183876. lajstromszámú szabadalom • Fémhalogén- lámpa
1 183 876 2 Találmányunk olyan fémhalogén-lámpára vonatkozik, amely egy külső burában elhelyezett, legalább két elektróddal ellátott kisülőcsőból áll, mely kisülőcső töltőanyagai között legalább egy alkálifém haloidja is szerepel és legalább egyik elektródja a külső burán belül a kísülőcső mellett elhaladó bevezetővel csatlakozik a külső áramkörhöz. A fémhalogén-lámpák, mint ismeretes, olyan nagynyomású higanylámpák, amelyek kisülőcsövében higany, továbbá valamilyen a gyújtást elősegítő nemesgáz mellett adalékként fém-haloidok is jelen vannak. A kisülőcső üzemi hőmérsékletén ezeknek a haloidoknak a gőzei részt vesznek a kisülésben és kedvezően változtatják meg annak fénytani és elektromos paramétereit. Adalékként kiterjedten használják a különböző kívánalmak kielégítésére alkálifémek, alkáli-földfémek, indium, tallium, ritkaföldfémek, szkandium, ón és esetleg még más fémek haloidjait ill. ezek különféle kombinációit. Az aikálifém-haloidok adalékolásának kétféle célja is lehet: egyrészt kívánatos lehet a szóban forgó fém gerjesztési vonalainak megjelenése a fényforrás spektrumában, másrészt pedig az alkálifémek — alacsony ionizációs feszültségük következtében — előnyösen változtatják meg az ív hőmérsékleti profilját, ezáltal stabilitását, akisülőcsövön belüli konvekciós viszonyokat stb. Mindkét célra különösen elterjedt az adalékok között nátrium-haloidok, elsősorban nátrium-jodid alkalmazása. Régóta ismeretes, hogy az ilyen fémhalogén-lámpák stabilitása nem kielégítő. 1000 órás nagyságrendű üzemeltetés után a lámpák színének, égésfeszültségének, az ív elhelyezkedésének, a kvarcból készült kisülőcső átlátszóságának stb. kedvezőtlen változásai figyelhetők meg. A vizsgálatok szerint ezek a változások a kisülőcsőben lévő alkálifém mennyiségének csökkenésével járnak együtt. A szakirodalom ezt a jelenséget általában .nátrium-vesztés” néven említi, de előfordulhat más alkálifém-adalékokkal is, különösen lítiummal. Egyszerűség kedvéért további tárgyalásunkban mi is a nátriumot fogjuk említeni, de az előadandók értelemszerűen vonatkoztathatók más alkálifémre is. Az általánosan elfogadott magyarázat a nátriumvesztés mechaniznusára a következő : a nátrium-ionok elektromos erőtér hatására képesek áthatolni a kisüló'cső kvarcból készült, magas hőmérsékleten lévő falán, majd a kisülőcső felületén találkoznak a külső burában lévő fém bevezető felületéről a kisülés fényének hatására szabaddá váló fotoelektronokkal, semlegesítődnek^és elpárolognak. Ennek a hipotézisnek jó összefoglalása olvasható J. Way mouth , .Electric Discharge Lamps” c. könyvében (MIT Press, 1971), a 10. fejezet 5. pontjában. E folyamat akadályozására először megkísérelték a külső burában lévő fém bevezetőt vékony, akisülőcsőtől távol elhelyezkedő huzal alakjában kiképezni (US-PS 3424935). Ez a módszer csak olyan lámpáknál hozott javulást, ahol a külső burában gáztöltés volt és a gázmolekulák szóró hatása is hozzájárul ahhoz, hogy a fotoelektronok ne érhessék el a kisülőcsövet. Elteijedten alkalmaztak a külső burában lévő bevezetőre húzott üvegcsöveket is, azzal a céllal, hogy a fotoelektronokat visszatartsák. Ez sem hozott azonban kielégítő megoldást. A DE-AS 1639084 ennek okát abban véli felfedezni, hogy az üvegcső átlátszó lévén, nincsen, ami a fotoelektronok keletkezését megakadályozza, és ezért üveg helyett kerámia szigetelőcső alkalmazását javasolja. Ez azonban viszonylag drága eljárás és tapasztalatunk szerint a nátrium-vesztés jelenségét így sem lehet teljesen kiküszöbölni. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy a bevezetőt olyan árnyékolással kell körülvenni, amely a következő feladatokat látja el: nem hatolnak át rajta a töltéshordozók az ott előforduló hőmérsékleten és nem enged át fényt, amely a bevezetőből fotoelektronok kilépését idézné elő. Találmányunk szerint ezt a feladatot a bevezetőt körülvevő, de attól elektromosan elszigetelt, összefüggő fémréteggel oldjuk meg. Találmányunk egyik célszerű kivitelezési formájánál ez a fémréteg egy fémcső, amelyet szigetelő anyagból készült kitámasztók tartanak meg a bevezető körül. E kivitelezési forma egy megvalósítását mutatjuk be a mellékelt ábrán. Itt az 1 kisülőcső a 2 és 3 főelektródokat és a 4 gyújtóelektródot tartalmazza, mely utóbbi a 2 főelektród mellett helyezkedik el és az 5 ellenálláson keresztül van összekötve a 3 főelektróddal. A 4 gyújtóelektródot a lámpa begyújtása és bemelegedése utánra 12 bimetall-lemez kimozdulása rövidre zárja a 2 főelektróddal, a fő- és a gyújtóelektród közötti, a kvarcon át történő elektrolízis megakadályozása céljából. Az 1 kisülőcső a 6 külső burába van szerelve oly módon, hogy egyik vévén a 2 főelektród közvetlenül az állványon lévő rövid 7 bevezetőhöz, másik végén a 3 főelektród a 8 bevezetőhöz van rögzítve (célszerűen ponthegesztéssel). A 8 bevezető a 6 külső burán belül elhalad az 1 kisülőcső mellett. A 8 bevezetőre van ráhúzva a találmány szerinti árnyékolást megvalósító 9 fémcső, amelynek hossza legalább az 1 kisülőcső teljes hosszának vetületére kiterjed és amelyet a 10 és 11 szigetelők rögzítenek a 8 bevezetőhöz képest. A 9 fémcső anyaga pl. nikkel, a 10 és 11 szigetelők anyaga pl. kvarc lehet. Találmányunk hatásának vizsgálatára készítettünk egy tétel lámpát a 9 fémcső nélkül és egy másik tételt nikkelből készült 9 fémcsővel. A vizsgálat gyorsítása érdekében a 8 bevezetőt közel - kb. 6 mm-re - szereltük az 1 kisülőcső falához. A kisülőcsöveket hagyományos nátrium-, tallium-, indium-jodid és higany adalékkal készítettük, gyújtógázként argont alkalmaztunk. A folyamatok meggyorsítása érdekében 6 külső burában vákuumot állítottunk elő. A kísérlet azt mutatta, hogy a találmányunk szerinti megoldás esetén a lámpák élettartama legalább hatszorosára növekedett, ezzel együtt a fény csökkenés is jelentősen lecsökkent. Találmányunk egy másik lehetséges megvalósításánál a bevezetőt körülvevő, de attól elektromosan elszigetelt, összefüggő fémréteget oly módon hozzuk létre, hogy a bevezetőre egy szigetelő anyagból, pl. üvegből vagy kvarcüvegből készült csövet húzunk, amelynek külső felületére előzőleg valamilyen önmagában ismert módon, pl. párologtatással, egy összefüggő fémréteget vittünk el. Szabadalmi igénypontok 1. Fémhalogén-lámpa, amelynek kisülőcsöve legalább egy alkálifém-haloidot tartalmaz, külső burában van elhelyezve és legalább egyik elektródja akisülőcső mellett elhaladó bevezetővel csatlakozik a külső áramkörhöz, azzal jellemezve, hogy a bevezetőt (8) összefüggő, a bevezetőtől elszigetelt fémréteg veszi körül. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
