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Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Keramikkolben zur
Verwendung in einer Hochdruckentladungslampe (in der Folge als "HID-Lampe"
bezeichnet, wobei "HID" für High Intensity Discharge
(Hochintensitätsentladung) steht) und im spezielleren den Aufbau eines
oder beider Enden eines solchen Keramikkolbens, an dem/denen eine
lichtdurchlässige Keramikröhre des Kolbens mit einer elektrisch leitfähigen
Endkappe verschlossen und durch ein Dichtungselement abgedichtet ist,
das zwischen der Endkappe und der Keramikröhre vorgesehen ist.
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Nach dem Stand der Technik solcher HID-Lampen, bei denen ein
lichtdurchlässiges Keramikrohr verwendet wird, ist ein Paar elektrisch
leitfähiger Scheiben als Endkappen zum Verschließen der in Längsrichtung
gegenüberliegenden offenen Enden des lichtdurchlässigen Keramikrohrs
bekannt. Beispiele für solche Verschlußendkappen werden in der
US-PS-4,155,757 und der US-PS-4,155,758 veranschaulicht. Solche Endkappen
sind aus einem elektrisch leitenden Cermet gebildet das erhalten wird,
indem beispielsweise Wolframteilchen mit Aluminiumoxidteilchen demischt
werden und die Mischung gesintert wird. Diese elektrisch leitenden
Cermetendkappen tragen an ihren innenflächen ein Paar
Wolframentladungselektroden, so daß die Elektroden aus den jeweiligen
Innenflächen der Endkappen aufeinander zu, das heißt in Längsrichtung
in das lichtdurchlässige Keramikrohr hinein, vorragen. Auch sind
elektrische Kontaktstäbe oder Leiterstäbe nach geeigneten Verfahren mit
den Außenflächen der Cermetendkappen verbunden oder daran befestigt, so daß
durch die Kontaktstäbe und durch die Cermetendkappen elektrischer Strom
auf das Paar einander gegenüberliegend angeordneter Wolframelektroden
angelegt wird.
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Solche Cermetendkappen sind beispielsweise für Hochdrucknatriumlampen
vorteilhaft eingesetzt worden. Da die die Verwendung von teurem
metallischem Niob überflüssig machen. Weiters wird anerkannt, daß solche
Cermetendkappen vorteilhaft für sogenannte Metallhalidlampen verwendet
worden sind, bei denen ein lichtdurchlässiges Keramikrohr verwendet wird
die zur verbesserten Farbwiedergabe mit einem geeigneten Metallhalid
beschickt ist, sowie mit Quecksilber und Edelgas, da das Cermet eine
relativ hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Metallhaliden aufweist.
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Jedoch kann bei einer solchen HID-Lampe mit einer mit Cermetendkappen
verschlossenen lichtdurchlässigen Keramikröhre ein Problem auftreten,
das allgemein als Phänomen der "Bogenrückzündung" bekannt ist und darin
besteht, daß beim Einschalten der HID-Lampe ein Lichtbogen zwischen den
Entladungselektroden und den entsprechenden Cermetendkappen auftritt und
nicht zwischen gegenüber angeordneten Elektroden. Dieses
Bogenrückzündungsphänomen verursacht das Reißen der Cermetendkappen,
wodurch bewirkt wird, daß der Keramikkolben undicht wird. Außerdem
verursacht das Bogenrückzündungsphänomen das Verdampfen und Zerstreuen
der feuerfesten Metallbestandteile im Cermet und deren daraus folgende
Ablagerung an der Innenfläche des Keramikrohrs, was zur Schwärzung der
Wand des Keramikrohrs führt, wodurch der Lichtfluß im Kolben reduziert
wird. Um dieses Problem zu überwinden, ist nach dem Stand der Technik
empfohlen worden, an den Innenflächen der Cermetendkappen, aus denen die
Elektroden vorragen, einen elektrischen Isolator in Form einer
Isolierschicht auszubilden.
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Was die obengenannte Metallhalidlampe betrifft, wird auch anerkannt, daß
übersättigtes Metallhalid in der Keramikrohr am Kaltpunkt im Keramikrohr,
d. h. am unteren Endabschnitt des bei Verwendung der Lampe in ihrer
aufrechten Position vertikal angeordneten Keramikrohrs, kondensieren kann,
wodurch ein zum Abdichten des unteren Endes des Keramikrohrs vorgesehenes
Dichtungselement aufgrund der flüssigen Phase des kondensierten
Metallhalids und der durch die untere Elektrode bei der Verwendung
erzeugten Wärme Korrosion ausgesetzt ist, mit dem Ergebnis, daß die
Eigenschaften der Lampe beeinträchtigt werden und/oder bewirkt wird, daß
der Keramikkolben undicht wird. Um diese Probleme zu überwinden, ist in
der Praxis der untere Endabschnitt des Keramikrohrs durch Schrumpfpassung
einer Keramikendkappe gasdicht geschlossen oder abgedichtet worden, ohne
irgendwelche Abdichtungsmittel zu verwenden. In diesem Fall wird das obere
Ende des Keramikrohrs mit einer Cermetendkappe verschlossen und mit einem
Dichtungselement abgedichtet, nachdem das Keramikrohr über ihr oberes
Ende mit einem geeigneten Metallhalid beschickt worden ist.
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Beim obigen Typ von Keramikkolben, bei dem zumindest eines der
gegenüberliegenden Enden mit einem Dichtungselement oder -material
abgedichtet ist, ist es notwendig, einen Spalt zwischen dem Keramikrohr
und der zumindest einen Endkappe vollständig mit dem Dichtungselement
zu füllen. Folglich liegt das Dichtungselement in einem Innenraum des
Keramikrohrs, in dem der Metallhalidlampe vorhanden ist, teilweise frei,
und das Dichtungselement ist aufgrund des Metallhalids Korrosion
ausgesetzt obwohl diese Korrosion möglicherweise nicht so stark wie die
eines Dichtungselements ist, das am unteren Ende eines Kolbens einer
aufrecht stehenden Lampe angeordnet ist. Daher ist die HID-Lampe, die
einen solchen Keramikkolben umfaßt weicht frei von den Problemen des
Undichtwerdens des Kolbens oder der Beeinträchtigung der
Betriebseigenschaften, wie verringertem Lichtfluß (Schwärzung der Wand
des Keramikrohrs) oder Änderung von Farbe, Temperatur und Lampenspannung.
Außerdem kann, wenn die Abdichtung zwischen der Keramikrohr und der
Cermetendkappe durch das Dichtungselement unzureichend ist, das heißt,
eine Seitenfläche der Cermetendkappe nicht vollständig vom Dichtungselement
bedeckt ist, das Bogenrückzündungsphänomen am nicht abgedichteten Abschnitt
der Cermetendkappe auftreten, wodurch bewirkt wird, daß die Endkappe,
das Dichtungselement und/oder das Keramikrohr Risse bekommen, was wiederum
das austreten der eingebrachten Gase aus dem Kolben verursachen kann.
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Die EP-A-0160445 entspricht in wesentlichen den Fig. 6-8 gemäß
vorliegender Erfindung.
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Die GB-A-1410297 offenbart eine Hochdruckentladungslampenrohr mit
Keramikwänden und einem Keramikverschlußelement, worin die Grenze zwischen
Wand und Verschlußelement von der Innenseite der Entladungsröhre aus
betrachtet divergierend ist.
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Die vorliegende Erfindung, die in Anbetracht der oben besprochenen
Nachteile beim Stand der Technik gemacht wurde, hat das Ziel der Schaffung
eines Keramikkolbens zur Verwendung in einer HID-Lampe, bei dem die Gefahr
von Rissen in seinen Cermetendkappen aufgrund des
Bogenrückzündungsphänomens und folglich deren Undichtheit nicht oder kaum
besteht, wodurch die Betriebseigenschaften der HID-Lampe trotz wiederholter
Verwendung während ihrer Lebensdauer vorteilhaft erhalten bleiben.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird in Keramikkolben für eine
Hochdruckmetalldampfentladungslampe geschaffen, der ein lichtdurchlässiges
Keramikrohr mit Entladungselektroden umfaßt die durch jeweilige elektrisch
leitende Endkappen an gegenüberliegenden enden montiert sind, die durch
die genannten Endkappen verschlossen werden, wobei die Elektroden in
Längsrichtung aus jeweiligen innenflächen ihrer Endkappen in den Innenraum
des Rohrs vorragen, wobei die Endkappen Abschnitte aufweisen, die in die
entsprechenden Rohrenden eingreifen, wobei ein Dichtungselement angebracht
ist, um bei zumindest einer der Endkappen Fluiddichtheit zwischen dem
Eingriffsabschnitt und dem entsprechenden Rohrende aufrechtzuerhalten
und die genannte zumindest eine Endkappe einen elektrischen Isolator
an ihrer Innenfläche aufweist, wobei ein pheripherer Abschnitt des
Isolators einen peripheren Abschnitt der Innenfläche bedeckt. Drin das
genannte zumindest eine vom Dichtungselement abgedichtete Rohrende einen
Kontaktabschnitt umfaßt der den peripheren Abschnitt des Isolators
überlappt und berührt, in das Dichtungselement vom Rohrinnenraum zu
isolieren.
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Die HID-Lampe, die den wie oben beschrieben konstruierten Keramikkolben
enthält, behält hervorragende Betriebseigenschaften bei, da das/die
Dichtungselement(e) vom Innenraum des Kolbens isoliert ist/sind, in dem
korrosiver Metalldampf vorhanden ist. Darüber hinaus bleibt/bleiben die
Endkappe(n) frei von Rissen aufgrund des Bogenrückzündungsphänomens, da
der Fluiddichte Kontakt des/der elektrischen Isolators/-oren an der/den
Endkappe(n) mit dem/den Kontaktabschnitt(en) des Keramikrohrs verhindert,
daß das Cermetmaterial der Endkappe(n) im Innenraum freiliegt, in dem
ein Bogenentladung stattfindet. Folglich gibt es beim Kolben keine
Leckbildung aufgrund des Bogenrückzündungsphänomens. Weiters gibt es beim
Kolben einen größeren Spielraum im Abdichtungsausmaß an seinem/seinen
Ende oder Enden, da es gemäß vorliegender Erfindung nicht erforderlich
ist, den/die Spalt(e) zwischen dem Keramikrohr und der/den Endkappe(n)
vollständig mit dem Dichtungsmaterial zu füllen, wie es bei herkömmlichen
HID-Lampen-Herstellungstechniken erforderlich ist. Diese Merkmaie der
Erfindung sind von industrieller Bedeutung.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der
Keramikkolben weiters ein Paar elektrischer Leiterelemente, durch die
dem Paar Entladungselektroden über das Paar Endkappen jeweils elektrischer
Strom zugeführt wird, und jedes der elektrischen Leiterelemente wird an
einer Außenfläche der entsprechenden Endkappe abgestützt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestehen
die Endkappen aus einem elektrisch leitfähigen Cermet.
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Beim erfindungsgemaßen Keramikkolben wird es vorgezogen, daß das Ende
des durch das Dichtungselement abgedichteten Keramikrohrs eine erste innere
zylindrische Oberfläche mit einem ersten Innendurchmesser und eine zweite
innere zylindrische über Oberfläche umfaßt je axial innerhalb der ersten
inneren zylindrischen Oberfläche angeordnet ist und einen zweiten
Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser,
und daß der Eingreifabschnitt einer jeden der zumindest einen Endkappe(n),
für die der elektrische Isolator und das Dichtungselement vorgesehen sind,
einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der erste Innendurchmesser
und größer als der zweite Innendurchmesser. In diesem Fall weist der
Kontaktabschnitt des Endes des Keramikrohrs eine Ansatzfläche auf, die
zwischen der ersten und der zweiten inneren zylindrischen Oberfläche
angeordnet ist. Die Ansatzfläche kann im rechten Winkel zur ersten und
zur zweiten inneren zylindrischen Oberfläche stehen.
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Die vorangehenden und andere wahlweise Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden detaillierten
Beschreibung der bevorzugten Ausführung, in Verbindung mit den bei liegenden
Zeichnungen betrachtet, klar werden, in denen:
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Fig. 1 ein schematischer Aufriß, teilweise im Querschnitt, eines Beispiels
für eine HID-Lampe ist, die eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Keramikkolbens enthält, worin ein oberes Ende eines lichtdurchlässigen
Keramikrohrs des Kolbens mit einer Endkappe verschlossen und mit einem
Dichtungselement abgedichtet ist;
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Fig. 2 eine teilweise Querschnittansicht ist, je in der Vergrößerung
einen oberen Endabschnitt des Keramikkolbens der HID-Lampe von Fig. 1
zeigt;
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die Fig. 3-5 Fig. 2 entsprechende Ansichten sind jeweils ein
modifiziertes Beispiel für den erfindungsgemäßen Keramikkolben darstellen;
und
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die Fig. 6-8 Fig. 2 entsprechende Ansichten sind, die jeweils einen oberen
Endabschnitt eines Keramikkolbens nach dem Stand der Technik zeigen.
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Um die vorliegende Erfindung weiter klar zu machen, wird eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Zunächst auf Fig. 1 bezugnehmend wird schematisch eine komplette Anordnung
einer HID-Lampe dargestellt, die eine Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Keramikkolbens 6 enthält, der beschrieben werden wird.
In der Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen einen knollenförmigen
lichtdurchlässigen Mantel, der im allgemeinen aus Glas oder ähnlichem
Material besteht. Dieser lichtdurchlässige Mantel 2 ist an seinem offenen
Ende durch eine Basis 4 verschlossen. Der Mantel 2 und die Basis 4 wirken
zusammen, um einen gasdichten Behälter zu bilden, der mit einem geeigneten
Inertgas wie Stickstoff beschickt oder unter Vakuum gehalten wird. Wie
nach dem Stand der Technik wohlbekannt wird an die Basis 4 angelegter
elektrischer Strom über elektrische Leiterelemente 10, 10 elektrisch
leitenden Leitelementen in Form elektrischer Kontaktstäbe 8, 8 zugeführt,
die an den in Längsrichtung einander gegenüberliegenden Enden des im
lichtdurchlässigen Mantel 2 untergebrachten Keramikkolbens 6 angeordnet
sind.
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Der Keramikkolben 6 enthält ein lichtdurchlässige Keramiklichtbogenrohr
12 und ein Paar Verschlußscheiben in Form von Endkappen 14, 14, die an
in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden des Keramiklichtbogenrohrs 12
befestigt sind, so daß die Endkappen 14, 14 die gegenüberliegenden Enden
des Lichtbogenrohrs 12 verschließen, um die Gasdichtheit des Keramikkolbens
6 aufrechtzuerhalten. Das lichtdurchlässige Keramiklichtbogenrohr 12 ist
ein rohrförmiges Element aus Tonerde oder anderen Keramikmaterialien.
Die Endkappen 14, 14 bestehen aus einem elektrisch leitenden Cermet. Eine
Entladungselektrode 16 sowie das Kontaktstäbchen 8 sind an ihrem einen
Ende in jede Endkappe 14 eingebettet. Das Keramiklichtbogenrohr 12 des
gasdichten Keramikkolbens 6 st mit einem geeigneten Gas und einem
geeigneten Metall oder seiner Verbindung beschickt die je nach der
spezifischen Art der HID-Lampe ausgewählt ist. Im Fall einer
Hochdrucknatriumlampe ist das Lichtbogenrohr 2 beispielsweise mit
metallischem Natrium, Quecksilber und Edelgas beaufschlagt. Bei einer
Metallhalidlampe ist das Lichtbogenrohr 12 mit einem Metallhalid (wie
Dysprosiumiodid, Thalliumiodid, Natriumjodid, Indiumjodid usw.) gemeinsam
mit Quecksilber und Edelgas beaufschlagt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Keramikkolben, bei dem zumindest
eines der gegenüberliegenden Enden eines lichtdurchlässigen Keramikrohrs
mit einer Endkappe verschlossen und mit einem Dichtungselement abgedichtet
ist, das zwischen dem Keramikrohr und der Endkappe vorgesehen ist. Bei
der Ausführungsform von Fig. 1 ist ein oberes Ende des Lichtbogenrohrs
12 mit der oberen Endkappe 14 verschlossen und mit einem Dichtungselement
30 abgedichtet. Andererseits ist die untere Endkappe 14 durch ein
Schrumpfpassungsverfahren, bei dem die Schrumpfung des Rohrs 12 und der
Endkappe 14 bei deren Sintern genutzt wird, in das untere Ende des
Lichtbogenrohrs 12 eingepaßt. Jede(r) der Entladungselektroden 16, 16 und
der Kontaktstäbe 8, 8 besteht aus einem feuerfesten Material wie Wolfram.
Jeder Kontaktstab 8 ist an seinem einen Ende in den äußeren Abschnitt
der entsprechenden Endkappe 14 eingebettet, so daß das andere Ende des
Stabes 8 von der Außenfläche der Endkappe 14 nach außen ragt. Außerdem
ist jede Wolframelektrode 16 an ihrem einen Ende in den inneren Abschnitt
der entsprechenden Endkappe 14 eingebettet, so daß das andere Ende der
Elektrode 16 aus der Innenfläche 18 der Endkappe 14 in Längsrichtung in
das lichtdurchlässige Lichtbogenrohr 12 hinein ragt. Jede Elektrode 16
ist an einem radial mittleren Abschnitt der Endkappe 14 (Lichtbogenrohr
12) angeordnet und besteht aus einem Elektrodenschaft mit einem
vorbestimmten Durchmesser und einer Spule 19, die um den Schaft 15
gewickelt ist, wobei ein freies Ende des Schaftes 15 mit geeigneter Länge
keine Spule (19) aufweist.
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Die Innenfläche 18 einer jeden Endkappe 14, aus der die entsprechende
Elektrode 16 vorragt, ist, mit Ausnahme eines Abschnitts davon in der
Nähe der Elektrode 16, mit einem elektrischen Isolator in Form einer
Isolierschicht 20 mit einer geeigneten konstanten Dicke abgedeckt. Diese
Isolierschichten 20, 20, welche die Innenflächen 18, 18 der elektrisch
leitfähigen Endkappen 14, 14 abdecken dienen dazu, ein
Bogenrückzündungsphänomen zu verhindern, bei dem es sich um eine
elektrische Entladung zwischen den Isolierschichten 20, 20 und den
entsprechenden Elektroden 16, 16 nach Anlegen einer Spannung zwischen den
gegenüberliegenden Elektroden 16, 16 durch die Kontaktstäbe 8, 8 zum
Zeitpunkt des Einschaltens der HID-Lampe handelt.
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Fig. 2 zeigt in Vergrößerung den oberen Endabschnitt des Keramikkolbens
6 von Fig. 1 der durch das Dichtungselement 30 abgedichtet ist. Die Fig.
3-5 sind Fig. 2 entsprechende Ansichten die jeweils einen modifizierten
Aufbau des oberen Endabschnitts des erfindungsgemaßen Keramikkolbens
zeigen.
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Das lichtdurchlässige Keramiklichtbogenrohr 12 eines jeden der Beispiele
der Fig. 3-5 weist an ihrem oberen Ende einen ersten zylindrischen
Abschnitt 31 auf der eine erste innere zylindrische Oberfläche 41 und
einen zweiten zylindrischen Abschnitt 32 aufweist, er mit dem ersten
Abschnitt 31 konzentrisch und axial innerhalb des ersten Abschnitts 31
angeordnet ist und eine zweite innere zylindrische Oberfläche 42 aufweist.
Die Innendurchmesser des ersten und des zweiten Abschnitts 31 und 32 sind
so festgelegt, daß ein Durchmesser eines Eingreifabschnittes 14a der oberen
Endkappe 14, der in den ersten Abschnitt 31 eingepaßt ist, kleiner ist
als der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 31 und größer als der
Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 32, und vorzugsweise größer als
der Durchschnitt aus den Innendurchmessern des ersten und des zweiten
Abschnitts 31,32. Wenn das obere Ende des Lichtbogenrohrs 12 durch die
oberen Endkappe 14 verschlossen ist, berührt die Isolierschicht 20 an
der Innenfläche 18 der oberen Endkappe 14 direkt an einem gesamten
peripheren Abschnitt 46 davon eine Ansatzfläche 44 des zweiten Abschnitts
32, die im rechten Winkel zu den ersten und zweiten inneren zylindrischen
Oberflächen 41, 42 steht. So ist das Dichtungselement 30, welches das
obere Ende des Lichtbogenrohrs 12 abdichtet, von einem Innenraum 50 des
Lichtbogenrohrs 12 (Kolben 6) isoliert, in den sich die
Entladungselektroden 16, 16 hineinerstrecken und in dem die eingebrachten
Gase vorliegen.
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Somit ist der Kolben 6 der dargestellten Ausführungsform frei von Austreten
der eingebrachten Gase als Ergebnis der Beeinträchtigung es
Dichtungselements 30 dadurch, daß es dem korrodierenden Gas (z. B.
Metallhalid) in den in den Innenraum 50 eingebrachten Gasen ausgesetzt
ist. Daher werden während eines längeren Verwendungszeitraums hervorragende
Betriebseigenschaften der HID-Lampe vorteilhaft beibehalten. Auch im Fall,
daß eine Seitenfläche der Endkappe 14 nicht mit einem elektrischen Isolator
abgedeckt ist und die Abdichtung zwischen der Lichtbogenröhre 12 und
der Endkappe 4 durch das Dichtungsmaterial 30 unvollständig oder
unzureichend ist, ist die Endkappe 14 gegen das Bogenrückzündungsphänomen
immun, da das Cermet der Endkappe 14 vom Innenraum 50 isoliert ist, in
dem eine Bogen- oder elektrische Entladung auftritt. Das bedeutet einen
größeren Spielraum beim Abdichtungsausmaß zwischen der Endkappe 14 und
dem Lichtbogenrohr 12.
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Wenn, wie in Fig. 2, 3 oder 5 gezeigt, die Endkappe 14 einen Außenflansch
14b aufweist, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser des ersten
zylindrischen Abschnitts 31 des Lichtbogenrohrs 12 ist, wird das zwischen
dem Lichtbogenrohr 12 und dem Außenflansch der Endkappe 14 angeordnete
Dichtungselement 30 in Form eines Rings erwärmt und geschmolzen, so daß
die Endkappe 14 durch ihr Gewicht oder unter einer geeigneten Belastung
gesenkt wird, wodurch der gesamte periphere Abschnitt 46 der Isolierschicht
20 in fluiddichten Kontakt mit der Ansatzfläche 44 des zweiten
zylindrischen Abschnitts 32 des Lichtbogenrohrs 12 gebracht wird, wenn
andererseits, wie in Fig. 4 gezeigt, die Endkappe 14 eine geeignete
zylindrische Gestalt hat, wird das Dichtungselement 30 zwischen dem
Lichtbogenrohr 12 und der Endkappe 14 erwärmt und geschmolzen, während
die Isolierschicht 20 sich in fluiddichtem Kontakt mit dem Lichtbogenrohr
12 befindet.
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Die ersten und zweiten zylindrischen Abschnitte 31. 32 des Lichtbogenrohrs
12 von Fig. 2 werden gebildet, indem ein Ring aus dem gleichen Material
wie das Lichtbogenrohr nach dem Schrumpfpassungsverfahren in ein
zylindrisches Ende des Rohrs 12 eingepaßt wird. Alternativ dazu können
diese Abschnitte 31, 32 nach einem Preßformungsverfahren ausgebildet
werden. Bei den Beispielen der Fig. 3-5 wird eines der in Längsrichtung
gegenüberliegenden, sich verjüngenden Enden des Lichtbogenrohrs 12 durch
ein Endfräsverfahren oder anderes geeignetes Verfahren bearbeitet, am
den ersten und den zweiten Abschnitt 31, 33 auszubilden. Alternativ dazu
können der erste und der zweite Abschnitt 31, 32 eines jeden Beispiels
der Fig. 3-5 nach dem Preßformungsverfahren gebildet werden. In allen
Beispielen der Fig. 2-5 unterscheiden sich die Innendurchmesser des ersten
und des zweiten Abschnitts 31, 32 des Lichtbogenrohrs 12 so voneinander
daß der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 32 kleiner ist als jener
des ersten Abschnitts 31.
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In den Beispielen der Fig. 2 und 3 wird das Dichtungselement oder -material
30 verwendet, um den Spalt zwischen dem Lichtbogenrohr 12 und der Endkappe
14 vollständig zu füllen, während der Spalt zwischen dem Rohr 12 und der
Endkappe 14 bei den Beispielen der Fig. 4 und 5 teilweise oder unzureichend
mit dem Dichtungsmaterial 30 gefüllt ist.
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Die Fig. 6-8 sind Fig. 2 entsprechende Ansichten, je jeweils einen
herkömmlichen Keramikkolben zeigen. Ein Dichtungselement 130 aller der
Beispiele der Fig. 6-8 ist teilweise den Gasen ausgesetzt, mit denen ein
Innenraum 50 eines Lichtbogenrohrs 112 beschickt ist. Im Beispiel von
Fig. 3 ist die Abdichtung zwischen dem Lichtbogenrohr 112 und einer
Endkappe 114 mit dem Dichtungselement 130 unzureichend oder unvollständig,
das heißt eine Seitenfläche der Endkappe 114, die keinen elektrischen
Isolator aufweist, ist nicht mit dem Dichtungsmaterial 130 abgedeckt.
Somit liegt das Cermet der Endkappe 14 im Innenraum 150 des
Lichtbogenrohrs 12 frei.
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Die elektrisch leitenden Endkappen 14, 14, welche die gegenüberliegenden
Enden des Lichtbogenrohrs des Kolbens 6 verschließen, sind aus
geeigneten bekannten elektrisch leitenden Materialien mit einem
Wärmedehnungskoeffizienten gebildet. Der zwischen jenem eines Materials
des Lichtbogenrohrs 12 und jenem des feuerfesten Metalls der
Entladungselektroden 16, 16 (Schäfte 15, 15) und Kontaktstäbe 8, 8 liegt.
Beispielsweise können für die Endkappen 14, 14 geeigneterweise
Verbundmaterialien aus metallischem Wolfram oder metallischem Molybdän
mit Aluminiumoxid oder Wolframkarbid, Wolframborid oder ähnlichem verwendet
werden.
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Die Isolierschichten 20, 20, die an den jeweiligen Innenflächen 18, 18
der Endkappen 14, 14 an der Seite der Elektroden 16, 16 vorgesehen sind,
bestehen aus bekannten geeigneten elektrisch isolierenden Materialien,
vorzugsweise feuerfestem und elektrisch isolierendem Keramikmaterial mit
einem Wärmedehnungskoeffizienten nahe dem des Materials der Endkappen
14, 14. Beispielsweise bestehen die Isolierschichten 20, 20 aus Tonerde,
Beryllerde. Spinell oder Bornitrid. Diese Schichten 20, 20 werden nach
einem geeigneten bekannten Verfahren gebildet. Beispielsweise werden sie
gleichzeitig als ein integraler Teil der Endkappen 14, 14 geformt und
gesintert oder getrennt von den Endkappen 14, 14 geformt und gesintert
oder gebildet, indem ein Überzug aus einem ausgewählten Isoliermaterial
nach einem Wärmesprühverfahren oder anderen geeigneten Verfahren auf ein
vorgesintertes Material der Endkappen 14, 14 aufgetragen wird. Die
Elektroden 16, 16 und elektrischen Stäbe 8, 8 sind in den so gebildeten
Endkappen 14, 14 mit den Isolierschichten 20, 20 darauf eingebettet, und
das Paar Endkappen 14, 14 mit den Isolierschichten 20, 20. Elektroden 16, 16
und elektrischen Stäben 8, 8 sind jeweils an den gegenüberliegenden Enden
des Keramiklichtbogenrohrs 12 befestigt, den gasdichten Kolben 6 zu
schaffen. Diese Anordnung trägt zu verbesserter Effizienz bei der
Herstellung des Kolbens 6 bei.
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Bei der Ausführungsform von Fig. 1 sind die isolierschichten 20, 20 nur
an den Innenflächen 18, 18 der Endkappen 14,14 vorgesehen, von denen die
Elektroden 16, 16 vorragen. Jedoch können die elektrischen Isolatoren so
vorgesehen sein, daß sie die gesamten Oberflächen der Endkappen 14, 14
abdecken. Die Dicke der Isolierschichten 20, 20 ist so festgelegt, daß
sie im allgemeinen in einem Bereich von 0,05-0,8 mm liegt, so daß die
Isolierschichten 20, 20 wirksam das Bogenrückzündungsphänomen verhindern.
Es wird vorgezogen, daß kleine Abstände 28, 28 zwischen den Isolierschichten
20, 20 und den Elektroden 16, 16 vorgesehen sind, so daß das Reißen der
Isolierschichten 20, 20 und das Bogenrückzündungsphänomen verhindert werden
können.
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Das Material des Dichtungselements 30 ist aus bekannten Verbundmaterialien
ausgewählt, die hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber den eingebrachten
Gasen (z. B. Metallhalid) aufweisen. Beispielsweise wird als Material für
das Dichtungselement 30 vorzugsweise ein Verbundmaterial verwendet, daß
durch Mischen von zwei oder mehreren Materialien erhalten wird, die aus
der Gruppe ausgewählt sind, die Y&sub2;O&sub3;, La&sub2;O&sub3;, Dy&sub2;O&sub3;, Al&sub2;O&sub3; und SiO&sub2; umfaßt.
Das Dichtungselement 30 kann in der vorm eines Ringes verwendet werden,
der nach dem Preßformungsverfahren gebildet wird. Der Dichtungsring 30
wird zwischen dem Ende des Lichtbogenrohrs 12 und der Endkappe 14
angeordnet und dann in Argongasatmosphäre bei 1500ºC mehrere Minuten lang
erwärmt, so daß der Ring 30 geschmolzen wird, um eine fluiddichte Abdichtung
zwischen dem Lichtbogenrohr 12 und der Endkappe 14 herzustellen. Es wird
empfohlen, für das Dichtungselement 30 ein Material zu verwenden, das
einen Wärmedehnungskoeffizienten nahe dem des Lichtbogenrohrs 12 aufweist.
Demgemäß wird, wenn als das Material des Lichtbogenrohrs 12 Tonerde
verwendet wird, für das Dichtungselement 30 vorzugsweise ein Material
mit einem Wärmedehnungskoeffizienten von 70-90·10&supmin;&sup7;/ºC (30 bis 800ºC)
verwendet.
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Der Keramikkolben gemäß vorliegender Erfindung wird für die HID-Lampe
wie eine Hochdruck-Natriumlampe und Metallhalidlampe, vorzugsweise für
die Metallhalidlampe, verwendet.
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Wie zuvor beschrieben, wird das untere Ende des Lichtbogenrohrs 12 von
Fig. 1 nach dem Schrumpfpassungsverfahren durch die Endkappe 14
verschlossen. Jedoch kann das untere Ende durch die Endkappe 14
verschlossen und mit einem Dichtungselement aus einer Glasurmasse oder
anderem geeigneten Material abgedichtet werden.
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Die vorliegende Erfindung ist zwar in ihrer bevorzugten Ausführungsform
dargestellt worden, es versteht sich jedoch, daß die Erfindung durch die
Details der Beschreibung der Konstruktion und Anordnung nicht eingeschränkt
wird und daß sie alle Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen
abdeckt, die dem Fachmann klar sein werden und die den Geist der Erfindung
nicht beeinflussen und deren Schutzumfang nicht übersteigen.
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Beispielsweise wird empfohlen, die Elektrode 16 oder den Kontaktstab 8
gemeinsam mit einem Draht mit einem kleineren Durchmesser als die Elektrode
16 oder der Kontaktstab 8 in der Endkappe 14 einzubetten, um einen Spalt
zwischen der Endkappe 14 und der eingebetteten Elektrode 16 oder dem
Kontaktstab 8 zu schaffen. Der so geschaffene Spalt verhindert wirksam,
daß die Endkappe 14 reißt, wenn die Kappe 14 gesintert wird, um sie durch
Schrumpfen in das Ende des Rohrs 12 einzupassen.
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Es wird weiters angemerkt, daß die am in seiner aufrechten Anordnung
unteren Ende des Kolbens 6 befindliche Isolierschicht 20 eine die Elektrode
6 umgebende zylindrische Auskragung umfassen kann, so daß ein geeigneter
Abstand zwischen der zylindrischen Auskragung und der Elektrode 6 besteht.
Die zylindrische Auskragung der Schicht 20 erstreckt sich in Längsrichtung
vom Abschnitt mit konstanter Dicke derselben 20 nach innen und umgibt
die Elektrode 16 an einem geeigneten Abstand davon. Die zylindrische
Auskragung der Isolierschicht 20 schützt die Endkappe 14 und die
Isolierschicht 20 in der Nähe der Elektrode 20 wirksam vor Korrosion
aufgrund eines/einer korrodierenden Metalls der Verbindung (z. B.
Metallhalid), das/die ansonsten um die Elektrode 16 herum kondensiert wird,
so daß ein Beitrag zur Verlängerung der Lebenserwartung des Kolbens 6
geleistet wird.