangreiche breites Spektralband durchlässigen Material und kostspielige konstruktive Maßnahmen erforderbesteht. ⁵° lieh, um die unterschiedlicher, thermischen Expan-

8. Bogenlampe nach Anspruch 7, dadurch sionen der Einzelteile zu beherrschen und damit gekennzeichnet, daß das Material Saphir ist. das Lampengehäuse dicht zu halten. Demgegenüber

wird beim Erfindungsgegenstand das Lampengehäuse derart aus mehreren Teilen zusammengesetzt, daß

55 sich keine Notwendigkeit für Glas/Metalldurchführungen ergibt, und die verwendeten Materialien für den Lampenkolben können erheblichen Belastungen

Die Erfindung betrifft eine Bogenlampe mit einem hinsichtlich Stoßen, Vibrationen, Druck und Hitze Spaltabstand zwischen Katode und Anode unter widerstehen und reagieren nicht mit dem Gas in der cm, deren Gehäuse mit einem ionisierbaren Gas 60 Lampe. Darüber hinaus lassen sich als zusätzlicher unter einem Druck von mindestens zwei Atmosphä- Vorteil die Elektroden und ihre Zuleitungen ν esentren gefüllt ist und aus einem keramischen Hohl- lieh verkürzen, wodurch die Induktanz derselben zylinderabschnitt mit Verschlußteilen an beiden heraL_oesetzt wird und damit der Bogenstrom bei Stirnenden besteht. Tmpulsbetrieb höher gehalten werden kann.

Eine derartige sogenannte Kurzbogenlampe ist 65 Die Konstruktion läßt sich gemäß einer bevorzugaus der französischen Patentschrift 1 467 482 be- ten Weiterbildung der Erfindung weiter dadurch verkannt. Bei dieser bekannten Kurzbogenlampe ist das einfachen, daß der andere Verschlußteil des Lampens!)nst üblicherweise aus Quarz bestehende Gehäuse gehäuses als Reflektor ausgebildet ist. Wenn die