DE2729043C2 - Hochdruck-Metalldampfentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Metalldampfentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

In der US-PS 32 48 590 ist eine Hochdruck-Natriumdampflampe beschrieben, bei der die Erfindung vorteilhaft Anwendung finden kann.

Die bei einer Lampe der eingangs genannten Art vorhandene, auch als Scheinabsaugrohr bezeichnete eine rohrförmige Zuleitung aus Niob, die keine Öffnung zum Inneren des Kolbens aufweist, ist gelegentlich Ursache für eine außergewöhnlich kurze Lebensdauer der Lampe, die auf einen langsamen Verlust der Füllung zurückgeführt wird. Dieses Austreten der Füllung kann durch mikroskopische Poren an der Schweißverbindung des Wolframschaftes mit dem Niobscheinabsaugrohr oder durch sich in Längsrichtung erstreckende mikroskopische Risse oder Ritzen in dem Wolframschaft selbst erfolgen.

Nach der US-PS 35 58 963 ist in dem Scheinabsaugrohr, das durch Anwürgen und Verschweißen mit dem Wolframschaft verbunden ist, eine kleine Menge eines hochreinen Yttriums angeordnet. Dieses Yttrium soll eine Aufzehrung des Natriums in der Lichtbogenröhre verhindern. Es erfüllt diesen Zweck, obwohl es körperlich von dem Innenraum der Entladungslampe getrennt ist, da das Niob als eine halbdurchlässige Membran wirkt und ein Hindurchsickern der restlichen Sauerstoffspuren erlaubt, die dann mit dem Yttrium reagieren. Der Sauerstoff wird auf diese Weise aus dem Inneren der Entladungslampe entfernt und kann nicht mit dem Natrium und dem Aluminiumoxid unter Bildung von Natrium-Aluminium-Oxiden reagieren.

Eine Metalldampfentladungslampe der eingangs genannten Art ist in der DE-OS 25 48 301 beschrieben. Hierbei ist der Wolframschaft mit Hilfe eines Titanlotes gegenüber der rohrförmigen Zuleitung aus Niob abgedichtet. Dieses Titan hat jedoch einen unerwünscht hohen Schmelzpunkt von etwa 1700°C. Auch reines Yttrium hat mit etwa 1500⁰C einen unerwünscht hohen Schmelzpunkt.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Lampe der eingangs genannten Art für das hochschmelzende Titan ein niedriger schmelzendes Metall zu finden, das zwar in dem richtigen Temperaturbereich schmilzt, aber das Niob nicht übermäßig angreifen darf. So schmilzt z. B. Nickel zwar in dem richtigen Temperaturbereich, doch löst es das Niob sehr schnell auf und kann daher nicht verwendet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Metall als eine Mischung aus Yttrium und

ίο Zirkonium eingebracht ist, die, an Ort und Stelle geschmolzen, ein in irgendwelche Poren der Verbindungsstelle eingedrungenes Lot bilden.

Das Y-Zr-System hat einen einfachen eutektischen Punkt mit einer geringsten Schmelztemperatur von 1360⁰C bei 41% Zr (alle %-Angaben sind Gew.-%). Wenn Yttrium mit 50% Zirkonium legiert wird, setzt dies die Schmelztemperatur von 1509° C auf den Bereich von 1360 bis 138O⁰C herab. Somit ist ein Schmelzen im ganzen Versiegelungs- bzw. Verklebbereich der Lampe sichergestellt, ohne daß das Niobrohr übermäßig angegriffen wird. Die starke, die Schmelztemperatur herabsetzende Wirkung des Zirkoniums führt zu einem gleichmäßigen Schmelzen bei einer niedrigeren Temperatur und erlaubt die Verwendung einer weniger reinen und d-jmit billigeren Qualität des Yttriums für diesen Zweck.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, ir. deren einziger Figur schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Hochdruck-Metalldampfentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.

Bei der in der Figur dargestellten Lampe ist der normalerweise vorhandene äußere Glaskolben, der an einem Ende einen Sockel aufweist, der Einfachheit halber nicht gezeigt. In der Figur ist nur der innere keramische Kolben 1 dargestellt, wobei zur Verkürzung der Zeichnung ein mittlerer Teil dieses Kolbens weggelassen wurde und der innere Aufbau des Kolbens in dem im Schnitt dargestellten oberen Teil gezeigt ist.

Dieser Kolben hat die Form eines keramischen Rohres 2 und er besteht aus gesintertem polykristallinen Aluminiumoxid hoher Dichte (doch kann er auch aus synthetischem Saphir bestehen). Die Enden des keramischen Rohres sind durch fingerhutartige Endver-Schlüsse 3 und 4 aus Niob abgedichtet, die mittels einer Dichtungsmasse 5, die in erster Linie Aluminiumoxid und Kalziumoxid enthält, hermetisch mit cem Keramikrohr verbunden sind. Diese Dichtungsmasse 5 ist in dem Zwischenraum zwischen dem ausgeweiteten Schulterteil 6 des Endverschlusses 4 und dem Endabschnitt des keramischen Rohres 2 angeordnet.

Durch die fingerhutartigen Endverschlüsse 3 und 4 ragen rohrförmige Zuleitungen 7 und 8 aus Niob — abgekürzt Niobrohre genannt — in das Rohr 2 hinein, und diese Niobrohre sind mit Hälsen 9 der Endverschlüsse durch Verschweißen hermetisch dicht verbunden. Das untere Niobrohr 7 ist ein Absaugrohr und hat eine nicht dargestellte Öffnung, die mit dem Inneren des Rohres 2 in Verbindung steht. Nach dem Füllen mit dem Natrium-Amalgam und dem die Zündung erleichternden Inertgas, hier Xenon, wird das Absaugrohr durch Zusammendrücken bei 10 hermetisch dicht verschlossen.

Das obere Niobrohr 8, das als Scheinabsaugrohr 8

ausgebildet ist, hat keine Öffnung in das Innere des Keramikrohres 2. Es dient als Stromzuleitung und Träger für eine Elektrode 11, die einen auf einem Wolframschaft 12 montierten Emitterteil aufweist, der

eine Wicklung aus Wolframdraht einschließt wobei ein emittierendes Material, wie Barium-Kalzium-Wolframat in den Zwischenräumen zwischen den Windungen der Wicklung angeordnet sein kann. Eine Metallscheibe 13, die als Abschirmungsschild dient und verhindert, daß sich der Lichtbogen darüber hinaus in das Endstück des Keramikrohres 2 erstreckt, ist auf dem Schaft 12 angebracht Der Schaft ist in ein zugedrücktes Ende des Niobrohres 8 eingesetzt und die Verbindungsstelle ist dann mittels der Wolfram-Inertgas-Sch'.veißtechnik verschweißt. An der Schweißstelle führt gelegentlich eine Porosität zu einer ungenügenden Abdichtung. Auch neigt das Wolfram aufgrund seiner faserigen Natur dazu, lange dünne Poren oder Lunker aufzuweisen, die bei dem Drahtziehvorgang entstehen und zu einem langsamen Ausströmen der Lampenfüllung führen können.

Diese Verbindungsstelle zwischen Wolframschaft 12 und Niobrohr 8 ist daher mit dem Y-Zr-Lot zusätzlich abgedichtet.

Dieses Lot wird z. B. hergestellt durch Mischen gleicher Gewichtsanteile eines Y-Pulvers mit einer Teilchengröße, die einer Siebmaschenweite von 0,43 mm oder kleiner entspricht, mit einem ZrH-Pulver, dessen Teilchengröße einer Siebweite von 0,043 mm entspricht und ein Teil dieser Mischung wird — wie die Bezugsziffer 14 zeigt — in das Scheinabsaugrohr eingeführt. Daher umfaßt eine zweckmäßige Menge etwa 20 bis 40 mg der Mischung. Das Ende 15 des Niobrohres wird dann mechanisch zugedrückt, um den

eingefüllten Teil der Mischung in der Höhlung einzuschließen und zu verhindern, daß sie bei einem folgenden Arbeitsvorgang herausfällt. Es wird jedoch nicht versucht, die Verschlußstelle 15 des Niobrohres 8 hermetisch abzuschließen.

Während des Erhitzens zerlegt sich das ZrH in dem Niobrohr 8 in elementares Zirkon und Wasserstoffgas, wobei letzteres durch das Vakuumsystem des Ofens abgepumpt wird. Das Y und das Zr diffundieren während des Erhitzens ineinander bis sie schmelzen und dabei eine homogene flüssige Phase ergeben. Y und Nb sind unmischbar, nicht aber Zr und Nb, so daß sich etwas von dem Zirkonium in dem Niobrohr löst was jedoch keine nachteiligen Folgen hat Die flüssige Y-Zr-Phase dringt in die Poren ein und dichtet das Wolframschafte.'ide und den Bereich der Schweißverbindung ab. Während des anschließenden Abkühlens bildet die Schmelze ein Mehrphasensystem aus Zr-gesättigtem Y, Y-gesättigtem Zr und einer Yttriumoxidphase. Es gibt auch eine Y-reiche Phase von schwach blauer Farbe entlang der Verbindungsstelle zwischen der Schmelze und dem Niob, und diese Phase ist auch in bisher verwendeten hochreinen Yttriumschmelzen vorhanden.

Tantal, das dem Niob in seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften nahe verwandt ist, kann anstelle von Niob für das Rohr der Endverschlußkonstruktion benutzt werden, wobei die gleichen Vorteile durch die Verwendung der Y-Zr-Legierung erzielt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hochdruck-Metalldampfentladungslampe mit einem keramischen Kolben und Endverschlüssen, die Elektroden an entgegengesetzten Seiten des Kolbens tragen, wobei einer der Endverschlüsse eine mit einem Endabschnitt in das Innere des Kolbens ragende rohrförmige Zuleitung aus Niob oder Tantal aufweist und die dazugehörige Elektrode einen auf einen Wolframschaft montierten Emitterteil aufweist, wobei sich der Wolframschaft von dem im Innern des keramischen Kolbens befindlichen Teil der Zuleitung aus erstreckt und damit verbunden ist und sich innerhalb der rohrförmigen Zuleitung ein Metall befindet, das eine hermetische Abdichtung zwischen dem Wolframschaft und der Zuleitung sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall als eine Mischung aus Yttrium und Zirkonium eingebracht ist, die, an Ort und Stelle geschmolzen, ein in irgendwelche Poren der Verbindungsstelle eingedrungenes Lot bilden.