DE2909771A1

DE2909771A1 - Elektrische lampe

Info

Publication number: DE2909771A1
Application number: DE19792909771
Authority: DE
Inventors: Pieter Hokkeling; Roger Jean Quirinus Van D Plas
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1979-09-20
Also published as: FR2420206A1; FR2420206B1; JPS6135661B2; JPS54127173A; GB2016442B; DE2909771C2; CA1118481A; US4208607A; GB2016442A; BE874847A; NL183613B; NL7802796A

Description

28-2-1979 < PHN 9Ο7Ο

"Elektrische Lampe"

Die Erfindung betrifft eine elektrische Lampe mit einem Glaskolben mit Quetschabdichtung, in die mindestens eine Molybdänfolie aufgenommen ist, mit der ein interner Stromleiter zu einem im Lampenkolben angeordneten elektrischen Element und ein externer aus der Quetschabdichtung heraustretender Stromleiter verbunden sind, wobei der externe Stromleiter von einem Metallpfropfen umgeben ist, der an diesen Stromleiter angeschmolzen und mit dem Glas der Quetschabdichtung in Berührung steht.

Eine derartige Lampe ist aus der FR-OS 750^825 bekannt. Bei dieser Lampe ist die Quetschung vakuumdicht zwischen den Enden der Molybdänfolie trotz der Unterschiede im Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Molybdän und der benutzten Glassorte,· jedoch unter vorteilhafter Verwendung der Duktilität des Molybdäns und der Form der Folie angebracht. Entlang der Stromzuführungsdrähte, die an der Folie angeschweisst sind, erstrecken sich jedoch in der Quetschung kapillare Räume. Sie sind dadurch entstanden, dass nach der Herstellung, der Quetschung die Strömzuführungsdrähte, die meistens aus Wolfram oder Molybdän bestehen, beim Abkühlen auf Raumtemperatur stärker als das umgebende Glas geschrumpft sind, das ein Hartglas oder eine Glassorte mit einem Siliziumoxydgehalt von mindestens 95 Gewichtsprozent ist, wie Quarzglas. Der-

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artige Glassorten mit hohem Siliziumoxydgehalt werden am meisten benutzt und haben auch einen am meisten von Molybdän und Wolfram abweichenden Ausdehnungskoeffizienten (etwa 10 χ 10"⁷°C~¹ gegenüber k5 χ 10~⁷ bzw. $k χ 10~⁷°C~¹

für ¥ bzw. Mo). ; .

Durch die Kapillare um den externen Stromleiter kann die umgebende Atmosphäre bis zur Molybdänfolie vordringen und diese oxydieren. Das Volumen der"Folie steigt hierdurch an, wodurch ein Springen und damit verbundene Undichtigkeit der Quetschung verursacht wird. Die Lampen erreichen dadurch das Ende ihrer Lebensdauer weit vor der errechneten Lebensdauer.

Bei Lampen nach der erwähnten französischen Patentanmeldung wird einer Oxydierung der Molybdänfolie dadurch begegnet, dass um den externen Stromleiter an einer Stelle in der Quetschung ein Kupferpfropfen angeordnet ist, der die Diffusion der Oxydatoren von der Kapillare zur Molybdänfolie erschwert, jedoch, wie die Anmeldung selbst zum Ausdruck bringt, keine vakuumdichte Verbindung mit dem Glas und daher keine vakuumdichte Abdichtung der Kapillare erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lampen zu schaffen, - bei denen die Kapillare um den externen Stromleiter vakuumdicht abgeschlossen ist.

Diese Aufgabe wird bei Lampen der eingangs erwähnten' Art nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Metallpfropfen aus mindestens einem ersten Metall der Gruppe Zinn und Blei in Mischung mit mindestens einem zweiten Metall der Gruppe Titan, Zirkon, Hafnium, Niob, Tantal und Vanadium besteht, wobei das Gewichtsverhältnis des zum zweiten Metall 100 :.0,05 bis 100.: 1 beträgt, welcher Pfropfen auch an das Glas der Quetschabdichtung angeschmolzen ist.

Lampen nach der Erfindung sind hervorragen gen Oxydation der Molybdänfolie geschützt, wie sich aus Versuchen ergab, bei denen die Lampen für 5 Monate nach der I.E.C. 68 D^-Nortn in einem Tropenversuchraum aufbewahrt wurden.

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. Versuche·; haben ergeben, dass ein Metallpfropfen der erwähnten Zusammensetzung die Kapillare um einen Mo-Stromleiter in einer Quarzglasquetschung immer noch vakuumdicht abschliesst, nachdem er Temperaturen bis zu 350 C ausgesetzt gewesen ist. Dies ist bemerkenswert, da das Metall bei Verwendung von Zinn als erstem Metall bereits bei etwa 235 C schmilzt. Offensichtlich haftet das Metall ausgezeichnet am Glas. . · -

Da in vielen Fällen gefordert wird, dass die Quetschung einer Lampe im Betrieb nicht heisser als 350 C ist, wurde der Versuch .auf diese Temperatur beschränkt. Man darf annehmen, dass jedenfalls bei Verwendung von Blei als erstem Metall, in welchem Fall der Schmelzpunkt ungefähr 33O°C beträgt, der Metallpfropfen auch bei höheren Temperaturen einen guten Schutz gegen. Oxydation bietet.

Obgleich sich nach der erwähnten französischen Patentanmeldung der Metallpfropfen in der Quetschung befindet, wird bevorzugt, den Pfropfen bei Lampen nach der Erfindung an der Stirnfläche der Quetschung anzuordnen, d.h. an·jener Fläche der Quetschung, aus der der externe Stromleiter heraustritt. Dies bietet den Vorteil, dass die Lampen besser reproduzierbar¹ gemacht werden, können. Bei der Herstellung der Quetschung ist die Temperatur sehr viel höher als der Schmelzpunkt des Abdichtungsmetalls. Dieses Metall kann·sich dann bei der Lampe nach der französischen Patentanmeldung leicht unter dem Einfluss des beim Quetschen ausgeübten Drucks zu stark ausbreiten. Beim Anbringen des Pfropfens auf der Stirnfläche der Quetschung wird ausserdem ein maximaler Nutzen aus der Duktilität erhalten, die das erste Metall dem Pfropfen gibt, wodurch Unterschiede im Schrumpfen und in der Ausdehnung von Metall und Glas gut aufgefangen werden. ·

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gewichtsverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Metall im Metallpfropfen 100 : 0,5 bis 100 : 1. Die Eigenschaften" der Komponenten des Pfropfens, d.h. die Duktilität des ersten Metalls und die Haftung des -zweiten Metalls,

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kommen dabei optimal zur Geltung. ' . .

Der Metallpfropfen kann durch Anbringen des Abdichtungsmetalls, beispielsweise in Form eines.Drahts, um den externen Stromleiter auf der Stirnfläche der · Quetschung und durch Erhitzung in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre bis zu etwa 1000 C angebracht werden. Der Pfropfen wird dabei in etwa zehn Sekunden erhalten, - ."...."..

Wenn eine erfindungsgemässe Lampe in einer oxydierenden Umgebung hohen Temperaturen ausgesetzt wird, bildet sich, auf dem Metallpfropfen eine Oxydhaut, die eine Fortsetzung der Oxydierung des Pfropfens verhindert.

Es sei bemerkt, dass aus der DE-PS 683 381 eine wassergekühlte Entladungslampe bekannt ist, bei der

^ auf die Quetschung eine Metallkappe angeordnet ist, um den elektrolytischen Angriff auf die externen Stromleiter zu vermeiden. Der von der Kappe begrenzte. Höhlraum ist mit Blei gefüllt. Haftung des Bleis am Quarzglas der Lampe wird jedoch nicht erhalten, da die Quetschung des Lampenkolbens

^ profiliert ist um eine gute Befestigung der Kappe zu bewirken und wel empfohlen wird, den Spalt zwischen der Kappe und dem Lampenkolben mit geeigneten Stoffen abzudichten, um einen Kontakt der Kühlflüssigkeit.mit dem externen Stromleiter auszuschliessen. · Es sei weiter noch bemerkt, dass aus der DE-PS 1 103 Ο56 eine Lötverbindung zwischen Quarzglas und Molybdän, Wolfram oder Tantal bekannt ist. Die Lötverbindung besteht aus 2 bis 3 Gew.°/o an Titan und 9.8" bis 97 Gew.°/o an Zinn. Bei der in dieser Patentschrift beschriebene Verbindung umgibt ein Molybdän-Ring eine Quarzglas-Scheibe, die durch Zwischenfügen von Lot unter Vakuum bei ca. 1000■ C mit dem Ring verbunden ist. Da das Molybdän einen sehr viel höheren Ausdehnungskoeffizienten als Quarzglas hat, steht das Lot nach dem Erkalten unter Druckspannung.

Versuche haben erwiesen, dass diese Lötverbindung vakuumdicht ist, Wenn jedoch auf identische Weise versucht wird, mit gleichem Lot eine Verbindung herzustellen, wenn Molybdän von Quarzglas umgeben ist, stellt es sich

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heraus, dass die Verbindung keineswegs dicht ist. In diesem Fall entstehen durch das stärkere Schrumpfen des Molybdäns bei der Abkühlung Zugspannungen im Lot. Auch bei erfindungsgemässen Lampen steht die Lötverbindung unter Zugspannung, üeberraschenderweist entsteht bei der Verwendung eines Lots mit einem geringeren Titangehalt wohl eine vakuumdichte Lötverbindung.

Die erfindungsgemässen Lampen können Entladungslampen sein, in welchem Fall das im Lampenkolben' angeord— nete elektrische Element ein Elektrodenpaar ist. Die Lampen eignen sich insbesondere zur Verwendung ohne Aussenkolben. Bei erfindungsgemässen Lampen kann das elektrische Element.jedoch auch ein Glühkörper sein. Die Erfindung ist insbesondere wichtig für Lampen mit einer langen errechneten Lebensadauer, wie Flutlichtlampen und Wärmestrahler, möglicherweise mit einer regenerativen Gasatmosphäre.

Einige Ausführungsbeispiele nach der Erfindung ■ werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen 'Fig. 1 eine Ho chdruckquecks über dampf ent ladungs lampe in Ansicht, -

Fig. 2 eine Glühlampe in Ansicht und Fig.. 3 ein Detail der Fig. 1 und 2 in perspektivischer Darstellung.

Jn Fig. 1 ist 1 der Lampenkolben einer Hoch— druckquecks über dampf entladungslampe mit Quetschungen 2 und 3j in die die Molybdänfolien ^ bzw. 5 und 6 aufgenommen sind. An diesen Folien sind externe Stromleiter J, bzw. 9 angeschweisst. Die inneren Stromleiter 10 und 11 führen zum Elektrodenpaar 12, I3. An der Folie 6 ist eine Zündelektrode 14- befestigt, um die externen Stromleiter 7, 8 und 9 herum sind Metallpfropfen 15,' 16 bzw. 17 an den Stirnflächen 18 bzw. I9 der Quetschungen 2 bzw. 3 angebracht. Der Kapillarkanal um den externen Stromleiter 7 herum ist mit 20 bezeichnet. : .-

■ in Fig. 2 und 3 sind für entsprechende Teile gleiche Bezugsziffern verwendet. In Fig. 2· ist 21 der Lampenkolben einer Glühlampe mit einem Glühkörper 22, der von Stegen 23, 2.k und 2-5- getragen wird.

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Beispiel. · .

. In einem konkreten Fall hatte der Quarzglaslampenkolben einer Glühlampe einen Innendurchmesser von 7j1 mm und eine innere Länge von 1^2 mm. Im Lampenkolben war ein Wolframglühkörper axial ausgespannt. Die Schenkel des Glühkörpers wareii an je einer in Quetschungsabdichtungen aufgenommenen Molybdänfolie angeschweisst, an denen ebenfalls externe Stromleiter aus Molybdän (0,6 ram Durchmesser) angeschweisst waren. Der Lampenkolben war mit 2,5

W bar Argon gefüllt, dem 0,2 Volumenprozent CH Br zugesetzt worden war. Die Lampe nahm im Betrieb bei 220-230 V eine Leistung von 1000 ¥ auf.

Mit. den Stirnflächen der Quetschungsabdichtungen und den externen Stromleitern war. ein Metallpfropfen aus Zinn und 1 Gew.°/o Titan verschmolzen. .

Derartige Lampen werden auch mit einem Bleipfropf en hergestellt, dem 0,05 Gew.°/o bzw. 0,1 Gew.^ an Titan zugesetzt. Stets wurde die Quetschabdichtung in N₂/H₂ (92/8 Vol./Vol.)mais Schutzgas auf 1000°C beim An-

bringen" des Pfropfens erhitzt. In allen Fällen wurde eine vakuumdichte Verbindung erhalten.

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Claims

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PATENTANSPRÜECHE:

Elektrische Lampe mit einem Glaskolben mit Quetscliungsabd.lch.tung, in die mindestens: eine Molybdänfolie aufgenommen ist, mit der ein interner Stromleiter zu einem im Lampenkolben angeordneten elektrischen Element und ein externern, aus der Quetschabdichtung heraustretender Stromleiter verbunden sind, wobei der externe Stromleiter von einem Metallpfropfen umgeben ist, der mit diesem Stromleiter verschmolzen und mit dem Glas der Quetschungsabdichtung in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallpfropfen (1'5.) aus mindestens einem ersten Metall der Gruppe Zinn und Blei in Mischung mit mindestens einem zweiten Metall der Gruppe Titan, Zirkon, Hafnium, Niob, Tantal und Vanadium besteht, wobei das Gewichtsverhältnis des ersten zum zweiten Metall 100 : 0,05 bis 100 : 1 beträgt, welcher Pfropfen auch an das Glas der Quetschabdichtung angeschmolzen ist.
2. Elektrische Lampe nach Anspruch .1, dadurch

gekennzeichnet, dass das erste Metall im Pfropfen Blei ist.

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