СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ Российский патент 1997 года по МПК H01J9/26 H01J9/32 H01J61/36 

Изобретение относится к технологии газоразрядных приборов и может использоваться при производстве газоразрядных ламп с излучающими добавками щелочных металлов.

Известен способ изготовления газоразрядной лампы с излучающими добавками щелочных металлов [1] включающий операции соединения светопроницаемой керамической или монокристаллической оболочки с электродными узлами, откачки и наполнения рабочей смесью, герметизации откачного штенгеля, пайки керна электрода к штенгелю крепления защитных колпачков, причем перед откачкой лампы на конце керна электрода размещают припой, а нагрев лампы производят в вертикальном положении до температуры плавления припоя и выдерживают при этой температуре в течение 3 15 мин.

Недостатком указанного способа является то, что припой при его плавлении по зазору между керном электрода и штенгеля проникает к рабочей части электрода и при начале эксплуатации лампы интенсивно распыляется, что существенно снижает процент выхода годных ламп.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления разрядных ламп [2] в соответствии с которым для повышения выхода годных в откачной штенгель вводят дисковые прокладки из материала штенгеля, а на керне электрода устанавливают металлическую деталь в виде воронки так, что ее внутренняя поверхность контактирует с торцем штенгеля, соединяют воронку с керном, проверяют герметичность их соединения, а затем соединяют монокристаллическую оболочку с защитным колпачком.

Этот способ обеспечивает повышение выхода годных ламп, т.к. при расплавлении припоя его излишки стекают в воронку, препятствующую проникновению припоя к рабочей части электрода.

Недостатком этого способа изготовления газоразрядной лампы является его высокая трудоемкость.

Известно, что чем сложнее способ, тем ниже его надежность и соответственно ниже выход годных.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, повышение надежности способа изготовления газоразрядной лампы и повышение выхода годных за счет упрощения способа, но таким образом, чтобы расплавленный припой не проникал по керну на рабочую часть электрода.

Указанная выше задача достигается при реализации способа изготовления разрядной лампы с излучающими добавками щелочных металлов, включающего закрепление керна электрода в откачном штенгеле, электродных узлов со светопроницаемой керамической или монокристаллической оболочкой, размещение в откачном штенгеле навески металлического припоя, откачку и наполнение лампы рабочей смесью, герметизацию откачного штенгеля, расплавление металлического припоя при вертикальном положении лампы, проверки герметичности соединения керна со штенгелем, причем в отличие от прототипа на откачном штенгеле делают плоский пережим, а перед откачкой и наполнением лампы в штенгеле со стороны откачки в непосредственной близости от пережима размещают навеску металлического припоя.

Длина пережима (l) на откачном штенгеле и его ширина (Δ) связаны следующим соотношением: ширина по внутренней поверхности
,
где d внутренний диаметр откачного штенгеля;
M,ρ соответственно масса и плотность навески металлического припоя.

Расстояние пережима на откачном штенгеле от рабочей поверхности электрода (L) выбирается из условия, что разность температур плавления металлического припоя и поверхности штенгеля в месте пережима при работе лампы составляла 100 200^oC.

На фиг. 1 изображена газоразрядная лампа после откачки и герметизации штенгеля; на фиг. 2 после герметизации рабочего объема лампы.

Способ осуществляют следующим образом.

На металлическом откачном штенгеле 1 делают плоский пережим шириной D и длиной l и устанавливают в него керн электродного узла 2 так, чтобы место пережима было на расстоянии L от рабочей поверхности электрода. Соединяют электродный узел 2 с керамической или монокристаллической оболочкой 3 при помощи пайки неорганическим цементом.

В откачной штенгель 1 со стороны откачки вводят навеску металлического припоя 4 до непосредственного касания со стенками штенгеля в месте пережима. Лампу откачивают и наполняют рабочей смесью.

Воздух и рабочая смесь при откачке и наполнении лампы свободно проходят через зазоры между навеской припоя 4 и стенками откачного штенгеля 1. После наполнения лампы проводят герметизацию откачного штенгеля по внешнему срезу 5. Расположив лампу вертикально, так, чтобы навеска припоя 4 находилась над местом пережима, нагревают лампу до температуры плавления припоя. При расплавлении припой затекает в зону пережима и под действием капиллярных сил распределяется по всей зоне пережима, но не выходит за ее пределы, надежно герметизируя рабочий объем лампы.

Затем вскрывают откачной штенгель 1 по внешнему срезу 5, проверяют его герметичность и соединяют оболочку лампы 3 с защитными колпачками при помощи пайки стеклоэмалью при температуре ниже температуры плавления припоя 4 на 100-250^oC.

Нижняя граница ширины пережима откачного штенгеля ( D ≥ 0,02d ) установлена экспериментально и обусловлена необходимостью эффективной откачки и наполнения лампы через зону пережима штенгеля.

Верхняя граница Δ(Δ ≅ 0,02d) обусловлена прекращением действия капиллярных сил при заполнении пережима расплавленным припоем.

Ограничение длины пережима сверху величиной получено из соображения необходимости превышения объема зоны пережима с учетом краевых зон под объемом используемой навески металлического припоя, так чтобы за счет эффективного действия капиллярных сил весь расплавленный припой удерживался в зоне пережима и не вытекал из нее к рабочей поверхности электрода.

Расстояние L от места пережима до рабочей поверхности электрода выбирают исходя из условий эксплуатации ламп таким образом, чтобы температура на поверхности откачного штенгеля в месте пережима при работе лампы была ниже температуры плавления металлического припоя не ниже чем на 100-200^oC.

Реализация рекомендуемого способа при изготовлении мощных газоразрядных ламп с излучающими добавками щелочных металлов с лейкосапфировой оболочкой позволила на 30% снизить трудоемкость изготовления ламп и на 20% повысить выход годных.

Использование: при изготовлении газоразрядных ламп с излучающими добавками щелочных металлов. Предварительно на откачном штенгеле выполняют плоский пережим, в который устанавливают керн электродного узла. Навеску металлического припоя размещают в откачном штангеле со стороны откачки в непосредственной близости от пережима. Ширина и длина плоского пережима, внутренний диаметр откачного штенгеля и масса и плотность навески металлического припоя связаны определенными соотношениями. 2 ил.

Способ изготовления газоразрядной лампы, включающий закрепление керна электрода в откачном штенгеле, соединение светопрозрачной керамической или монокристаллической оболочки с электродными узлами, размещение навески металлического припоя в откачном штенгеле, откачку и наполнение лампы рабочей смесью, герметизацию откачного штенгеля, расплавление навески металлического припоя при вертикальном расположении лампы, вскрытие откачного штенгеля и проверку герметичности спая по внутренней поверхности откачного штенгеля, отличающийся тем, что предварительно на откачном штенгеле выполняют плоский пережим и навеску металлического припоя размещают в откачном штенгеле со стороны откачки в непосредственной близости от пережима, причем ширина плоского пережима Δ и длина l связаны следующими соотношениями:
0,2d ≥ Δ ≥ 0,02d;

где d внутренний диаметр откачного штенгеля;
M, ρ - масса и плотность навески металлического припоя соответственно, а разность температур плавления металлического припоя и поверхности откачного штенгеля в месте пережима при работе лампы составляет 100 200^oС.