-
"Elektrische Entladungslampe mit einem Entladungsgefäß aus dichtgesinterter
Aluminiumoxidkeramik"
Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungslampe
mit einem Entladungsgefäß aus dichtgesinterter Aluminiumoxidkeramik, wobei dessen
vakuumdichter Verschluß besonders ausgestaltet ist.
-
Die Gefäßwandung des Entladungsgefäßes unterliegt während des Betriebes
einer starken thermischen Belastung. Enthält die Gasatmosphäre chemisch aggressive
Bestandteile, wie beispielsweise Natrium, sind Werkstoffe wie Quarz und Glas für
derartige Gefäße nicht verwendbar. Es tritt infolge des chemischen Angriffs neben
einer Verfärbung eine starke Verminderung der Festigkeit atif. Um diese Schwierigkeiten
zu vermeiden, stellt man die Entladungsgefäße aus dichtgesinterter, durchscheinender
Aluminiumoxidkeramik her.
-
Für die Halterung der Elektroden, die gleichzeitig als Stronizuführung
dient, werden vorwiegend Elemente aus Niob eingesetzt und zur Verbesserung der Einschmelzung
werden vorzugsweise röhrenförmige Stromzuführungen verwendet, die eine erhöhte Flexibilität
aufwelsen, so daß Unterschiede im Ausdehnungsverhalten zwischen Metall und Keramik
leichter ausgeglichen werden können.
-
Bekannt ist eine Ausführungsart, bei der die röhrenförmige Durchführung
in eine Metallkappe aus schwerschmelzendem Metall, vorzugsweise aus Niob bestehend,
eingelötet und diese vakuumdicht mit der Gefäßwand des Entladungsgefäßes der Lampe
verbunden ist. Durch geeignete Formgebung der Kappe können die während des Betriebes
der Lampe auftretenden Spannungen reduziert werden.
-
Die vakuumdichte Verbindung zwischen der keramischen GefäB-wand und
dem Verschlußelement erfolgt mit Hilfe eines Verbindungsglase 5 Es hat sich gezeigt,
daß die beschriebene Konstruktion nicht sehr zuverlässig ist. Insbesondere bildet
sich an der Ecknaht zwischen der Metallkappe und der Innenwandung des Entladungsgefäßes
ein Rand des Verbindungsglasmaterials.
-
Während des Betriebes ändern sich infolge chemischen Angriffs die
physikalisch-chemischen Eigenschaften des Verbindungsglasmaterials. Infolgedessen
treten an diesen Stellen bevorzugt Rißbildungen auf.
-
Diese Nachteile werden bei einer weiteren bekannten Eonstruktion dadurch
vermieden, daß ein keramisches Einsatzstück direkt in das keramische Entladungsgefäß
eingesintert wird.
-
Dieses keramische Einsatzstück hat eine Öffnung, in welcher die röhrenförmige
Stromzuführung vakuumdicht befestigt wird.
-
Durch die Verwendung eines zusätzlichen keramischen Deckels wird die
Dichtungslänge längs der röhrenförmigen Stromzuführung vergrößert und damit die
Sicherheit der Dichtung erhöht.
-
Da sich zwischen dem Deckel und der Gefäßwand und zwischen dem Deckel
und dem eingesinterten keramischen Einsatzstück eine dünne Glasschicht befindet,
können geringe Undichtigkeiten, zum Beispiel infolge einer fehlerhaften Sinterung
zwischen keramischem Einsatzstück und Gefäßwand, nachträglich abgedichtet werden.
Die Abdichtung erfolgt auch hier mit einem Verbindungsglas.
-
Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß derartige Verbindungen
von Übergängen zwischen Keramikteilen untereinander erfabrungsgemäß Schwierigkeiten
bereiten. Dies liegt insbesondere daran, daß für die Verbindungsgläser Systeme auf
der Basis Kalziumoxid-Äluminiumoxid mit geringen Zusätzen anderer Oxide verwandt
werden, deren Schmelzpunkt höher als 8000C aber niedriger als der der zu verbindenen
Elemente liegt. Solche Systeme nehmen sehr leicht Wasser auf. Ein geringer Wassergehalt
ändert jedoch das Äusdehnungsverhalten und verringert die Resistenz gegenüber Natrium.
Während im Kontakt mit verschiedenen Metallen, beispielsweise mit Niob, das Verbindungsglas
beim Einschmelzprozeß sehr intensiv entgast wird, ist dies im Kontakt mit Keramik
nur unzureichend der Fall. Die zuverlässige Verbindung von Keramikteilen untereinander
erfordert aus diesen Gründen einen relativ großen technologischen Aufwand bei der
Aufoereitung und Verarbeitung der Verbindungsgläser und selbst dann ist die Herstellung
einer zuverlässigen Verbindung noch kritisch.
-
Zweck der Erfindung ist es, die Qualität des vakuumdichten Verschlusses
des Entladungsgefäßes aus transparenter Keramik zu erhöhen und den hochen technologischen
Herstellungsaufwand zu vermindern.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete konstruktive
Gestaltung der Verschlußelemente des Entladungsgefäßes einen vakuumdichten Verschluß
hoher Zuverlässigkeit unter Reinhaltung sehr enger Maßtoleranzen in den Elektrodenräumen
herzustellen.
-
Srfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Stromzuführungselement
ein deckelförmiges metallisches Verschlußstück darstellt, das mit einem, den Dimensionen
der Bohrung des Einsatzstückes angeglichenen, vorzugsweise zylinderförmig 3ingezogenen
in den Entladungsraum hineinragenden, Ansatzstück versehen ist. Das metallische
Verschlußstück besteht vorzugsweise aus Niob und wird mittels eines hochschmelzenden
Verbindungsglases bekannter Art nach bekannten Verfahren mit der transparenten Gefäßwandung
monolithisch verbunden sein kann, vakuumdicht verbunden.
-
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der technisch-ökonomische
Aufwand für die Aufbereitung und Aufbewahrung der Verbind ungsglasmaterialien erheblich
gesenkt werden kann, weil die Technologie der Herstellung eines zuverlässigen vakuumdichten
Verschlusses unter Benutzung der erfindungsgemäßen Lösungselemente wesentlich geringere
Anforderungen an die Qualität der Verbindungsglasmaterialien stellt. Ferner wird
durch die erfindungsgemäße Ausführung des Verschlusses eine ausreichende Dichtungslänge
garantiert und es können die für die Halterung der Elektroden notwendigen engen
Maßtoleranzen ohne zusätzliche Anbringung von Arretierhilfen eingehalten werden.
-
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt den kompletten Versotluß eines
keramischen Entladungsgefäßes.
-
Der Verschluß der zweiten Seite des Gefäßes kann auf gleiche Weise
erfolgen. Das Entladungsgefäß besteht im wesentlichen aus einem dichtgesinterten
transparenten Aluminiumoxidrohr 1.
-
In die Enden derartiger Rohre sind in bekannter Weise keramische Einsatzstücke
2 eingesintert. Mittels eines geeignete Verbindungsglasmaterials 3 ist das Stromzuführungselement
4 vakuumdicht mit diesem Einsatzstück 2 verbunden. Das Ausdehnungsverhalten des
Verbindungsglasmaterials 3 muß dem der zu verbindenden Teile angepaßt sein. Als
Stromzuführungselement 4 wird erfindungsgemäß ein metallischer Deckel mit eingezogenem
Zylinder verwendet. Als Materialien können hochschmelzende Metalle und deren Legierungen,
vorzugsweise aber Niob, benutzt werden. Die Deckfläche des Zylinders ist mit einer
Bohrung versehen, in dem die Elektrode 5 vakuumdicht befestigt ist.
-
Die Elektrode kann dabei verschweißt bzw. mit dem Stromzuführungselement
verlötet sein. Als Elektrode wird eine übliche Wolframwendelelektrode verwendet.