DE10361105A1 - Electrode system for a gas discharge lamp has an electrode to generate a gas discharge and a metal fusing/sealing foil linked to the electrode and to a wire supplying power to the electrode - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Elektrodensystem für eine Entladungslampe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und eine Entladungslampe mit einem derartigen Elektrodensystem sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Elektrodensystems.The The invention relates to an electrode system for a discharge lamp according to the preamble of Patent claim 1 and a discharge lamp with such Electrode system and a method for producing such Electrode system.
I. Stand der TechnikI. State of the art
Ein
derartiges Elektrodensystem ist beispielsweise in der europäischen Offenlegungsschrift
II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Elektrodensystem für eine Entladungslampe bereitzustellen, das eine weitere Verringerung der Gefahr der Rissbildung im Glas des Entladungsgefäßes der Entladungslampe ermöglicht. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Elektrodensystem bereitzustellen.It The object of the invention is an improved electrode system for one To provide a discharge lamp, which further reduces the risk the cracking in the glass of the discharge vessel of the discharge lamp allows. Furthermore It is the object of the invention to provide a manufacturing method for such a To provide electrode system.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved. Particularly advantageous versions of the invention are in the dependent claims described.
Das erfindungsgemäße Elektrodensystem weist eine zur Erzeugung einer Gasentladung dienende Elektrode und mindestens eine Metallfolie auf, deren erstes Ende mit der Elektrode verbunden ist und deren zweites Ende mit einem Stromzuführungsdraht, der zur Energieversorgung der Elektrode dient, verbunden ist. Erfindungsgemäß weist die mindestens eine Metallfolie an mindestens einem ihrer vorgenannten Enden, vorzugsweise aber an beiden ihrer Enden, eine reduzierte Breite auf. Dadurch können die durch ihre unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hervorgerufenen mechanischen Spannungen zwischen dieser Metallfolie und dem Glas des Entladungsgefäßes, in dem diese Metallfolie gasdicht eingebettet werden muss, deutlich verringert werden, so dass eine zum Ausfall der Entladungslampe führende Rissbildung in dem Glas des Entladungsgefäßes während des Lampenbetriebs vermieden wird.The has electrode system according to the invention an electrode for generating a gas discharge and at least a metal foil whose first end is connected to the electrode is and the second end with a power supply wire, which is for power supply the electrode serves, is connected. According to the invention the at least one metal foil on at least one of its aforementioned Ends, but preferably at both ends, a reduced Width up. Thereby can by their different thermal expansion coefficients caused mechanical stresses between this metal foil and the glass of the discharge vessel, in which this metal foil must be embedded gas-tight, significantly reduced be such that a leading to the failure of the discharge lamp cracking in the glass of the discharge vessel during the Lamp operation is avoided.
In vorteilhafter Weise wird die Breite der mindestens einen Metallfolie in Richtung ihres ersten oder zweiten Endes stetig verkleinert. Oder mit anderen Worten formuliert bedeutet das, dass die Breite der mindestens einen Metallfolie, ausgehend von ihrem ersten oder zweiten Ende in Richtung der Metallfolienmitte stetig zunimmt. Durch die vorgenannte stetige Veränderung der Metallfolienbreite ist die mindestens eine Metallfolie an ihrem ersten oder/und zweiten Ende verjüngt und ermöglicht dadurch, zusätzlich zur Reduktion der mechanischen Spannungen im Glas während des Lampenbetriebs, auch ein leichteres Einfädeln des Elektrodensystems in das noch offene Ende des Entladungsgefäßes während des Herstellungsprozesses der Entladungslampe.In Advantageously, the width of the at least one metal foil steadily decreasing in the direction of its first or second end. In other words, that means that the width of the at least one metal foil, starting from its first or second End steadily increasing in the direction of the metal foil center. By the the aforementioned constant change the metal foil width is the at least one metal foil at its tapered first and / or second end, thereby enabling, in addition to Reduction of mechanical stresses in the glass during lamp operation, too easier threading of the electrode system in the still open end of the discharge vessel during the Production process of the discharge lamp.
Der mit dem verschmälerten Ende der mindestens einen Metallfolie verbundene Abschnitt der Elektrode beziehungsweise des Stromzuführungsdrahtes ist in vorteilhafter Weise abgeflacht ausgebildet, um eine ausreichend große Kontaktfläche zwischen der mindestens einen Metallfolie und der Elektrode beziehungsweise dem Stromzuführungsdraht zur Herstellung einer Schweißverbindung zwischen den vorgenannten Bauteilen zu gewährleisten. Gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung weisen daher sowohl die Elektrode als auch der Stromzuführungsdraht einen abgeflachten Abschnitt, der mit dem ersten bzw. zweiten Ende der mindestens einen Metallfolie verschweißt ist.Of the with the narrowed End of at least one metal foil connected portion of the electrode or the power supply wire is advantageously flattened to a sufficient size contact area between the at least one metal foil and the electrode or the power supply wire to Production of a welded joint to ensure between the aforementioned components. According to the preferred embodiment The invention therefore has both the electrode and the power supply wire a flattened portion coinciding with the first and second ends the at least one metal foil is welded.
Zur weiteren Reduktion der während des Lampenbetriebs auftretenden mechanischen Spannungen in dem Abdichtungsbereich des Entladungsgefäßes, sind die abgeflachten Enden der Elektrode und des Stromzuführungsdrahtes in vorteilhafter Weise abgerundet ausgebildet. Außerdem ist die Kante des abgeflachten Abschnitts der Elektrode beziehungsweise des Stromzuführungsdrahtes in vorteilhafter Weise mit einer Fase versehen, die eine Reduktion der Dicke des abgeflachten Abschnitts an seiner Kante bewirkt und damit ebenfalls zur Verringerung mechanischer Spannungen in dem Abdichtungsbereich des Entladungsgefäßes beiträgt. Ferner ist aus demselben Grund die minimale Breite des mindestens einen verschmälerten Endes der mindestens einen Metallfolie vorzugsweise kleiner oder gleich oder Breite des mit diesem Ende verbundenen, abgeflachten Abschnitts der Elektrode beziehungsweise des Stromzuführungsdrahtes.to further reduction of during the lamp operation occurring mechanical stresses in the sealing area of the discharge vessel are the flattened ends of the electrode and the power supply wire formed rounded in an advantageous manner. Besides that is the edge of the flattened portion of the electrode, respectively of the power supply wire provided in an advantageous manner with a chamfer, which is a reduction the thickness of the flattened portion causes at its edge and thus also to reduce mechanical stresses in the Sealing region of the discharge vessel contributes. Furthermore, it is from the same Reason the minimum width of the at least one narrowed end the at least one metal foil is preferably less than or equal to or width of the flattened portion connected to this end the electrode or the power supply wire.
Das erfindungsgemäße Elektrodensystem wird in vorteilhafter Weise für Entladungslampen, insbesondere für Hochdruckentladungslampen verwendet.The Inventive electrode system is in an advantageous way for Discharge lamps, in particular for High pressure discharge lamps used.
Die erfindungsgemäße Entladungslampe weist ein Entladungsgefäß auf das mit einem Entladungsraum und mindestens einem abgedichteten, mit einem erfindungsgemäßen Elektrodensystem versehenen Ende ausgestattet ist, wobei das freie Ende der Elektrode in den Entladungsraum hineinragt, die mindestens eine Metallfolie gasdicht in dem mindestens einen abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes eingebettet ist und das freie Ende des Stromzuführungsdrahtes aus dem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes herausgeführt ist. Der nicht-abgeflachte Abschnitt der Elektrode ist in vorteilhafter Weise vollständig in dem Entladungsraum angeordnet, während sich der abgeflachte Abschnitt der Elektrode vorzugsweise teilweise oder vollständig in das abgedichtete Ende des Entladungsgefäßes erstreckt. Dadurch werden ebenfalls die mechanischen Spannungen in dem abgedichteten Ende des Entladungsgefäßes während des Lampenbetriebs verringert und außerdem dient der Über gangsbereich von dem abgeflachten zum nicht-abgeflachten Abschnitt der Elektrode als Anschlag für die Justage bzw. Ausrichtung der Elektrode in dem Entladungsgefäß.The discharge lamp according to the invention has a discharge vessel on the with a Entla training space and at least one sealed end provided with an electrode system according to the invention end, wherein the free end of the electrode projects into the discharge space, the at least one metal foil gas-tight in the at least one sealed end of the discharge vessel is embedded and the free end of the power supply wire from the sealed End of the discharge vessel is led out. The non-flattened portion of the electrode is advantageously completely disposed in the discharge space, while the flattened portion of the electrode preferably extends partially or completely into the sealed end of the discharge vessel. This also reduces the mechanical stresses in the sealed end of the discharge vessel during lamp operation and, moreover, the transitional area from the flattened to the non-flattened portion of the electrode serves as a stop for the alignment of the electrode in the discharge vessel.
Das erfindungsgemäße Elektrodensystem wird vorzugsweise in Entladungslampen eingesetzt, die ein Entladungsgefäß aus Quarzglas besitzen, das heißt, dass das Glas mindestens 95 Gewichtsprozent Siliziumdioxid enthält. Derartige Entladungsgefäße halten sehr hohen Betriebstemperaturen stand und werden daher üblicherweise für Hochdruckentladungslampen, beispielsweise Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen verwendet. Die Elektroden einer derartigen Entladungslampe bestehen vorzugsweise aus Wolfram, das Dotierstoffe – beispielsweise Thoriumoxid – enthalten kann, oder aus einer Wolframlegierung. Ihre Stromzuführungsdrähte bestehen vorzugsweise aus Molybdän, das Dotierstoffe – beispielweise Kalium und Silizium, oder Yttritumoxid oder Lanthanoxid – enthalten kann, oder aus einer Molybdänlegierung. Die mindestens eine Metallfolie des erfindungsgemäßen Elektrodensystems besteht bei diesem Entladungslampentyp vorzugsweise aus einer Molybdänfolie, die Dotierstoffe – beispielweise Kalium und Silizium, oder Yttriumoxid oder Lanthanoxid – enthalten kann, oder aus einer Molybdänlegierung. Die vorgenannte Molybdänfolie kann einseitig oder beidseitig mit einer Beschichtung – beispielsweise aus Chrom oder Ruthenium – versehen sein, um sie vor Korrosion zu schützen. Diese Beschichtungen können zusätzlich auf dem abgeflachten Abschnitt der Elektrode oder des Stromzuführungsdrahtes angeordnet sein.The Inventive electrode system is preferably used in discharge lamps, which is a discharge vessel made of quartz glass own, that is, the glass contains at least 95% silica by weight. such Hold the discharge vessels very high operating temperatures and therefore become common for high pressure discharge lamps, For example, metal halide high pressure discharge lamps used. The Electrodes of such a discharge lamp are preferably made made of tungsten, the dopants - for example Thorium oxide - included can, or from a tungsten alloy. Your power supply wires exist preferably of molybdenum, the dopants - for example Potassium and silicon, or yttrium oxide or lanthanum oxide - included can, or from a molybdenum alloy. The at least one metal foil of the electrode system according to the invention in this discharge lamp type is preferably made of a molybdenum foil, the dopants - for example Potassium and silicon, or yttria or lanthanum oxide - included can, or from a molybdenum alloy. The aforementioned molybdenum foil can one-sided or two-sided with a coating - for example made of chrome or ruthenium - provided to protect them from corrosion. These coatings can additionally on the flattened portion of the electrode or the power supply wire be arranged.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elektrodensystems sieht vor, dass vor dem Verbinden der mindestens einen Metallfolie mit der Elektrode und dem Stromzuführungsdraht mindestens ein Ende der mindestens einen Metallfolie derart zugeschnitten wird, dass die mindestens eine Metallfolie an diesem Ende eine reduziert Breite aufweist. Vorzugsweise werden aber sowohl das erste als auch das zweite Ende der mindestens einen Metallfolie derart zugeschnitten, dass beide Enden eine reduzierte Breite aufweisen. Aus den bereits oben genannten Gründen werden die Enden der mindestens einen Metallfolie derart zugeschnitten, dass die Breite der mindestens einen Metallfolie, ausgehend von ihrem ersten oder zweiten Ende in Richtung der Metallfolienmitte stetig zunimmt. Der mit dieser Metallfolie zu verbindende Abschnitt der Elektrode oder/und des Stromzuführungsdrahtes wird vor dem Verbinden mit der Metallfolie abgeflacht, beispielsweise durch Kaltverformen mittels Walzen oder Hämmern. Vorzugsweise werden vor dem Abflachen der vorgenannten Abschnitte der Elektroden oder/und des Stromzuführungsdrahtes die freien Enden dieser Abschnitte durch Erhitzen zu einer Kuppe abgerundet, beispielsweise durch Erhitzen mittels eines Lasers oder mittels WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen) oder mittels eines Plasma-Schweißverfahrens. Die Kante des abgeflachten Abschnitts der Elektrode oder/und des Stromzuführungsdrahtes wird aufgrund der bereits oben genannte Vorteile vorzugsweise mit einer Fase versehen, die beispielsweise durch Walzen hergestellt wird. Die Verbindung zwischen der mindestens einen Metallfolie und dem abgeflachten Abschnitt der Elektrode oder/und des Stromzuführungsdrahtes wird in einfacher Weise durch Schweißen, vorzugsweise durch Punktschweißen hergestellt. Diese Schweißverbindung lässt sich auf einfache Weise mittels eines Lasers durchführen.The See method for producing the electrode system according to the invention in that before joining the at least one metal foil with at least the electrode and the power supply wire an end of the at least one metal foil is cut in such a way that the at least one metal foil at this end reduces one Has width. Preferably, however, both the first and the second end of the at least one metal foil is cut in such a way, that both ends have a reduced width. From the above already mentioned reasons the ends of the at least one metal foil are cut in such a way, that the width of the at least one metal foil, starting from their first or second end towards the metal foil center steadily increasing. The section to be connected with this metal foil the electrode or / and the power supply wire is connected before connecting flattened with the metal foil, for example by cold forming by means of rolling or hammering. Preferably, before the flattening of the aforementioned sections the electrodes or / and the power supply wire the free ends these sections are rounded off by heating to a dome, for example by heating by means of a laser or by TIG welding (tungsten inert gas welding) or by means of a plasma welding process. The edge of the flattened portion of the electrode and / or the Power supply wire is due to the advantages already mentioned, preferably with a Chamfer provided, for example, by rolling. The connection between the at least one metal foil and the flattened Section of the electrode and / or the power supply wire becomes easier Way by welding, preferably by spot welding produced. This weld lets up easy way to perform by means of a laser.
III. Beschreibung des bevorzugten AusführungsbeispielsIII. description of preferred embodiment
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:below The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment. It demonstrate:
Die
Das
Elektrodensystem besitzt eine Molybdänfolie
Das
erste Ende
Das
zweite Ende
Das
freie Ende des abgeflachten Abschnitts
Die
In
der
Wie
in
Claims (21)
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