181782. lajstromszámú szabadalom • Kisülőedény nagynyomású nátriumgőzlámpákhoz
3 181782 4 csövön keresztül közlekedik egymással. Ezt az ún. szívócsövet használják fel azután arra, hogy azon keresztül a kisülőedényt evakuálják, majd az adalékokat bejuttassák, végül pedig a szívócső kinyúló részén (általában ellapításos hideghegesztéssel) hermetikus elzárást alakítva ki, létrehozzák a kész kisülőcsövet. A szívócső megmaradt csonkja egyúttal az egyik elektród elektromos bevezetőjeként is szolgál. Az ilyen szívócsöves rendszerek szerkezetéből következik, hogy üzem közben a kisülőedényen belül a legalacsonyabb hőmérsékletű rész — az ún. hidegpont - a szívócsőnek a kinyúló, lezárt vége, így üzem közben a fém-adalékok itt, a szívócső csonkjában helyezkedik el; ha nem itt lennének, akkor a fizikai kémia törvényei szerint ide desztillálódnak át. Ilyen konstrukciókat ír le pl. a 3 243 635 lajstromszámú amerikai és az 1 065 023 lajstromszámú angol szabadalmi leírás. Ez a rendszer természetesen megkívánja az említett feladatokat az előállítási folyamatba beiktatott egy vagy több külön lépésben megvalósító, általában meglehetősen bonyolult és drága célgép(ek) alkalmazását. Éppen ezért alakult ki az adalékok bevitelének és a kisülőedény végső lezárásának másik rendszere, az ún. szívócsőnélküli rendszer. Ebben azt a körülményt használják ki, hogy a kisülőedény alumínium-oxid alkatrészeinek egymáshoz és/vagy az elektromos bevezetők fémből készült anyagához való hermetikus kötése magas olvadáspontú üvegzománcok alkalmazásával történik (miként a szívócsöves rendszerek többségében is). Oly módon járnak el, hogy az egyik végén elektromos bevezetővel ellátott és hermetikusan lezárt kisülőedényt a lezárt végével lefelé fordítva, belehelyezik a fém-adalékokat, majd felül be- vagy ráhelyeznek egy olyan szerelvényt, amely tartalmazza a másik vég lezárásához és az elektromos bevezetéshez szükséges elemeket, az elektromos bevezetőhöz csatlakozó elektródot, továbbá annyi és úgy elhelyezett üvegzománcot, hogy az, ha megolvad, befolyhasson a még nyitott résekbe. Ezután alkalmas kamrában az egész összeállítást (esetleg többet egyszerre) a felső végén melegíteni kezdik, miközben az alsó, már lezárt véget (ahol a gravitáció következtében a fém-adalékok is találhatók) olyan alacsony hőmérsékleten tartják, amelyen a fém-adalékok gőznyomása még jelentéktelen, a kamrában pedig előbb vákuumot, azután a kisülőedénybe bevinni szándékolt nemesgázból álló atmoszférát hoznak létre. Miután a kisülőcső felső vége még nincs hermetikusan lezárva, abban ugyanaz lesz a gáz nyomása és összetétele, mint a kamrában. A hőmérséklet további emelésével megolvasztják az üvegzománcot, amely befut a résekbe és a hőmérséklet ezután létrehozott csökkentésekor megdermedve, hermetikus lezárást hoz létre a kisülőedény felső végén is. A bezárt gáz mennyisége a kamrában létrehozott nyomás útján tartható kézben. A szívócső-nélküli rendszernek számos változata ismeretes, amelyek főképpen az elektromos bevezető kialakításában különböznek egymástól. Ez lehet pl. belső végén zárt nióbium-cső, 1 639 086 lajstromszámú NSZK szabadalmi leírás, kerámia-dugó felületére felvitt fémréteg, 159 714 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás, több, elektromosan párhuzamosan kapcsolt nióbiummal 178.836 lajstromszámú magyar szabadalom, vagy egyetlen, a kisülőcsővel koaxiálisán elhelyezkedő nióbium-huzal (178 880 lajstromszámú magyar szabadalom). Ismeretesek olyan rendszerek is, amelyek az elektromos bevezetést úgy oldják meg, hogy a záróelemet, vagy annak egy részét, elektromosan vezető, de az alumínium-oxidéhoz közeli hőtágulási együtthatójú ún. cermet-anyagból hozzák létre (pl. 1 571 084 lajstromszámú angol szabadalmi leírás). Az eddig ismert szívócső-nélküli rendszerek közös szerkezeti sajátossága, hogy azokban az előzőleg már definiált hidegpont és ennek megfelelően üzem közben a fém-adalékok olvadéka is a kisülőedény falán helyezkedik el, általában olyan helyen, amelyet a lezáráskor alkalmazott üvegzománc fed be. A tapasztalat szerint a szívócső-nélküli rendszerek egyszerű, megbízható, és gazdaságos gyártást tesznek lehetővé, ezért széles körben elterjedtek. Ha azonban a felhasznált anyagok, előkészítési és gyártási eljárások nincsenek a legszigorúbb ellenőrzés alatt, olykor alkalomszerűen előfordul, hogy ezekkel készült lámpák elektromos és fénytani paramétereinek kezdeti szórása, stabilitása és az átlagos élettartamnál jóval rövidebb idő alatt meghibásodó lámpák aránya nemkívánatos módon megemelkedik. Találmányunk kiindulási pontja az a feltételezés volt, hogy ezek a nemkívánatos jelenségek a szívócső-nélküli rendszerek előbb említett szerkezeti sajátosságával, tehát a hidegpont és az olvadék elhelyezkedésével függenek össze, amiben többféle mechanizmus is szerepet játszhat. Az egyik mechanizmus abból adódik, hogy az üvegzománc és a fém-olvadékok közvetlenül érintkeznek egymással. Ismeretes, hogy az ilyen célokra alkalmazott üvegzománcok erősen higroszkópos és bázikus jellegűek és ennek következtében nagyon érzékenyek nedvességre, szén-dioxidra, vagy a környezetből az előállítás során fölvehető bármilyen más szennyezésre. Úgy látszik, hogy az üvegzománc nátriummal szembeni ellenállóképességét a legkisebb mértékű szennyeződés is erősen lecsökkenti és ez a csökkenés az olvadékban jelenlevő nátriummal szemben sokkal fokozottabb mértékű, mint a gőzállapotúval szemben. Az üvegzománc és a nátrium közötti kémiai reakció következtében megváltozik az olvadék összetétele és megváltoznak a zománc tulajdonságai: fényáteresztőképessége, szilárdsága, hőtágulása stb. Mindezek a tényezők természetesen alapvetően kihatnak a kisülőedények és ezáltal a lámpák tulajdonságaira. A másik mechanizmus szintén az eddig ismert szívócső-nélküli rendszerek közös szerkezeti sajátosságának következményéből adódik, nevezetesen abból, hogy — a szívócsöves rendszerekhez képest — a hidegpont és a közelében levő elektród között viszonylag gyenge a hőkontaktus, csekély a hővezetés. A szívócsöves rendszerekben a hidegpont hőmérsékletét — adott geometriai felépítés és külső hőleadási viszonyok mellett - elsősorban az elektród hőmérséklete határozza meg, ez viszont döntően az ív-talppont hőmérsékletétől és kiterjedésétől függ. Az ívtalppont egy ívkisülésben tudvalevőleg úgy alakul ki, hogy a váltóáramú táplálásnak abban a félperiódusában, amelyben az elektród katódként 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
