Герметичный токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы

(и) Иб 24 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 05.05,74 (21) присоединением за Гоеу твеннык комитет 23),Приоритет вета Министров ССС(088.8) Опубликовано 30.05.76. БюллетеньДата опубликования описания 24.06.7 аелам н ткрытни(54) ГЕРМЕТИЧНЫЙ ТОКОВВОД ВАРЦЕВУЮ КОЛБУ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫИзобретение относится к элементам конструкции газоразрядных осветительных ламп, а именно к герметичным токовводам, и может быть использовано на предприятиях, выпускающих подобные лампы, в частности, предназначенные для оптической накачки лазеров,В настоящее время колбы ламп высокой интенсивности изготовляются в основном из кварцевого стекла. Особенностью кварца является низкий коэффициент теплового расширения, что затрудняет конструирование вакуумноплотных в широком диапазоне температур токовводов в кварцевые колбы ламп. Наиболее распространенные типы герметичных токовводов в кварцевое стекло - фольговые, колпачковые и на переходных стеклах. Технология изготовления всех этих типов токовводов сложна. Кроме того, фольговый токоввод имеет значительные габариты по длине, токоввод па переходных стеклах неустойчив к циклическому воздействию температур, а колпачковые вводы недостаточно надежны,В последние годы разработаны токовводы колпачкового типа, герметизация, которых производится при помощи мягкого припоя. Такие токовводы сравнительно просты в сборке и надежны в эксплуатации,Известен герметичный токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы, состоящий из трубчатой кварцевой ножки, охватываемои металлическим, например титановым, цилиндром так, что образуется кольцевой зазор между цилиндром и боковой поверхностью кварцевой труоки, заливаемый припоем. Цилиндр установлен на дисковом выступе металлического держателя электрода и соединен с ним посредством сварки см., например, авт. св.292567).Недостатком известного токоввода является малая термостойкость, которая связана со следующими обстоятельствами.Вакуумноплотность подобного соединенияобеспечивается тем, что предел текучести применяемого припоя ниже предела прочности на 5 растяжение кварцевого стекла, и при повышении температуры растягивающие усилия, возникающие в кварцевой ножке из-за большой разницы в коэффициентах теплового расширения у кварца и металла, компенсируются за 0 счет пластической деформации слоя припоя.Так как кварцевое стекло обладает новысокой прочностью на растяжение, пластичность припоя должна быть высокой. Однако все известные припои с хорошей пластичностью (олово, индий, их сплавы с титаном и т. п.) имеют небольшую температуру плавления, что ограничивает предельную эксплуатационную температуру токоввода значениями порядка 150 - 180 С. Припои же с более высокой тем пературой плавления (сплавы на основе се.ребра, меди и т. п.) обладают плохой пластичностью, которая не обеспечивает компенсации деформирующих усилий, поэтому такие припои в известном токовводе применены быть пе могут. Вследствие этого при повышенных токовых нагрузках известный токоввод может быть использован лишь при принудительном охлаждении держателя электрода, что делает систему громоздкой и усложняет эксплуатацию лампы, особенно в бортовых устройствах.Целью изобретения является повышение термостойкости герметичного токоввода в кварцевую колбу,Указанная цель достигается тем, что кварцевая ножка выполнена в виде толстодонного стакана с центральным отверстием, через которое в колбу входит стержневая часть держателя, а цилиндр выполнен разрезным и снабжен стяжным устройством, например смонтированным в месте разреза резьбовым соединением, причем до сборки соотношение внутреннего диаметра цилиндра и наружного диаметра ножки выбрано из условия образования сжатого соединения цилиндра и ножки при затяжке цилиндра до контакта торцовых поверхностей в месте его разреза. При такой конструкции обеспечиваются сжимающие усилия в микрозазоре между цилиндром и ножкой, уплотненном припоем, что позволяет применить для герметизации прппои с небольшой пластичностью, так как отпадает необходимость в компенсации растягивающих усилий за счет пластической деформации слоя припоя, как это имеет место в известном токо- вводе. Таким образом, становится возможным применение известных припоев с малой пластичностью, но достаточно высокой температурой плавления, что позволяет значительно увеличить термостойкость предложенного токоввода по сравнению с известным, Выполнение цилиндра стяжным позволяет применить простую технологию сборки, так как создание сжимающих усилий осуществляется путем механической затяжки цилиндра в нормальных условиях (аналогичпые токовводы сжатого типа, в которых цилиндр выполнен неразрезным, могут быть собраны лишь по методу горячей посадки, которая должна осуществляться в условиях вакуума, это требует сложного оборудования и затрудняет серийное производство). Ввиду того, что для кварцевого стекла прочность на сжатие примерно в 20 раз превышает прочность на растяжение, предложенная конструкция может надежно работать в широком диапазоне температур. В описанной конструкции толщина цилинддра и прочность стяжного устройства должны быть достаточны для противодействия растягивающим усилиям в диапазоне эксплуатационных температур. Для обеспечения этого условия требуется значительный расход дефицитного металла, например титана, из которого изготовлен цилиндр. Себестоимость то 10 15 20 95 30 35 40 45 50 55 60 65 коввода уменьшается, если стяжное устройство выполнено в виде вспомогательного разрезного кольца, плотно охватывающего цилиндр, которое в месте разреза имеет выступы с отверстиями, служащими для установки элементов резьбового соединения, например болта и гайки. В этом случае цилиндр может иметь небольшую толщину, а вспомогательное кольцо изготавливаться из недифицитного металла, например стали.В случае, если электрод имеет диаметр больше, чем диаметр отверстия в ножке, сборка токоввода может быть упрощена, если держатель электрода выполнен составным, состоящим из диска, на котором установлен цилиндр, имеющего центральное отверстие, и стержневого ввода, входящего в колбу через отверстия в ножке и диске и герметически соединенного с последним, например, путем вакуумной пайки,Оптимальная разница между диаметром кварцевой ножки и внутренним диаметром затянутого цилиндра (до сборки) зависит от величины диаметра и материала цилиндра, Приитаповом цилиндре оптимальная разница между указанными диаметрами составляет 0,2 - О,био диаметра ножки, увеличиваясь с увеличением диаметра,Технология пайки токоввода упрощается, если для соединения стержневого ввода с диском и для герметизации соединения цилиндра и ножки применен один и тот же припой, например сплав серебро - медь эвтектпческого состава.На фиг, 1 изображен предложенный токо- ввод в продольном разрезе; на фиг, 2 - разрез по Л - Л на фиг, 1.Герметичный токоввод состоит из кварцевой ножки 1, выполненной в виде стакана с толстым дном с центральным отверстием в последнем, и охватывающего ее цилиндра 2, например титанового, выполненного с разрезом. Цилиндр 2 установлен на диске 3, имеющем центральное отверстие, в котором герметически закреплен стержневой ввод 4, входящий в колбу лампы через отверстие в дне ножки 1. Цилиндр 2 стянут при помощи кольца 5, которое в месте разрезаимеет выступы 6, стянутые друг с другом при помощи винта 7.При сборке цилиндр 2 надевается на ножку 1 и стягивается кольцом 5 путем затяжки винта 7, Ввод 4 со смонтированным на нем электродным узлом вводится в отверстия со стороны ножки 1, после чего производится пайка в вакууме. Кольца припоя накладываются на месте соединений предварительно. Собранный токоввод соединяется с остальной частью лампы.Степень сжатия подбирается экспериментально, чтобы сжимающие усилия сохранялись во всем диапазоне эксплуатационных температур. Сжатые спаи титана с кварцем, герметизированные сплавом серебро - медь эвтектического состава, работоспособны при температурах до 500 С (см, журнал Обмен516124 Формула изобретения иг. Составитель 3. Кобина1 едактор В, Левятов Текред Е. Подурушина Корректор Т, Грев по акая 137316 Иод;,"е 13 Ц 1 ИИПИ Гос а ствеиио 60д р го когпитпо делам ивоорете 13035, Москва, Я(-35, Р Тираж 963 ета Совета Минист ш и отпргятий уиская иао., д. 4,5ПодписноССР ипография, пр. Сапунова опытом в электронной промышленности,1968 г,1, стр. 46). 1. Герметичный токоввод в кварцевую колбу газоразрядной лампы, содержащий металлический держатель электрода, имеюц 1 ий дисковый выступ, на котором установлец охватывающий кварцевую ножку металлический, например титановый, цилиндр, гермстизцрованный при помощи припоя, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения тсрмостойкости токоввода, кварцевая ножка выполцеца в виде толстодонного стакана с центральным отверстием, через которос в колбу входит стержневая часть держателя, а цилиндр выполнен разрезным и снабжен стяжцым устройством.2, Герметичный токоввод по и. 1, о т л и ч ающицся тем, что стяжцос устройство выполнено в виде вспомогательного разрезного кольца, например стального, охватывающего цилиндр, причем кольцо в месте разреза име ст выступ с отверстиями, в которых установлсны элементы резьбового соединения.3. Герметичный токоввод по пп. 1 п 2, отл и и а ю щ и й с я тем, что держатель электрода выцолцец составным ц состоит из диска, на 10 котором установлен цилиндр, имеющего центральное отверстие, ц стержневого ввода, входягцсго в колбу через отверстия в ножке и диске ц герметически соединенного с последним, цацрцмср, пайкой.15 -1. Герметичный токоввод по пп, 1 ц 3, отл ц ч а и и, ц й с я тем, что для соединения стержневого вода с диском и для герметизации сосчццецця цилиндра с ножкой применен однц и тот же припой, например сплав сереб ри - медь эвтсктцческого состава.