Импульсная газоразрядная лампа Советский патент 1984 года по МПК H01J61/54 

Изобретение относится к элементам конструкции Tv.sopaspHAHbDc осветитель ных ламп и может быть использовано в производстве газоразрядных источников светя, работающих в импульсном режиме, Известна импульсная газоразрядная лампа-, содержащая стеклянную колбу с герметично установленными в ней рабочими электродами и инициирующий электрод в виде прозрачного токопроводящего покрытия на наружной поверх ности колбы, подвод импульсов напряжения к которому осуществляется чере контакт из вожженного в стекло колбы металлического участка flj Однако при выполнении колбы из тугоплавкого кварцевого стекла технология изготовления возженного контакта очень сложна. Широко известно присоединение токопроводящих деталей, например газоразрядаых ламп при помощи пайки припоем. Однако , такое присоединение весьма сложно, если одна из токопроводных деталей представляет собой тонкий слой прозрачных .соединений олова, индия и т.п. или отражаю1ций слой на основе металла, образукщего на поверхности причине окисные пленки, Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является импульсная газоразрядная лампа, содержащая заполненную рабочим газом кварцевую колбу с герметично установленными в ее трубчатых ножках рабочими электродами, причем по меньшей мере на части наружной повер ности колбы и ножек нанесено токопроводящее покрытие, с которым злекг трически соединен вывод инициирующег электрода 2, Однако обеспечить достаточную поверхность соприкосновения металлической детали с проводящим покрыт ем сложно, так как для этого необходимо .максимальное совпадение формы прилегакйцих друг к другу детали и колбы с покрытием. Но в условиях серийного производства можно просто обеспечить повторяемость формы лишь металлической детали, например штампуемой, а форма колбы неизбежно имеет разброс, особенно значительный при выполнешш ее из тугоплавкого кварцевого стекла, В этом случае кон такт изменяется и в зависимости от температуры лампы вследствие резкого различия коэффициентов теплового рас ширения кварца и металлов, В результате этого у большей части ламп контактирующая деталь касается покрытия на колбе лишь в отдельных точках. Однако покрытия на- колбах ламп, используемые в качестве инициирующего электрода, имеют большое поверхностное сопротивление (прозрачные покрытия на основе соединений индия, олова и т.п. являются полупроводниковыми, а отражающие покрытия, например, на основе алюминия имеют очень малую толщину и покрыты прочными окисными пленками), поэтому при повьшенной энергии инициирующих импульсов из-за больших пиковых плотностей тока происходит разрушение покрытия в точках контакта с образованием микрозазоров, после чего из-за зрозирующего воздействия искрового разряда в воздухе разрушение покрытия быстро прогрессирует, пока надежность инициирования разряда в лампе не ухудшается до недопустимой степени, С учетом указанных факторов энергия, инициирующих импульсов в случае известных ламп значительно ограничивается,, а для создания условий надежного зажигания ламп импульсами небольшой энергии давление рабоч чего газа в колбе приходится существенно уменьшать. Но при небольших давлениях газа (80-100 мм рт.ст,) световая отдача лампы снижается, а ее долговечность уменьшается из-за ускоренного распыления рабочих электродов, уменьшения при этом прозрачности колбы, т,е, силы света лампы, а также жестчения газа в малообъемной (2-3 см) колбе, из-за чего ухудшаются и электг: рические параметры лампы. Цель изобретения - повьш1ение световой отдачи, надежности и долговечп ности лампы при упрощении технологии ее изготовления. Поставленная цель достигается тем, чтов импульсной газоразрядной лампе, содержащей заполненную рабочим газом кварцевую колбу с герметично установленными в ее трубчатых ножках рабочими электродами, причем по меньшей мере на части наружной поверхности колбы и ножек нанесено токопроводящее покрытие, с которым электрически соединен вывод инициирующего элект- . рода, по меньшей мере на одной из ножек коаксиально ей установлена кварцевая трубка, в кольцевом зазоре между указанной трубкой и ножкой на

части длины последией расположено кольцо из мягкого металла плотно прилегающее к токопроводящему .покрытию на ножке, вывод инициирующего электрода через прорезь, выполненную в кварцевой Трубке, соединен с указанным кольцом, а кольцевой зазор на длине, не занятой кольцом, заполне диэлектрическим материалом.

На чертеже изображена предлагаемая лампа, частичный разрез.

Лампа содержит малообъемную (23см) кварцевую колбу 1 со светоконцентрирующек деталью, оканчивающейся плоским торцом 2. Поверхность колбы 1, за исключением торца 2, покрыта тонким токопроводящим слоем 3, например на основе алюминия, который одновременно является светоотражающим покрытием и инициирующим злектродом лампы, В колбу 1, наполненную ксеноном, введены рабочие электроды

4при помощи герметичных токовводов, установленных в трубчатых кварцевых ножках 5, соединенные с наружными выводами 6, Покрытие 3 распространено и на часть наружной поверхности ножек 5, однако не доходит до открытого вывода на расстояние, исключаю.щее возможность пробоя между покрытием 3 и выводом электрода 4, По меньшей мере одна из ножек 5 охвачена кварцевой трубкой 7,один конец которой плотно прилегает к колбе 1, кольцевой зазор между трубкой 7 и ножкой 3 (0,1-0,5 мм) заполнен слоем 8 олова

или пластичного сплава на его основе образую цим кольцо, В зоне покрытия 3 на ножке 3 с длиной этой зоны вдоль оси ножки 3 равной 3-10 мм обеспечивается электрический контакт с кольцом в виде слоя8 на большой поверхности. Ножки 3 с трубкой 7 установлены в отверстиях цоколя 9 из диэлектрического материала, имеющего крепежные отверстия 10, Фиксация колбы I в цоколе 9 осуществлена при помоир цоколевочной мастики П, Участок зазора между ножкой 3 и трубкой 7, не залитый металлическим слоем 8, заполиен диэлектриком 12, например стекловолокном, В узкой прорези 13, выполненной в трубке 7 и цоколе 9, проложен проволочный отрезок 14, одним концом находящийся в теле слоя 8, а другим концом присоединенный к стержню 13, к которому припаян вывод 16 инициирующего электрода, В готовой лампе прорезь 13 залита электроизолирующим составом. Такой узел присоединения вывода 16 к инициирующему покрытию 3 имеет высокую электрическую и механическую прочность.

При изготовлении лампы олово вводят в зазор,, между кварцевой трубкой 7 и ножкой 3 в виде фольги, затем в положении колбы 1, когда ножки 3 направлены вверх, трубка 7 нагревается до расплавления олова и образования кольцевого слоя 8, плотно охватывающего покрытие 3 на значительной площади, при этом одно-временно слой 8 соединяется с проволокой 14, При остывании, а также при последукацих температурных влияниях механические воздействия из-за напряжений, возникающих по причине различия коэффициентов теплового расширения кварца и металла, компенсируются за счет пластической деформации тонкого слоя 8 пластинчатого металла без нарушения его сжатого соединения с покрытием 3, возникающим при остывании из-за того, что металл сжимается сильнее кварца. Поэтому площадь электрического контакта остается постоянной, достаточной для обеспечения надежной работы лампы при наибольших применяемых энергиях инициирукнцих импульсов,

Как выявлено при экспериментальной проверке, предлагаемое сжатое соединение слоя 8 и покрытия 3 весьма устойчиво к воздействию импульсов с большой пиковой амплитудой тока в течение длительного времени, В резуль тате давление ксенона в колбе 1 не лимитируется условиями инициирования разряда и может быть повышено до нескольких атмосфер, выбираясь лишь из условия максимальной светоотдачи и долговечности лампы. Проволока 14 в зазоре между кварцевыми деталями надежно изолирована и выведена через узкую прорезь 13 вдоль трубки 7, залитую эпоксидным компаундом, поэтому высокая надежность электрической изоляции обеспечивается при простой технологии изго овления узла. Благодаря наличию в зазоре диэлектрика 12 надежность лампы сохраняется даже после кратковременных перегрузок, так как слой 8 в расплавленном состоянии остается в заданном объеме, обеспечивая надежное электрическое соединение вывода 16 с покрытием 3 на большой площади, а при остывании восстанавливается сжатое соединение слоя 8 с покрытием 3, Опытные образцы предлагаемой лампы, используемые для освещения биологических микрообъектов при их фотосъемке, надежно работают при энергиях вспышек до 800 Дж (при небольшой частоте повторения вспышек). Предлагаемая лампа позволяет устранить ограничения энергии инициирую щих импульсов, так как сжатое электр ческое соединение проводящего покрытия на колбе и контактирующего с ним металлического кольца на значительной площади устойчиво к длительному воздействию импульсных токов с большой амплитудой, причем надежность этого соединения просто обеспечивается в условиях серийного производства ламп так как требование строгой повторяемости колбы в отличие от ламп с контактирующей деталью в виде стягивающей скобы к предлагаемой конструкции не предъявляется. Предлагаемый узел соединения инициирующего покрытия с выводом имеет высокую электрическую и механическую прочность при простой технологии изготовления. Возможность повышения энергии инициирующих импульсов позволяет увеличить давление рабочего газа по сравнению с известными лампами с инихщирующими электродами в виде токопроводящих покрытий на колбе в 10-20 раз, т.е. давление в лампе выбирается из условия максимальной световой отдачи и долговечности.

ИМПУЛЬСНАЯ ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЛАМПА, содержащая заполненную рабочим газом кварцевую колбу с герметично установленными в ее трубчатых ножках рабочими электродами, причем по меньшей мере на части наружной поверхности колбы и ножек нанесено токопроводящее покрытие, с которым электри-. чески соединен вывод инициирукяцего электрода, отличающаяся Тем, что, с целью увеличения ее световой отдачи, надежности и долговечности при упрощении технологии изготовления, по меньшей мере на одной из ножек коаксиально ей установлена кварцевая трубка, в кольцевом зазоре между указанной трубкой и ножками на части длины последней расположено кольцо из мягкого металла, плотно прилегающее к токопроводящему покрытию на ножке, вывод инициирующего электрода через прорезь, выполненную в кварцевой трубке, .соединен с указанным кольцом, а кольцевой зазор на длине, не занятой кольцом, заполнен (Л диэлектрическим материалом. 00 со О) 00