DE3110465A1

DE3110465A1 - Hoch-intensitaets-lampe mit vorgefertigten elektrodenbauteilen

Info

Publication number: DE3110465A1
Application number: DE19813110465
Authority: DE
Inventors: Steven 95124 San Jose Calif. Alexander; Imre 94087 Sunnyvale Calif. Szilagyi
Original assignee: ILC Technology Inc
Current assignee: Excelitas Technologies Illumination Inc
Priority date: 1980-03-27
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1982-01-28
Also published as: GB2072937B; GB2072937A

Description

Hoch-Intensitäts-Lampe mit vorgefertigten Elektrodenbauteilen

Die Erfindung betrifft eine Hoch-Intensitäts-Lampe.

Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen mit und ohne zusätzlichen chemischen Zugaben sind bekannt, z.B. aus der US-PS 36 54 506. Derartige Lampen werden gewöhnlich aus einer Quarzglasröhre hergestellt, die die Elektrodenbauteile beinhaltet. Bei der typischen Hochdruck-Metall-Halogenid-Lampe wird die Quarzglaslampenhülle mit Argongas, Quecksilber und anderen Metallsalzen gefüllt. In die Lampenhülle ragen zwei Wolfram-Elektroden, von denen jede an eine

921/95

Büro Bremen / Bremen Office:
Postfcch / P. 0. Box 10 7127
HoDerallee 32, D-2800 Bremen 1
Telephon: (0421) * 34 90 71
Telekopierer /Telecopier: Rank Xerox 400
Telegr. / Cables: Diagram» Bremen
Telex: 244 958 bopatd ™ ',

Konten / Accounts Bremen: Bremer Bank, Bremen (BLZ 290 80010) 100144 Deutsche Bank, Bremen (BLZ 290 700 50) 1112002 PSchA Hamburg (BLZ 200100 20) 1260 83-202 Büro München / Munich Office: Postfach / P. O. Box 14 0108 Schlotthauerstraße 3, D-8000 München 5 Telephon: (089) 65 23 21
Telekop./Telecop.: (089) 2215 69 R X. 400 Telegr. / Cables: Telepatent München Telex: 523 937 jus d (code: forbo)

BOEHMERT £ 3ÖEHME-RT ; ': :

Molybdän-Folie angeschlossen ist, die wiederum mit einem Endstück verbunden ist, das als elektrischer Anschluß dient. Die Wolfraih-Elektrodenbauteile einschließlich der Molybdän-Folie sind im allgemeinen, aber nicht immer, mit der Achse der Lampenhülle konzentrisch und an den gegenüberliegenden Seiten des Lampen-Gefäßes befestigt. Jedes Wolfram-Elektrodenbauteil einschließlich der Molybdän-Folie ist in eine Quarzglasröhre eingeschlossen. Während des Momentes der Entladung zwischen den Wolfram-Elektroden in dem geschlossenen Lampengefäß werden große elektrische Ströme durch das Endstück und die leitenden Molybdän-Folien zu dem Entladungs-Gefäß geführt. Neben der Leitung der elektrischen Speisung zu dem Lampen-Gefäß bilden die Quarzarme mit der an der Wolfram-Elektrode ·. befestigten Molybdän-Folie auch die mechanische Stütze für die Lampenhülle.

Es wurde festgestellt, daß Lampen dieses Hoch-Intensitätstyps häufig ausfallen, wenn die Verbindung zwischen dem Quarzglas und der Molybdän-Folie nicht absolut perfekt ist. Das heißt, daß bei der Herstellung solcher Lampen eine feste Verbindung zwischen der Molybdän-Folie und dem Quarzglasröhrenarm gesichert seiin muß. Wenn eine Spalte oder ein Zwischenraum zwischen der Molybdän-Folie und dem Quarzglas besteht, ist eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür gegeben, daß in dem Quarzglas ein Sprung aufgrund des hohen Stromflusses in der Molybdän-Folie auftritt, was zu dem Beginn des Versagens der Lampe führt.

130064/0676

BOEHMERT & BOEHMERT _: ' : : :

Es wurden Herstellungsverfahren und Strukturen vorgeschlagen, um eine sehr feste Verbindung zwischen dem Molybdänband und dem Quarzglas herzustellen. Ein üblicherweise verwendetes Verfahren ist eine Klemm- oder Preßverbindung. Bei dem Klemm- oder Preßvorgang wird das Elektrodenband in einer dünnwandigen Quarzröhre gestützt. Ein zweiteiliger Ringbrenner beheizt die Quarzröhre, um diese aufzuweichen, und ein Paar voneinander gegenüberstehenden Klemmbacken drücken die weiche Quarzröhre zusammen und verbinden sie fest mit dem Band. Weil eine solche Klemmverbindung in einem Arbeitsgang hergestellt wird, ist die Länge der höchstens 2,5 cm oder weniger begrenzt. Auch hat eine Klemmverbindung wenig mechanische Festigkeit und kann nicht zur Unterstützung des relativ schweren Entaldungsgefäß verwendet werden.

Um den Molybdänband-Anschluß der Luft aussetzen zu können, ist es erforderlich diesen lang genug zu machen, um sicherzustellen, daß das der Luft ausgesetzte Ende eine Temperatur annimmt, die so niedrig ist, daß eine Oxydation der Molybdän/ Quarz-Verbindung ausgeschlossen ist, oder einen zweiten Verschluß vorzusehen, der die Oxydationsatmosphäre .daran hindert,zu dem Verschluß vorzudringen .

Diese Probleme sind in der US-PS 32 05 359 erfolgreich angesprochen. Nach der genannten Patentschrift wird zur Herstellung einer Hoch-Intensitäts-Lampe die Verwendung einer zusammengedrückten Quarzröhre mit einem zweiten

— 3 —

130064/0676

BOEHMERT ^OBM;;;

Verschluß gelehrt, um die Oxydation des Molybdänbandverschlusses zu verhindern. Darüber hinaus wird der Einsatz des zusammengepressten Rohres in einen gläsernen Quarzröhrenarm mit einem etwas größeren Innendurchmesser gegenüber dem Außendurchmesser der festen Röhre gelehrt. Diese Aufbaueinrichtung schafft die mechanische Struktur, die den Arm bildet, der an die Lampenhülle angebracht ist. Es entsteht so eine Spalte zwischen dem Quarz der zusammengedrückten Röhre und dem äußeren Quarzarm. Diese Diskontinuität des Quarzes ist nicht günstig für die Lebensdauer der Lampe, da die strukturelle Einheit des Lampenarmes reduziert wird und die für die hohen Ströme erforderliche Hitzeverteilung nicht erreicht wird. Zur Verbesserung der Verbindung der Molybdän-Folie und dem gläsernen Quarz ist eine Vakuumschrumpfung des Quarzarmes auf die Molybdän^Folien-Elektrodeneinrichtung bekannt. Typischerweise, ist ein Elektrodenbauteil, das aus der Wolframelektrode besteht, die an der Molybdän-Folie befestigt ist, die wiederum an dem elektrischen Endstück befestigt ist, in eine relativ dickwandige Quarzglasröhre eingesetzt. Nach bekannten Verfahren wird die Quarzglasröhre durch Vakuum um das Molybdän-Folien-Bauteil unter Beaufschlagung mit geeigneter Hitze geschrumpft. Dies ist offensichtlich eine Verbesserung gegenüber der Klemmeinrichtung nach der genannten US-PS 32 05 395, weil diese Struktur lang genug ausgeführt werden kann, um das herausragende Ende unterhalb der Oxydationstemperatur des Molybdänbandes zu halten, und auf diese Weise die Notwendigkeit eines zweiten Abschlusses zu vermeiden. Dieses Verfahren hat jedoch verschiedene praktische Nachteile. Um die zur Stützung der Entladungshülle erforderliche Festigkeit zu erreichen, beträgt die Dicke des gläsernen Quarzes, das auf die Molybdän-Folie geschrumpft wird, etwa 3 mm und es ist sehr schwierig, einen so dickwandigen

130064/0676

BOEHMERT &:BOEKMERT: " : : _

3110A65

Zylinder wegen geringfügiger Unterschiede in den Wänden des Quarzrohres gleichmäßig zu erwärmen. Wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Quarz entsteht ein großer Temperaturgradient zwischen der äußeren Oberfläche des Rohres, auf der die Hitze aufgebracht wird, und der inneren Oberfläche., an der die Verbindung hergestellt werden muß. Ein Wärmeüberschuß an dem zu erweichenden Punkt ist auf der Innenseite der Wand erforderlich, um sicherzustellen, daß das Quarz gut um das Band und in alle Lücken fließt. Um diesen Fluß um die innere Oberfläche zu erreichen, ist ein Schmelzen der oberen Fläche und dessen freies Fließen erforderlich. Das Erhitzen und Vakuumschrumpfen eines solchen dickwandigen Quarzglases um die Molybdän-Folie ist sehr schwierig, und in der Praxis wird es nur von geschickten Arbeitern manuell durchgeführt. Wegen der Schwierigkeit dieses Verfahrens war es nicht möglich, dieses zu automatisieren. Ein weiteres, lästiges Problem der Verbindung unter Einschluß von schweren Seitenarmen ist die Spannung, die in dem Quarz nach dem Herstellen des Anschlußes verbleibt. Zwar wird durch Ausglühen ein Großteil dieser Spannung beseitigt, die folgende thermische.Belastung bei der Benutzung der Lampe kann jedoch neue Spannungen in dem Seitenarm hervorrufen. Diese Spannungen können sich bis zu einem Punkt aufbauen,an dem ein Sprung in dem Seitenarmen entsteht, der die !-Integrität des Anschlußes unveränderlich zerstört und zu einem Ausfall der Lampe führt. Auch bei der sehr teuren Fertigung der Lampen von Hand fallen Hoch-Intensitäts-Lampen des Typs, der unter Hitze und Vakuumschrumpfung eines dickwandigen Quarzes um die Molybdän-Folie hergestellt ist, oft wegen Defekten der Verbindung Molybdän -Folie/Quarzglas aus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine Verbesserung des Aufbaus Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampen zu schaffen, die eine signifikant . geringere Ausfallquote infolge von Fehlern der Molybdän-Folien/Quarz-Verbindung haben. Dabei soll eine verbesserte Hoch-Intensitäts-

130064/0676

-5-

BOEHMERT &:BdEi-fMEBT :■-:": :

Metall-Halogenid-Lampe geschaffen werden, die frei von Fehlern der Molybdänfolien/Quarz-Verbindung ist. Diese verbesserte Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe mit einer verbesserten Molybdänfolien/Quarz-Verbindung soll mit Automaten hergestellt werden können. Die Verbindungskomponenten des fertigen Aufbaus der verbesserten Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe sollen während der Herstellung getestet werden können, so daß der teure Ausschuß von fertigen Einheiten deutlich geringer wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein .tohrenaiJtiges Bogen-Gefäß aus Glas, daß einen zur Aufnahme eines Elektrodenpaares geeigneten Hohlraum aufweist; und zwei gläserne Seitenarme, die fest an das Bogengefäß angeschmolzen sind und zur Aufnahme jeweils eines vorgefertigten Elektrodenbauteiles dienen, von denen jedes aus einem an einem Ende an einer Elektrode und am anderen Ende an einem Anschluß angebrachten streifenförmigen Folienleiter gebildet ist und die jeweils abgedichtet von einer Glashülse eingeschlossen sind, die durch Vakuumschrumpfung und den Folienleiter, einen Teil der Elektrode um einen Teil des Anschlusses gelegt ist, wobei die vorgefertigten Elektrodenbauteile in der Weise innig mit den Seitenarmen verschmolzen sind, daß die Elektroden in das Bogengefäß hineinragen.

Bevorzugte Ausfuhrungsformen zeichnen sich dadurch aus, daß das Glas Quarzglas ist, daß die leitenden Folienstreifen aus Molybdän hergestellt sind und daß die Elektroden und die Endstücke aus Wolfram hergestellt sind, daß die Seitenarme koaxial miteinander und koaxial mit dem Bogen-Entladungs-Gefäß sind, und daß der thermische Expansionskoeffizient des Quarzglases des Seitenarmes um 10% oder weniger über dem thermischen Expansionskoeffizienten des Quarzglases der vorgefertigten Elektrodenbauteile liegt.

130064/0676

— 6 —

BOEHMERT_:& BOEHMERT " "-..". .;„

• to.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Paar von vorgefertigten Elektrodenbauteilen, jedes bestehend aus einem Elektrodenbandbauteil mit Vakuumschrumpfung von Quarzglas um und fester Verbindung mit dem Molybdän-Elektrodenband-Bauteil; ein Paar von Quarzglas-Seitenarmen, deren jeder zur konzentrischen Aufnahme der vorgefertigten Elektrodenbauteile eingerichtet ist; und eine Vakuumverschmelzung der vorgefertigten Elektrodenbauteile mit einem der Seitenarme, wodurch eine feste Verbindung mit einem Paar von Wolframelektroden, die in ein Bogen-Gefäß ragen, hergestellt wird.

Die Erfindung betrifft also eine verbesserte Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe. Die verbesserte Lampe besteht aus einem Quarzglaslampenkörper und einem Paar von vorgefertigten Elektrodenbauteilen. Der Lampenkörper besteht aus einem Entladungsgefäß, an das ein Paar von Seitenarmen angebracht ist. Das Lampengefäß und die Seitenarme sind im allgemeinen röhrenförmig und jeweils koaxial mit den Seitenarmen, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Lampengerätes angebracht und fest mit dem Lampengefäß verschmolzen sind. Der vorgefertigte Elektrodenbauteil besteht aus einem Elektrodenband, das fest in einem dünnwandigen (zwischen 0,5 und 2 mm) Quarzglasrohr eingeschlossen ist. Das Elektrodenband besteht aus aus einer Wolframelektrode, die an einem Molybdän-Folienstreifen befestigt ist, der wiederum an einem geeigneten elektrischen Endstück befestigt ist. Das Elektrodenband wird in das dünnwandige Quarzrohr eingesetzt, daö Quarzrohr wird danach um das Elektrodenband vakuumgeschrumpft. Dieses sichert eine feste Verbindung zwischen dem Quarzglas der dünnwandigen Röhre und dem Molybdän-Folienstreifen.

Nach der Entfernung des überschüssigen Quarzglas von dem Ende der vakuumgeschrumpften vorgefertigten Elektrode werden die vorgefertigte Elektrode in den Lampenkörper so eingesetzt, daß beide Wolframelektroden in die Lampenhülle hinein ragen. Der Abstand zwischen den Wolframelektroden

1-379 064/0676

in dem Lampengefäß wird genau kontrolliert. Danach werden die Quarzglas-Seitenarme um die vorgefertigten Elektroden vakuumgeschrumpft, so daß eine innige Verbindung zwischen dem Quarzglas der Seitenarme und jedem der vorgefertigten Elektroden hergestellt wird. Hinzu kommt, daß das Anschmelzen der Quarz-Seitenarme an die vorgefertigten Elektrodenbauteile unabhängig von der Quarz/Molybdän-Verbindung ist, weil das Quarz des dünnwandigen Rohres bereits zur Formung der vorgefertigten Elektrode auf die Molybdänband-Folie vakuumgeschrumpft ist. Pa das Quarz/Quarz-Verschmelzen eine geringere Temperatur erfordert als eine Molybdän/ Quarz;-Verbindung, und da. das vorgefertigte Elektrodenbauteil eine gewisse Unterstützung gibt, kann das Verschmelzen des Seitenarmes mit der vorgefertigten Elektrode weit besser kontrolliert werden,als dies bei der konventionellen Methode möglich ist, bei der das Schrumpfen des Seitenarmes und das Formen der Verbindung in einem durchgeführt wird. Uherwarteterweise zeigt sich unter einem Polariskop, daß bei Verwendung eines vorgefertigten Elektrodenbauteils der Quarz des vorgefertigten Bauteils relativ zu dem Quarz des Lampenkörpers unter Druck steht, obwohl beide zu einer festen Masse verschmolzen sind. Dieser Effekt erklärt sich daraus, daß geringe Differenzen in dem Hydroxyl-Ionen-Anteil zwischen den beiden Quarzen zu leichten Druckunterschieden führen. Das Endergebnis ist· eine Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe von höherer Lebensdauer und höherer Einheitlichkeit der Struktur auf Grund der Verbesserung der Verbindung des Quarzes mit der Molybdänband-Folie. Da das vorgefertigte Elektrodenbauteil relativ einfach gestaltet ist und das Verschmelzen der Seitenarme mit den vorgefertigten Elektrodenbauteilen kein schwieriger Arbeitsschritt ist, kann die Herstellung solcher Hoch-Intensitäts- Metall-Halogenid-Lampen automatisiert werden, was nach dem bisherigen Stand der Technik unbekannt war.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt daher in der Schaffung einer Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe mit verbesserter Einheitlichkeit des Aufbaus.

13 0 0 64/0676 -8-

BOEHMERtf&BÖEHMERT " ^:.„^: .:.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt entlang der Längsachse der Lampe nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Längsachse des Lampenhüllen-Bauteils der Lampe von Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt entlang der longitudinalen Achse eines vorgefertigten Elektrodenbauteiles;

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt entlang der longitudinalen Achse und illustriert das Einsetzen der vorgefertigten Elektroden-Bauteile in ein dünnwandiges Quarzrohr; und

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt entlang der longitudinalen Achse und illustriert das Zerschneiden der Einheit nach dem Vakuumschrumpfen der Elektrodenband-Bauteile.

Die vorliegende Erfindung kann für viele Hoch-Intensitäts-Lampen verwendet werden. Sie wurde erfolgreich angewendet für die Herstellung von Hoch-Intensitäts-Bogenlampen mittlerer Größe in einem Bereich von 575 bis 4000 W. Fig, 1 illustriert ein Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenit-Lampenelement 10 nach der vorliegenden Erfindung. Die Lampe 10 besteht aus dem Lampenkörper 11 mit einem zylinderischen Gefäß 12 und einem Paar von vorgefertigten Elektroden-Bauteilen 14a und 14b in zwei Seitenarmen 15a bzw. 15b. Die Seitenarme 15a und 15b sind koaxial mit dem Gefäß 12 angeordnet.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt des Gefäßes 12 vor dem Einsetzen der vorgefertigten Elektrodenbauteile 14a und 14b.

Fig. 3 illustriert einen Querschnitt der vorgefertigten Elektrode 14b der Lampe 10. Das Elektrodenbauteil 14b ist spiegelbildlich zu dem Elektrodenbauteil 14a aufgebaut. Das Lampen-Gefäß ist zu einer solchen paarweisen Aufnahme der vorgefertigten ElektFPdenbauteile 14a und 14b eingerichtet,

130064/0676

-9-

BOEHMERT:&. BOEHM-ERT :..: _;,

daß die vorgefertigten Elektrodenbauteile 14a und 14b fest an den Seitenarmen 15a und 15b bzw. an dss Lampen-Gefäß 12 angeschmolzen sind. Bezugnehmend auf Fig. 4 werden ein Paar von Elektrodenband-Bauteilen 16a und 16b, eingesetzt in die gegenüberliegenden Enden eines dünnwandigen Quarzrohres 17, gezeigt; und zwar vor dem Verschließen an den Endabschnitten 18a und 18b eines Paares von Segmenten 20a bzw. 20b des Rohres 17. Die Elektrodenband-Bauteile 16a und 16b beinhalten Wolframelektroden 22a und 22b, die an Molybdän-Folienstreifen 24a und 24b angebracht sind. Die Folienstreifen 24a und 24b wiederum sind -an elektrischen Endstücken 26a und 26b angeschlossen. Die Elektrodenband-Bauteile 16a und 16b sind so ausgestaltet, daß sie in das dünnwandige Quarzrohr 17 passen und mit den Wolfram-Elektroden 22a und 22b in den Segmenten 20a bzw.20b positioniert werden.

Fig. 5 zeigt das Vakuumschrumpfen über einem Elektrodenband-Bauteil 16a zwischen einer Fläche 30a und einer Fläche 32a Entsprechend wird eine Vakuumschrumpfung des Elektrodenband-Bauteils 16a zwischen einer Fläche 3Oa und 32b vorgenommen. Danach wird der Körper durch die Fläche 34 zur Bildung der beiden Elektrodenbauteile 14a und 14b geschnitten. Jetzt, .können die Anschlüsse der Elektroden durch Verwendung eines üblichen Leckgasdetektors geprüft werden. Nach dem Schneiden durch die Ebene 34 - gezeigt in Fig. 5 - wird das Quarzglas überall außer zwischen den Ebenen 30a und 32a bzw. zwischen den Ebenen 30b und 32b von den Elektrodenband-Bauteilen 16a und 16b entfernt. Mit dieser Entfernung des Quarzglases entstehen die vorgefertigten Elektroden-Bauteile 14a und 14b, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.'

Die vorgefertigten Elektroden-Bauteile 14a und 14b werdren in die Seitenarme 14a und 15b des Lampen-Gefäßes 12 eingesezt. Ein Endabschnitt 36a ■ der Elektrode22a und ein Endabschnitt 36b der Elektrode "22a ragen in das Bogen-Entladungs-^efäß 12. Die Entfernung "d" zwischen den End-

130064/0676

abschnitten 36a der Wolfram-Elektrode 24a und dem Endabschnitt 36b der Wolfram-Elektrode 22b, wie sie in Fig. - bei montierter Lampe - gezeigt wird, muß exakt stimmen. Die Entfernung "d" bewirkt nämlich entscheidend die Operationscharakteristik von Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid Lampen. So beträgt z.B. bei einer 4000 Watt Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe die Entfernung zwischen den Elektrodenabschnitten 36a und 36b etwa 35,60 mm +- 0,25 mm.

Das Einli alten der Toleranz eines Elektrpdenabstands mit nur +- 0,25 mm ist bei Metall-Halogenid-Lampen nach dem bisherigen Stand der Technik schwierig, weil die Elektrodenstreifen-Bauteile nach dem Stand der Technik von Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampen im allgemeinen direkt in den dickwandigen Seitenarm eingesetzt werden und die dickwandigen Seitenarmröhren danach um die jeweiligen Elektrodenstreifen-Bauteile vakummgeschrumpft werden. Das Vakuumschrumpfen eines dickwandigen Quarzglas-Seitenarmes ist nicht nur schwierig, wenn die Dicke der Wand üblicherweise in der Größenordnung von 3 mm ist, ist es auch besonders schwierig, den Abstand zwischen den Elektroden zu justieren. Die Elektrodenband-Bauteile sind extrem flexibel, wenn sie nicht in einem vorgefertigten Elektroden-Bauteil eingefaßt sind. Dann nämlich ist es schwierig, die Bogenlänge durch das Drücken auf das andere Elektrodenende zu justieren, wenn dieses erforderlich ist. Das Problem entspricht der bekannten mechanischen Aufgabe, ein Seil nach vorne zu schieben.

Bei der vorliegenden Erfindung ist jedes vorgefertigte Elektrodenbauteil 14a und 14b stabil und es ist einfach, auf das Ende eines jeden der vorgefertigten Elektrodenbauteile 14a und 14b so Kraft auszuüben, daß die Endabschnitte 36a und 36b genau die Entfernung "d" einnehmen.

30¹(364/0676

BOEHMERF&BOEHMERT " ^:...^: .-.

311Q465

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Seitenarme 15a und 15b Endabschnitte 38a und 38b aufweisen. Bei der Herstellung der Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe 10 werden die Endabschnitte 38a und 38b vakuumverschlossen. Danach ist es möglich, den Anschluß eines röhrenförmigen Armes 40 an einem Durchlaß anzuschließen, wie dies in Fig. 2 gezeigt wird, und das Vakuum in dem Gefäß zu verstärken. Durch eine geeignete Zuführung von Hitze auf die Seitenarme 15a und 15b, von denen wiederum die vorgefertigten Elektroden-Bauteile 14a und 14b erhitzt werden, entsteht ein überall perfekter, einheitlicher Anschluß zwischen den Seitenarmen 15a und 15b und den vorgefertigten Elektroden-Bauteilen 14a und 14b.

Zur Vervollständigung des Elementes der Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampe TO ist es nur noch notwendig, den Lampenkörper 11 mit geeigneten Mengen von Argon, Quecksilber und Metallsalzen zu füllen,.danach den röhrenförmigen Arm 40 zu entfernen und den Durchlaß 42 des Gefäßes zu verschließen. Weiter ist es erforderlich, das Quarzglas an geeigneten Stellen der Endabschnitte 38a und38b der Seitenarme 15a bzw. 15b zu schneiden, damit die elektrischen Anschlüsse 26a und 26b freigelegt werden, so daß die elektrischen Verbindungen für die - nicht gezeigten Endkappen hergestellt werden können.

Vorgefertigte Elektrodenbauteile ähnlich zu den vorgefertigten Elektroden-Bauteilen 14a und 14b, wie sie hier beschrieben wurden, können für eine Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-= ~z.~i.~- Lampe Verwendung finden, wo (1) ein inniger fehlerfreier Anschluß zwischen dem Quarzglas (oder einem entsprechenden Material) und einer Molybdän-Bandfolie oder einem anderen Material erfoxderliiäi"' und {2) bedeutende Temper aturgradi enten mit der Folge bleibender interner Spannungen entstehen würden, wenn ein dickwandiger Zylinder um ein ungeschütztes Elektrodenbad-Bauteil vakuumgeschrumpft wird. Anders ausgedrückt: Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampen nach dem bisherigen Stand der Technik versagen wegen eines nicht-perfekten Quarzglas/Molybdän-

1-3iQQ64/Q676

BOEHMERTi&:Bi)EaMERT -:""::

Bandfolien-Anschlusses oder wegen hitzeinduzierter Spannungen, die einen Sprung des Seitenarmes durch den Anschluß hindurch verursachen. Einrichtungen nach der vorliegenden Erfindung lösen diese Probleme.

Abgesehen von dem Vorteil der verbesserten Einheitlichkeit des Aufbaus der Lampe 10, eignet sich die Konstruktion der Lampe 10 zur Herstellung durch Automaten. Die Lampen-·werden daher wegen der Schwierigkeit der Vakuumschrumpfung von Quarzglas und/oder der Schmelzarbeiten von geschickten Arbeitern manuell hergestellt. Wegen der erforderlichen Handarbeit zur Herstellung der bekannten Lampen sind solche Lampen sehr teuer. Ein Faktor, der bedeutend zu dem Erfordernis qualifizierter Handarbeit zur Herstellung solcher Lampen führt, ist die Tatsache, daß die Hitzeschrumpfung dickwandiger Röhren mit einer Dicke von etwa 3 mm direkt auf die Molybdän-Folie oder die Elektrodenband-Bauteile 16a und 16b schwierig ist. Bei der Herstellung der Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampen 10 nach der vorliegenden Erfindung ist es nur erforderlich, Quarzglas mit einer Wandstärke von etwa 1/3 gegenüber dem Seitenarmen nach dem bisherigen Stand der Technik vakuumzuschrumpfen, wenn der Molybdän-Folien/Quarz-Anschluß gemacht wird. Weil die Vakuumschrumpfung in zwei '.Schritten- durchgeführt wird, nämlich (1) der Herstellung der vorgefertigten Elektrodenbauteile 14a und 14b und (2) dem Vakuumschrumpfen der Seitenarme 15a und 15b auf die vorgefertigten Elektroden-Bauteile 16a und16b, werden die Probleme der inneren Restspannung im Quarzglas des vorgefertigten Bogenbauteils (in unserem Beispiel ist es eine Quarzglas/Quarzglas Verbindung) vermieden. Dadurch, daß der schwierige Versuch der Vakuumschrumpfung und Verschmelzen des dickwandigen Glases bei gleichzeitiger- Formung eines Molybdän-Folien/Quarz-Anschlusses vermieden-wird, wird die Anwendung automatischer Verfahren bei der Produktion sowohl der vorgefertigten Elektroden-Bauteile 14a und 14b, als auch des Lampenkörpers 11 möglich. Solche automatischen Verfahren reduzieren die Kosten der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Lampen bedeutend.

"i¹j0064/0676

BOEHMER¹Ta:BOEFiMERT ' -..- .;.

Ein weiterer unerwarteter Vorteil der verbesserten Hoch-Intensitäts-Metall-Halogenid-Lampen, wie sie oben-^beschrieben wurde, ergibt sich aus einem höheren Expansionskoeffizienten

des Quarzes des Seitenglases gegenüber dem Expansionskoeffizienten des vorgefertigten Elektroden-Bauteils. Bei Lampen nach dem Stand der Technik wird üblicherweise dasselbe Quarz für alle Lampenkomponenten verwendet. Es hat sich gezeigt, daß Lampen nach der vorliegenden Erfindung erfolgreich hergestellt werden mit allen daraus folgenden Vorteilen, wenn das verwendete Quarz gegenüber Druck widerstandsfähig ist, gegenüber Spannungen jedoch schwach, also leicht zerspringend, ist. Um Lampen mit einer höheren Lebensdauer herzustellen, sind Spannungen daher zu vermeiden. Diesbezüglich wurde festgestellt, daß bei Verwendung eines Quarzes für die Seitenarme 15a und 15b mit einem Expansionskoeffizienten des Glases, das für das Rohr zur Herstellung der vorgefertigten Elektroden-Bauteile verwendet wird, der sich ergebene Körper nach der festen Verschmelzung des Seitenarmes mit dem vorgefertigten Elektroden-Bauteilen und Anschlüssen ein Druck auf die vorgefertigten Elektroden-Bauteile ausgeschlossen ist. Dies führt zu einer Lampe mit einer ungleichen mechanischen Festigkeit, die nach dem bekannten Stand der Technik nicht erreichbar ist.

Bei der Auswahl von Quarzmaterial mit einer bestimmten thermischen Expansions charakteristik ist der Anteil _ah Hydroxyl-Ionen ein bekannter Parameter, der die thermische Expansionsrate des Quarzes beeinflußt. Je höher der Bestandteil an Hydroxyl-Ionen, um so höher ist die Expansionsrate. Die Hinzufügung von anderen Verunreinigungen zu dem Quarz erhöht die thermische Expansionsrate weiter. Im Ergebnis ist es nur erforderlich, Quarzmaterialien zu wählen, bei denen die Expansionsrate des Seitenarmquarzes die Expansionsrate des Quarzes für das vorgefertigte Elektroden-Bauteil übersteigt. Der Unterschied der Expansionskoeffizienten sollte aber 10% nicht übersteigen. Wenn der Unterschied der Expansionskoeffizienten 10% übersteigt, können die Seitenarme unter der thermischen Behandlung brechen.

130064/0676

-14-

BOEHMERT& BOEHMERT--^*: j

Zur Klarstellung sei zum Abschluß deutlich gemacht, daß eine besondere Ausführung beschrieben und illustriert wurde. Es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Einrichtungen begrenzt ist. Sie kann in anderer Weise, die sich Fachleuten anbietet, aufgeführt werden, Es ist davon aus zu gehen, daß die Erfindung neu ist, und das alle solche Änderungen, die im Bereich der folgenden Ansprüche liegen als von der Erfindung umfaßt sind.

- 15 -

130064/0676

BOEHMERT & BOEHMERT "

Akte:

31Ί0465

(LI3T GF BSFERSNCB.NUMERALS)

1	Lampe	1
_?	Lampenkörper	2
	Gefäß	^
4		4
c,	Elektrodenbauteil	5
b	Seitenarme	6
7	Elektrodenband-Bauteile	7
8	Rohr_f Glashülse	8
9	Endabschnitte	9
10		10
11	Segmente	11
12		12
13	Elektrode	13
14		14
15	Folienstreifen	15
16		16
17	Endstücke/ Anschlüsse	17
18		18
19		19
20		20
21	Flächen	21
22	22
23	23
24	24
25	25
Pf	26
27	27
28	28
29	29
30	30

130064/0676

BOEHMERT & BGEHMERT^

32	Flächen	■ - -	' 32
33	-		33
J4	Flächen		34
35			35
36	Endabschnitte		36
37			37
38	Endabschnitte		38
39			39
40	Arm		40
41			41
42	Durchlaß		42
43			43
44			44
45			45
46			46
47			47
48		48
49		•49
50	50
51	51
52	52
53	53
54	54
55	55
56	56
57	57
5S	58
59	59
60	60
61	61
62	62
63	63
64	64
65	65

130-0% 470678

Leerseite

Claims

BOEHMERT. &BÖEHMERT \.* -.

IX 358

ANSPRÜCHE

1/ Hoch-Intensitäts-Lampe gekennzeichnet durch ein röhrenartiges Bogen-Gefäß aus Glas, daß einen zur Aufnahme eines Elektrodenpaares (22a. 22b) geeigneten Hohlraum aufweist; und zwei gläserne Seitenarme (15a, 15b), die fest an das Bogengefäß (12) angeschmolzen sind und zur Aufnahme jeweils eines vorgefertigten Elektrodenbauteiles (14a, 14b) dienen, von denen jedes aus einem an einem Ende an einer Elektrode (22a, 22b) und am anderen Ende an einem Anschluß (26a, 26b) angebrachten streifenförmigen Folienleiter (24a, 24b) gebildet ist und die jeweils abgedichtet von einer Glashülse (17) eingeschlossen sind, die durch Vakuumschrumpfung um· den Folienleiter, einen Teil der Elektrode und einen Teil des Anschlusses gelegt ist, wobei die vorgefertigten Elektrodenbauteile in der Weise innig mit den Seitenarmen (15a, 15b) verschmolzen sind, daß die Elektroden (22a, 22b) in das Bogengefäß (12) hineinragen.
2. Hoch-Intensitäts-Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas Quarzglas ist.

130064/0 676

BOEHMERT^&BOBHRfflgFflT ^:..^: .i.
3. Hoch-Intensitäts-Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienleiter (24a, 24b) aus Molybdän und die Elektroden (22a, 22b) sowie die Anschlüsse (26a, 26b) aus Wolfram hergestellt sind.
4. Hoch-Intensitäts-Lampe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenarme (15a, 15b) koaxial miteinander und koaxial mit dem Bogen-Gefäß (12) sind.
5. Hoch-Intensitäts-Lampe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Expansionskoeffizient des Quarzglases der Seitenarme (15a, 15b) um 10% oder weniger über dem thermischen Expansionskoeffizienten des Quarzglases der vorgefertigten Elektrodenbauteile (14) liegt.
6. Hoch-Intensitäts-Lampe auf Metallhalogenidbasis nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Quarzglasgefaß aus einem zentralen Entladungsgefäß (12) und einem Paar von Seitenarmen (15a_r 15b), die auf einander gegenüberliegenden Seiten des zentralen Entladungsgefäßes (12) seitlich jeweils nach außen vorstehen, ein erstes und ein zweites vorgefertigtes Elektronenbauteil (14a, 14b), deren jedes einen streifenförmigen Folienleiter (24a, 24b) aufweist, der in einem Glasrohr (17) dicht eingeschlossen ist und eine Abschlußelektrode (22a, 22b) aufweist, die aus dem Rohr (17) herausragt, wobei das erste Elektronenbauteil (14a) in einem der Seitenarme (15a) und das zweite Elektronenbauteil (14b) in dem

BOEHMERX & JSÖEHMERT ^:..^;

anderen der Seitenarme (15b) positioniert ist und die Abschlußelektroden (22a, 22b) in dem zentralen Entladungsgefäß (12) enden; und eine Vakuumabdichtung zum dichten Abschließen der ersten und zweiten vorgefertigten Elektronenbauteile (14a, 14b) um die Seitenarme (15a, 15b).
7. Hoch-Intensitäts-Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenbauteile (14a, 14b) einen Molybdän-Folienstreifen (24a, 24b) aufweisen, und . daß das gläserne Rohr (17) um das jeweilige Elektrodenbauteil (14a, 14b) hitzegeschrumpft ist, .wobei die Elektrodenbauteile (14a, 14b) koaxial mit dem gläsernen Rohr (17) sind.
8. Hoch-Intensitäts-Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Entladungsgefäß (12) zylindrisch ist; und daß jedes Paar der Seitenarme (15a, 15b) zylindrisch und koaxial mit dem zentralen Entladungsgefäß (12) ist.
9. Hoch-Intensitats-Lampe auf Metallhalogenidbasis nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit einem Bogen-Gefäß, an dem konzentrisch und an den gegenüberliegenden Seiten ein Paar von Seitenarmen angebracht ist, die jeweils eine Molybdän-Folienstreifen-Elektrode aufweisen, die an einem Ende an einer Wolframelektrode und an dem anderen Ende an einem elektrischen Anschluß angebracht ist, gekennzeichnet durch

ein Paar von vorgefertigten Elektrodenbauteilen (14a, 14b), jedes bestehend aus einem Molybdän-Folienstreifen-Elektrodenbauteil (16), um das unter inniger

130Ö6³4/0676

BOEHMERT &BÖEHMEKT^:..^: ..I.

.4.

Abdichtung Quarzglas vakuumgeschrumpft ist;

ein Paar von Quarzglas-Seitenarmen (15a, 15b), deren jeder zur konzentrischen Aufnahme der vorgefertigten Elektronenbauteile (14a, 14b) eingerichtet ist; und

eine Vakuumverschmelzung der vorgefertigten Elektrodenbauteile (14a, 14b) mit einem der Seitenarme (15a, 15b), wodurch eine innige, dichte Verbindung mit einem Paar von Wolframelektroden (22a, 22b), die in ein Bogen-Gefäß (12) ragen, hergestellt ist.

130064/0676