ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H01K3/30 

Изобретение относится к радиотехнике и электротехнике, в частности к лампам освещения различных типов, и может быть использовано для местного и общего освещения в декоративных, лечебных и других целях, например в радиотехнических лампах.

Известна лампа накаливания (1). Лампа содержит тело накала, ножки с электродами и штенгелем, колбу, в которой создается вакуум, либо заполненную инертным газом. Горло колбы герметично спаяно с разверткой тарелки. Через штенгель и откачное отверстие из колбы откачивают воздух после этого лампа заполняется инертным газом и запаивается штенгель. Для удобства эксплуатации на горловине лампы с помощью цоколевочной мастики закреплен к корпусу, к контактной пластине которого приварены выводы электродов.

Недостатками известного устройства являются: сложность сборки и сложность специального технологического оборудования для сборки; высокая трудоемкость изготовления; неремонтнопригодность источников света, а как следствие потеря таких ценных материалов, как вольфрам, платинит и т. д. ; низкая долговечность. На малый срок службы влияет скорость испарения вольфрама и этот срок ограничен неремонтноспособной конструкцией; засорение окружающей среды отходами лампового производства, а также неисправными лампами - что объясняется одноразовым использованием ламп.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является лампа накаливания, в которой герметичное и разъемное соединение колбы и ножки выполнено в виде конусного соединения (2).

Однако, такое устройство не обеспечивает высокой надежности, особенно в случае многократного разъема соединения при ремонте и (или) утилизации редких металлов.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что лампа снабжена двумя металлическими кольцами, одно из которых герметично соединено с колбой, а другое - с ножкой, а для герметичного соединения колбы с ножкой дополнительно использован металлический припой, расположенный с наружной стороны.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области (светотехническая, радиотехническая промышленность) позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемой лампе: наличие металлических колец, соединенных герметично с колбой и ножкой, дополнительное соединение с помощью припоя, использование одного кольца с острыми кольцевыми выступами, а другого из материала с памятью формы, признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показана лампа, продольный разрез с одной съемной ножкой и цельной колбой; на фиг. 2 - цоколь лампы с расплавляемым уплотнителем из припаечного стекла; на фиг. 3 - цоколь лампы с съемной ножкой, имеющей комбинированное уплотнение; на фиг. 4 - цоколь лампы со съемной ножкой имеющий твердое силовое радиальное уплотнение; на фиг. 5 - ножка с откачным отверстием.

Лампа накаливания (фиг. 1) содержит колбу 1, горло которой герметично спаяно с металлическим основанием 2 (спай стекло-металл). Отверстие 3 основания выполнено в виде конуса и предназначено для установки, ориентирования узла ножки 4. Ножка содержит электроды 5, тело накала 6, устройство для откачки 7. Металлическая опора 8, спаянная с ножкой, выполнена с таким же конусом, как и отверстие 3, и плотно установлена в последнем.

Внутренняя полость 9 лампы заполнена вакуумом или инертным газом, а опора 8 по контуру герметичного соединения 10 припаяна к основанию 2. Шов пайки 11 расположен снаружи конусного соединения, герметичность которого обеспечивает чистоту внутренней полости лампы 9 от паров припоя.

Наряду с традиционными способами шов пайки 11 может быть выполнен методом плазменного или вакуумно-плазменным напылением. А ножка 4 может быть выполнена из стекла или керамики, свойства которой приемлемы в ламповом производстве. На торец опоры 8 с помощью цоколевочной мастики закреплен цоколь 12, к контактной пластине 13 и резьбовой втулке 14 которого приварены выводы электродов 5.

На фиг. 2 показано герметичное соединение ножки 4 и колбы 1 лампы, выполненное с помощью "электровакуумного стекла" 15. При соответствующем подборе коэффициентов термического расширения и при условии хорошей смачиваемости стекла и (или) металла можно получать вакуумно-прочные соединения металла с такими стеклами путем их сварки или пайки.

Аналогично может быть разработано герметичное соединение с помощью припаечного стекла в конструкции, где прилегающие друг к другу поверхности у ножки и колбы выполнены из стали.

На фиг. 3 показана конструкция соединения ножки 4 и колбы 1 лампы с комбинированным вакуумно-плотным соединением.

Твердое силовое радиальное уплотнение выполнено за счет сдавливания металлического кольца 16, запаянного на ножке 4 острыми кольцевыми выступами 17, выполненными на наружном кольце 18 из более твердого металла. Кольцо 18 спаяно с колбой 1. Усилие сдавливания обеспечивается за счет нагрева кольца 18 и охлаждения кольца 16 при сборке, обеспечении прессового соединения.

Вторым вариантом обеспечения усилия соединения двух колец (фиг. 4 или 3) является выполнение одного из колец 16 или 18 из материала с памятью формы.

В комбинированном вакуумно-плотном соединении (фиг. 3) наряду с силовым радиальным уплотнением используется пайка 19 припоем из металла или стекла.

На фиг. 4 показана конструкция герметичного соединения ножки 4 и колбы 1. Металлический цоколь 20 герметично соединен со стеклянной ножкой 4, а плотным (по посадке) соединением 21 и кольцом 22 соединен с кольцом 23, впаянным в колбу 1. Надежность герметичного соединения достигается вдавливанием в мягкий металлический материал оправки 24 острых выступов 25 из более твердого материала, выполненных на цоколе 20 и кольце 23.

Усилие вдавливания обеспечивается горячепрессовой посадкой или применением в оправке 24 или (и) на выступах и кольце 23 материала с памятью формы. Остальное соответствует описанию устройства (фиг. 1 и 3).

Откачное отверстие 7 для многократного использования может быть выполнено известным способом и заканчиваться стеклянной трубочкой 26 (фиг. 4) или металлической трубочкой 27 (фиг. 5), которые после откачки герметизируются 28 пережимом, оплавлением, запайкой, заваркой и т. д. Длина трубок 26 и 27 и способ герметизации позволяют многократное повторение операции.

Устройство работает следующим образом.

После подключения лампы к сети, электрический ток проходя по электродам 5 и телу накала 6 из тугоплавкого металла, который раскаляясь, излучает свет. Герметичное соединение ножки 4 с колбой 1 обеспечивает надежную эксплуатацию устройства.

В случае необходимости замены тела накала 6, устройство разбирается на специальном оборудовании, обеспечивающим условия сохранения инертного газа, тела накала. Шов 11 распаивается, ножка 4 заменяется на новую, шов 11 запаивается, и повторяется известный техпроцесс откачки, герметизации откачного отверстия 7, сборки и т. д.

На специальном оборудовании с использованной ножки извлекают ценный металл тела накала (вольфрам).

В зависимости от состояния ножка идет либо на дальнейшую разборку с извлечением остального металла, либо на сборку, где устанавливается новое тело накала. Для таких техпроцессов должно быть создано специальное оборудование, но цель (извлечение редких и невозобновляемых металлов и других веществ (стекло), сохранение окружающей среды) оправдает затраты.

Ремонтоспособность ламп, т. е. извлечение неисправной ножки, содержащей вольфрам и другие ценные металлы, решает две задачи: извлечение редких и дорогих металлов и возможность повторного их использования; сохранение окружающей среды, так как в настоящее время есть проблема захоронения отходов лампового производства (см. журнал ТИН N 5, 1982 г. , стр. 20). (56) Патент США N 1450964, кл. Н 01 К 3/30, 1923.

Патент Великобритании N 163307, кл. Н 01 К 3/30, 1921.

Использование: лампа накаливания в электрических лампах различного направления. Сущность изобретения: ножки лампы выполнены съемными, а соединение с колбой обеспечивается вакуумно-плотным конусным соединением. По наружному контуру соединения выполнен спай металлическим припоем или электровакуумным стеклом. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ, содержащая колбу, герметично и разъемно соединенную с ножкой, на которой установлены электроды с телом накала, и приспособление для откачки и наполнения инертным газом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена двумя металлическими кольцами, одно из которых герметично соединено с колбой, а другое - с ножкой. 2. Лампа по п. 1, отличающаяся тем, что одно из колец снабжено заостренными кольцевыми выступами, обращенными к другому кольцу, а последнее выполнено из материала с памятью формы. 3. Лампа по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что для герметичного соединения колбы с ножкой дополнительно использован металлический припой, расположенный с наружной стороны.