DE2437774C2 - Verfahren zur Herstellung einer Elektrodeneinführung für eine Hochdruck-Entladungslampe und mittels dieses Verfahrens hergestellte Elektrodeneinführungen - Google Patents

Description

35

40 [Ha) aus/ Keramik besteht, (ringförmig ist und mit dem Verschlüßelement (14) ein Ganzes bildet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodeneinführung für eine Hochdruck-Entladungslampe, bei dem, ein mit einem Durchführungsleiter für eine Innenelektrode versehenes rohrförmiges Entladungsgefäß aus Keramik und ein gleichfalls aus Keramik bestehendes Verschlußelement in einem Sinterverfahren gasdicht aneinander befestigt und die beiden Keramikteile während des Verschlußverfahrens gegeneinander gedrückt werden.

Die Erfindung betrifft weiter Elektrodeneinführungen für Hochdruck-Entladungslampen, die mit Hilfe des angegebenen Verfahrens hergestellt sind.

Unter Keramik oder keramischen Material sei hier sowohl polykristallines Material, wie z. B. dichtgesintertes Aluminiumoxid oder Berylliumoxid, als auch monokristallines Material, wie z. B. Saphir, verstanden.

Ein bekanntes Verfahren dieser Art ist z. B. in der US-PS 35 64 328 beschrieben. Hierbei muß außer dem Verbinden der beiden Keramikteile auch eine elektrische Durchführung in einer getrennten Bearbeitung in einem dieser Keramikteile gasdicht befestigt werden. Daher müssen im bekannten Fertigprodukt an jedem Röhrenende zwei zylindrische Strecken gasdicht sein, und zwar die Strecke zwischen den beiden Keramikteilen und die Strecke zwischen einem Keramikteil und dem elektrischen Durchführungsleiter.

Aus der GB-PS 11 52134 ist es bekannt, eine elektrische Durchführung eines Entladungsgefäßes zwischen zwei Keramikteilen zu befestigen, in diesem Falle besteht der Durchführungsleiter jedoch aus einer Buchse oder einem anderen Element mit einem völlig geschlossenen Wandteil, so daß die beiden Keramikteile keinen direkten Kontakt haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren zur Herstellung einer Eiktrodeneinführung für Hochdruck-Entladungslampen die gegenseitige Verbindung der beiden Keramikleile und die gasdichte Befestigung der Elektrodeneinführung in einem Arbeitsgang vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der elektrische Durchfuhrungsleiter in Form einer Folie örtlich zwischen die beiden Keramikteile gebracht wird und anschließend das Sintern und Drücken erfolgt, so daß beim gasdichten Befestigen der beiden Keramikteile aneinander auch die örtlich angebrachte Folie zwischen die Keramikteile gasdicht eingeschlossen v/ird.

Der so erzielte Verschluß des Entladungsgefäßes ist hochwertig, da die beiden Keramikteile über einen Teil ihrer Oberfläche durch das Sinterverfahren einwandfrei miteinander verbunden werden.

Nach einem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung wird vor dem Sintervsrfahren das Verschlußelement eng anliegend innerhalb des Entladungsgefäßes angebracht und wird für das Entladungsgefäß ein Werkstoff mit größerer Schrumpfung als der Werkstoff für das Verschlußelement ausgewählt, so daß der Druck auf die beiden Keramikteile und die zwischenliegende Folie im Sinterverfahren durch die Schrumpfungsunterschiede verwirklicht wird.

Unter Schrumpfung sei hier das Kleinerwerden eines Keramikteiles nach großer Erhitzung in einer dazu

geeigneten Atmosphere, z, B, in e'mer Wasserstoffatmosphäre, verstanden.

Ein Vorteil dieses bevorzugten Verfahrens ist, daß keine weiteren äußeren Kräfte, die mit Hilfe von Sonderwerkzeugen erzeugt werden müssen, erforder-Hch sind. Denn die Kräfte zum Drücken der Keramikteile gegeneinander werden durch den Unterschied in der Schrumpfung verwirklicht

Es ist denkbar, daß nicht nur eine Folie, sondern z. B. zwei oder meh.ere räumlich voneinander getrennte Folien zwischen den Keramikteilen befestigt werden, wobei diese Befestigung gleichzeitig erfolgt Eine Folie kann dabei z. B. an eine Hilfselektrode, die andere Folie an eine Hauptelektrode des Entladungsgefäßes angeschlossen werden.

Bei einer mittels eines der genannten Verfahren hergestellten Elektrodeneinführung, bei der sich mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Folien zwischen den Keramikteilen befinden, sind nach der Erfindung diese Folien an der Elektrodenseite der elektrischen Durchführung mit derselben Innenelektrode des Entladungsgefäß« verbunden.

Somit kann auf eine einfache Weise jetzt auch eine Elektrode für eine große Stromstärke, z.B. eine Hauptelektrode, versorgt werden. Der Querschnitt einer Folie darf nämlich nur äußerst klein sein, um einen guten gasdichten Verschluß zu erzielen. Das Anwenden von zwei oder drei parallelen Folien führt zu einer Vergrößerung des Gesamtquerschnittes des Durchführungsleiters.

Bei einer weiteren Vorzugsausführung einer Elektrodeneinführung bilden die Folien Teile einer wenigstens an der Stelle des Verschlußelementes perforierten Metallbuchse. Dies hat den Vorteil, daß der Zusammenbau des Durchführungsleiters und der Keramikteile vor dem Sintern einfach ist Dazu kommt, daß auch ein genügend großer Querschnitt des Durchführungsleiters auf einfache Weise erzielt werden kann.

Bei einer folgenden Vorzugsausführung einer erfindungsgemäßen Elektrodeneinführung ist die Elektrode durch ein Tragelement unterstützt, das in einer der Entladung zugewandten Aussparung des Verschlußelementes befestigt ist wobei die Tiefe dieser Aussparung geringer ist als die Werkstofftiefe des Verschlußelementes. Hierdurch wird sowohl eine gute Stromzufuhr zur Elektrode als auch eine gute Unterstützung dieser Elektrode gewährleistet Das Tragetement kann z. B. aus einem isolierenden Werkstoff bestehen; es ist gleichfalls denkbar, daß dts Tragelement aus einem elektrisch leitenden Werkstoff besteht so

Bei einer weiteren, nach dem genannten Verfahren hergestellten Elektrodeneinführung, bei der an einem Ende des Endadungsgefäßes Durchführungen für zwei Innenelektroden vorgesehen sind, ist gemäß der Erfindung die folienförmige Durchführung an die erste Innenelektrode, insbesondere eine Hilfselektrode, und die zweite Durchführung durch die Mitte des Verschlußelementes an die zweite Elektrode, insbesondere eine Hauptelektrode, angeschlossen.

Hierdurch kann auf einfache Weise eine bekannte eo Hauptelektrodendurchführungskonstruktion um eine Hilfselektrodendurchführung erweitert werden, so daß die Lampe mit einer niedrigeren Spannung zwischen ihren Hauptelektroden als zuvor zünden kann.

Bei einer Verbesserung der letztgenannten Elektrodc-neinführung befindet sich ein isolierendes Element zwischen diesen beiden Elektroden. Auf diese Weise wird der Kriechweg zwischen den beiden Elektroden verhältnismäßig lang, wodurch ein Kurzschluß zwischen den Elektroden weitgehend vermieden wird. Vorzugsweise ist das isolierende Element aus Keramik hergestellt, ringförmig ausgebildet und bildet mit dem Verschlußelement des Entladungsgefäßes ein Ganzes.

Einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 eine Entladungslampe,

Fig.2 einen Längsschnitt durbh ein Ende des Entladungsgefäßes der Lampe nach F i g. 1,

Fig,3 eine Draufsicht des Entladungsgefäßes nach Fig.2,

Fig.4 einen Längsschnitt durch ein Ende eines zweiten Entladungsgefäßes, -

Fig.5 eine Draufsicht des Entladungsgefäßes nach Fig. 4,

Fig.6 ein perspektivisches Bild einer Abwandlung der Durchführung nach F i g. 4, wobei die Durchführung eine perforisrte Buchse ist

In F i g. i ist mit 1 ein rohrfönnigf. Entladungsgefäß einer Hoehdrueknatriunidampfentlailun-gslampe von 400 Watt bezeichnet 2 ist der Außenkolben dieser Entladungslampe und 3 stellt den Lampensockel dar. An einem Poldraht 4 ist ein Widerstand 5 angeschlossen. Die andere Seite dieses Widerstandes ist an eine innere Hilfselektrode (15 in Fig.2) des Entladungsgefäßes 1 angeschlossen.

In Fi g. 2 ist mit 10 ein Teil des Entladungsgefäßes 1 der F i g. 1 angedeutet, das aus dichtgesintertem Aluminiumoxid hergestellt ist Der Füllstoff des Gefäßes besteht aus einem Amalgam, und zwar aus einer Kombination von Natrium und Quecksilber, und enthält ein Zündgas, z. B. Xenon. 11 ist eine Hauptelektrode, die über ein Verbindungsstück 12 an einem röhrenförmigen elektrischen Zuleiter 13, z. B. aus Niob, befestigt ist. Der Zuleiter 13 ist mit Hilfe eines Verbindungsglases an einem keramischen Verschlußelement 14 befestigt. Dieses Verschlußelement 14 besteht gleichfalls aus dichtgesintertem Aluminiumoxid. 15 ist eine folienförmige Hilfselektrode, die an den in F i g. 1 mi 5 bezeichneten Widerstand angeschlossen ist Der K.eramikteil 14 ist mit einem ringförmigen Vorsprung 14a versehen, der einen isolierenden Damm zwischen der Hauptelektrode 11 und der Hilfselektrode 15 bildet.

In Fig.3, die eine Draufsicht des Entiadungsgefäßes nach F i g. 2 darstellt sind die gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 2 benutzt.

Die Befestigung der Hilfselektrode 15 mit dem Durchführungsleiter 16 zwischen den Keramikteilen 14 und 10 geschieht wie folgt Die beiden Teile 10 und 14 bestehen, wie bereits bemerkt aus dichtgesintertem Aluminiumoxid. Vor dem eigentlichen Verbindungsverfahrer is' jedoch einer dieser Teile einer Vorbehandlung unterworfen worden, so daß die Schrumpfung des Teiles 10 größer ist als die des Teiles 14. Das. Verfahren verläuft wie folgt: Zunächst wird die Hilfselektrode 15 mit dem Durchf'jhrungsleiter 16 auf die in Fig.2 angedeutete Weife an die Innenseite der rohrförmigen Wand 10 gelegt Anschließend wird der Keramikteil 14 an seine in der F i g. 2 angedeutete Stelle gebracht. Darauf wird das Gefüge der Teile 14 (mit 14a), 15,16 und 10 auf die Sintertemperatur des diditgesintertcn Aluminiumoxid erhitzt. Dabei wird durch die Unterschiede in der Schrumpfung eine gasdichte Verbindung zwischen den Keramikteilen 10 und 14 erzielt, zugleich wird der Durchführungsleiter 16 der Elektrode 15 gasdicht eingeschlossen. Danach wird auf Raumtempe-

ratur abgekühlt

Im dargestellten Pail ist im VerschluOelement 14 auch die auf bekannte Weise angebrachte Durchführung 13 der Hauptelektrode If montiert, die erst nach dem Befestigen der Hilfselektrode 15 angebracht wird. Der Vorsprung 14« dient dazu, einen Kurzschluß über das Amalgam in der Nahe dieses Endes des Entladungsgefäß Oes 10 zu verhindern.

In einem konkreten Falle war die Länge des Entladungsgefäßes 1 (siehe Pig· 1) ungefähr 11 cm und to dir Außendurchmesser ungefähr 1 cm. Die Wanddicke dieser Röhre 1 betrug ungefähr 0.) cm. Das VerschluOelement 14 hat eine Dicke von ca. 0.3 cm. Die Metallfolie 15, 16 war aus Molybdän mit einer Dicke von ungefähr 15 Mikron, deren Querschnitt an beiden Seiten mit abgeschrägten Enden versehen war (siehe Beispiel 16a in F i g. 3).

Der Schrumpfungsunterschied der Teile 10 und 14 wurde in einem Vorheizverfahren durch Erhitzen des Teiles 14 auf eine höhere Temperatur als die des Teiles 10 erreicht.

Beim eigentlichen Sinterverfahren wurde die Temperatur ungefähr zehn Stunden auf ungefähr 1850°C gehalten. Danach wurde auch in etwa 10 Stunden bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Dieser ganze Vorgang erfolgte in einem Ofen, dessen Inneres eine Wasserstoffiitmosphäre enthielt.

Es sei noch bemerkt, daß. wenn in der fertigen Lampe (nach Fig. 1) die Entladung im Entladungsgefäß 1 mit Hilfe der Hilfselektrode 15 (siehe F i g. 2) gezündet war. y, der Strom durch diese Hilfselektrode 15 danach durch den Widerstand 5 einen vernachlässigbar geringen Wert hatte

In Fig.4 ist ein Längsschnitt durch ein Ende eines anderen Entladungsgefäßes angegeben. Auf dieses Gefäß kann — auf gleichartige Weise wie in F i g. 1 angegeben — in einem Außenkolben 2 angeordnet werden. Im Entladungsgefäß nach Fig.4 ist nur eine Hauptelektrode 18, also keine Hilfselektrode vorhanden. Mit 19 ist das Ende eines zylindrischen Teiles des Entladungsgefäßes bezeichnet, das wieder aus dichtgesintertem Aluminiumoxid besteht. 25 stellt ein Verschlußelement aus demselben Werkstoff dar. In F i g. 4 sind zwei Folien 21 und 20 bzw. 23 und 22 vorhanden, die an die Hauptelektrode 18 angeschlossen sind, welche Ober ein Tragelement 24 aus Molybdän am Verschlußelement 25 befestigt ist. Diese Befestigung erfolgt in einer Aussparung geringer Tiefe im Verschlußelement 25. Das Verfahren zur Befestigung der Teile 19 und 25 mit gleichzeitigen Einschließen der Durchführungsleiter 21 und 23 ist nahezu gleich dem bei der Beschreibung nach Fig. 2 angegebenen Verfahren. Bei der Anordnung nach F i g. 4 werden die beiden Durchführungsfolien 21 und 23 gleichzeitig gasdicht eingeschlossen.

F i g. 5 ist eine Draufsicht des Entladungsgefäßes nach F i g. 4.

Wie bereits bemerkt, zeigen die Fi g. 4 und 5 nur ein Ende des Entladungsgefäßes. Das andere Ende dieses Entladungsgefäßes ist gleich dem gezeichneten Ende. Das entladungsgefäß war unter anderem mit einem Füllstoff aus Quecksilber und Halogeniden versehen und diente zur Herstellung einer Hochdrucklampe. Das völlige Fehlen von Schmelzglas an den beiden Enden des Entladungsgefäßes bewirkte, daß diese Enden beständig gegen die Halogenid« waren.

Statt der Folien 20 und 21 bzw. 22 und 23 nach F i g. 4 kann auch eine Metallbuchse 50 (siehe Fig.6) mit Foliendicke (15 Mikron) verwendet werden, die wenigstens an der Stelle der Durchführung (zwischen den beiden Pfeilspitzenpaaren) perforiert ist. Siehe die Öffnungen 51 und 52 usw. Die Buchse 50 ist mit einem kegelförmig auslaufenden Ende versehen, das die Hauptelektrode 18 trägt.

In den beschriebenen Fällen war der Außendurchmesser des Verschlußelementes kleiner als der Außendurchmesser des zylindrischen Teiles des Entladungsgefäßes. Es ist jedoch auch denkbar, daß das Verschlußelement kappenförmig ist, wobei diese Kappe über dem zylindrischen Teil des Entladungsgefäßes liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. IO

   15

   20

   Patentansprüche;

   j, Verfahren zur Herstellung einer Elektrodeneinfahrung für eine Hochdruck-Entladungslampe, bei dem ein mit einem Durchführungsleiter for eine Innenelektrode versehenes rohrförmiges Entladungsgefäß aus Keramik und ein gleichfalls aus Keramik bestehendes Verschlußelement in einem Sinterverfahren gasdicht aneinander befestigt und die beiden Keramikteile während des Verschlußverfahrens gegeneinander gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Durchführungsleiter (t6; 21, 23; 50) in Form einer Folie örtlich zwischen die beiden Keramikteile (10, 14; 19, 25) gebracht wird und anschließend das Sintern und Drücken erfolgt, so daß beim gasdichten Befestigen der beiden Keramikteile aneinander auch die örtlich angebrachte Folie zwischen die Keramikteile gasdicht eingeschlossen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sinterverfahrendas Versehlußelemem (14; 25) eng anliegend innerhalb des Entladungsgefäßes (10; 19) angebracht wird und daß für das Entladungsgefäß ein Werkstoff größerer Schrumpfung als der Werkstoff für das Verschlußelement gewählt wird, so dz? der Druck auf die beiden Keramikteile und auf die zwischenliegende Folie (16; 21, 23) im Sinterverfahren durch die Schrumpfunterschiede verwirklicht wird.
3. 3. Elektrodeneinführung für eine Hochdruck-Entladungslampe, hergestellt mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder^ bei ar- sich mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Folien zwischen der Wand des Entladungsgefäßes xpd dem Verschlußelement befinden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Folien (21, 23) an der Elektrodenseite (20, 22) der elektrischen Durchführung mit derselben Innenelektrode (18) des Entladungsgefäßes (19,25) verbunden sind.
4. 4. Elektrodeneinführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien Teile einer Metallbuchse (50) bilden, die wenigstens an der Stelle des Verschlußelementes perforiert ist
5. 5. Elektrodeneinführung nach Anspruch 3 oder 4, « dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (18) durch ein Tragelement (24) unterstützt ist, das in einer der Entladung zugewandten Aussparung des Verschlußelementes (25) befestigt ist, wobei die Tiefe dieser Aussparung geringer ist als die so Werkstoffdicke des Verschlußelementes.
6. 6. Elektrodeneinführung für eine Hochdruck-Entladungslampe, hergestellt mittels eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bei der an einem Ende des Entladungsgefäßes Durchführungen für zwei Innenelektroden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die folienförmige Durchführung (16) an die erste Innenelektrode (15), insbesondere eine Hilfselektrode, und die zweite Durchführung (13) durch die Mitte des Verschlußelementes (14) an die zweite Elektrode (H), insbesondere eine Hauptelektrode, angeschlossen ist.
7. 1. Elektrodeneinführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen diesen beiden Elektroden (15, II) ein isolierendes Element (14a;befindet.
8. 8. Elektrodeneinführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Element

   30