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Die
Erfindung betrifft eine Halogenmetalldampflampe, die mit einem Entladungsgefäß mit einer
Keramikwandung versehen ist, das einen Entladungsraum umschließt, in dem
eine Elektrode angeordnet ist, welches Entladungsgefäß mit einem
Keramikstopfen, verschlossen ist, in dem ein Durchführungselement
mittels einer Schmelzkeramik gasdicht befestigt ist, welches Durchführungselement
dazu dient, eine elektrische Verbindung zwischen der Elektrode und
einem Leiter außerhalb
des Entladungsgefäßes zu bilden.
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Unter
dem Begriff "Keramikwandung" soll in der vorliegenden
Beschreibung und den Ansprüchen eine
Wandung aus einem Metalloxid verstanden werden, wie z.B. Saphir
oder dicht gesintertes polykristallines Al2O3 sowie eine Wandung aus Metallnitrid, beispielsweise
AlN.
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Eine
Lampe der eingangs erwähnten
Art ist aus
EP 0587238 =
US 5424609 (N14191) bekannt.
In der bekannten Lampe ist das Durchführungselement aus zumindest
zwei elektrisch leitenden Teilen aufgebaut. Das Durchführungselement
besteht am Ort der keramischen Abdichtung aus einem Nb-Stab. Der Vorteil
der Verwendung von Nb ist, dass es einerseits sehr duktil ist, während es
andererseits einen Ausdehnungskoeffizienten hat, der sehr wenig
von dem des Keramikmaterials abweicht, das für das Entladungsgefäß verwendet
wird. Ein Nachteil ist jedoch, dass Nb nicht gegen Halogenide beständig ist.
Dies bedeutet, dass das Durchführungselement
in der bekannten Lampe zumindest einen zweiten Teil umfasst, der
für längere Zeit
Halogeniden ausgesetzt werden kann, und dass das Nb vollständig vom
Entladungsraum abgeschirmt werden muss, beispielsweise indem es
mit der Schmelzkeramik beschichtet wird. Ein weiterer komplizierender
Faktor ist, dass der zweite Teil, der Halogeniden ausgesetzt werden darf,
einen Ausdehnungskoeffizienten haben wird, der erheblich von dem
des Keramikwandungsmaterials abweicht. Außer den oben beschriebenen
Nachteilen, die sich auf die komplizierte Konstruktion der bekannten
Lampe beziehen, zeigt sich in der Praxis, dass ein weiterer Nachteil
auftritt, nämlich
ein Angreifen der Schmelzkeramik durch das vorhandene Halogenid,
sodass nach einiger Zeit das Nb in direkten Kontakt mit den Halogeniden
gelangt und die Lampe vorzeitig ausfällt.
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GB
1435244 offenbart eine Lampe, in der eine Folie als Durchführungsleiter
zwischen einem Ende einer Keramikwandung einer Entladungslampe und
einer keramischen Abschlussplatte gesintert ist. Obwohl auf diese
Weise an sich eine Durchführungskonstruktion
möglich
ist, die gegen Halogenide beständig
ist, ist es notwendig, dass eine derartige Konstruktion während der
Herstellung des Lampengefäßes fertiggestellt
wird, d.h. vor der eigentlichen Lampenherstellung, bei der dem Entladungsgefäß die Füllung hinzugefügt wird.
Dies führt
daher zu einer komplizierteren Lampenherstellung, die im Allgemeinen
bei modernen Massenfertigungsprozessen sehr unerwünscht ist.
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Aus
US 4277715 ist eine Lampe
bekannt, in der sich eine geschlossene gewickelte Folie als Durchführungsleiter
durch einen Endstopfen eines Entladungsgefäßes von innen nach außerhalb
des Entladungsgefäßes erstreckt
das hiermit mittels Schmelzglas verbunden ist. Die Folie ist um
einen Keramikstab herum angebracht. Ein Nachteil einer solchen gewickelten
Folie ist, dass es sich als praktisch unmöglich erwiesen hat, die Folie
während
der Lampenherstellung korrekt positioniert zu halten, sodass am
Ort des Durchführungsleiters
keine hermetische Abdichtung erhalten wird.
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Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Lampe der eingangs erwähnten Art
zu verschaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und bei der der
Gefahr eines vorzeitigen Ausfallens infolge von Halogenidangriffen
entgegengewirkt wird.
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Gemäß der Erfindung
ist eine Lampe der eingangs erwähnten
Art hierzu dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungselement
einen Keramikkern umfasst, der mittels einer Schmelzkeramik in einer
direkten Verbindung gasdicht mit dem Keramikstopfen verbunden ist
und der zu beiden Seiten der direkten Verbindung mit Metall-Umhüllungen
versehen ist, welche Metall-Umhüllungen
mittels eines streifenförmigen
Verbindungsteils miteinander verbunden sind.
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Ein
Vorteil der erfindungsgemäßen Lampe ist,
dass der gasdichte Verschluss mit Schmelzkeramik als direkte Verbindung
zwischen der Keramikwandung und dem Keramikkern des Durchführungselementes
erhalten wird. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass das streifenförmige Verbindungsteil von der
Schmelzkeramik vollständig
umhüllt
wird, wobei eine permanente Haftung erhalten wird, und es keinen
merklichen Einfluss auf die Dauerhaftigkeit der Durchführungskonstruktion
und somit auf die Lampenlebensdauer hat. Auf diese Weise wird ein Problem
in Hinsicht auf einen Unterschied des Ausdehnungskoeffizienten vermieden.
Bei einer weiteren Verbesserung der erfindungsge mäßen Lampe
ist das streifenförmige
Verbindungsteil mit messerförmigen Kanten
versehen. Es hat sich gezeigt, dass dies eine gute und dauerhafte
Haftung zwischen der Schmelzkeramik und dem streifenförmigen Verbindungsteil stark
begünstigt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lampe
ist die Metall-Umhüllung
außerhalb
des Entladungsgefäßes mit
Schmelzkeramik an dem Keramikkern befestigt. Dies hat den Vorteil,
dass der gasdichte Schmelzkeramikverschluss des Entladungsgefäßes und
eine haftende Verbindung zwischen dem Keramikkern und der Metall-Umhüllung in
einem einzigen Arbeitsschritt realisiert werden können.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Lampe sind die
Metall-Umhüllungen zu
beiden Seiten der direkten Verbindung mittels zweier streifenförmiger Verbindungsteile
miteinander verbunden. Einer der Vorteile hiervon ist eine verbesserte
Steifigkeit des Gefüges
der Metallteile, die in der fertigen Lampe die Umhüllungen
und Anschlussstreifen bilden. Dies ist für eine schnelle und zuverlässige Massenfertigung
der Lampe von großer
Bedeutung. Vorzugsweise sind die zwei streifenförmigen Verbindungsteile einander
diametral entgegengesetzt positioniert. Hiermit wird sowohl eine
optimale Steifigkeit als auch eine gleichverteilte Belastung der
Durchführung
im Betriebszustand der Lampe erreicht.
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Vorzugsweise
sind die Metall-Umhüllungen und
ihre streifenförmigen
Verbindungsteile aus Mo hergestellt, weil dies sich als geeignet
als elektrischer Leiter sowie als sehr beständig gegenüber Halogeniden erwiesen hat.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
haben die streifenförmigen
Verbindungsteiler eine gemeinsame Breite B von zumindest 0,25 O
und höchstens
0,34 O, wobei O der Umfang einer der Umhüllungen ist. Es hat sich gezeigt,
dass eine solche Breite optimal ist, um einerseits eine gute Stromleitung
sowie eine gute Steifigkeit des Gefüges der Metallteile, die die
Umhüllungen
und Anschlussstreifen in der fertigen Lampe bilden, zu realisieren, und
andererseits klein genug ist, um die Dauerhaftigkeit der gasdichten
Abdichtung der Durchführungskonstruktion
nicht zu beeinträchtigen.
Vorzugsweise liegen die Dicken der Umhüllungen und der streifenförmigen Verbindungsteile
zwischen 10 μ und
200 μm.
Bei einer solchen Wahl der Dicke erwies es sich als möglich, das
gesamte Gefüge
der Umhüllungen und
streifenförmigen
Verbindungsteile aus röhren- oder
rohrförmigen
Material herzustellen, woraufhin dieses in einfacher Weise über den
Keramikkern geschoben werden kann. Bei einer größeren Dicke erhöht sich
das Risiko, dass die Dauerhaftigkeit der Durchführungskonstruktion infolge
des Unterschiedes im Ausdehnungskoeffizienten weniger zuverlässig wird.
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Um
eine gute Nutzlebensdauer der gasdichten Abdichtung zu realisieren,
ist es wünschenswert, dass
die Schmelzkeramik sich über
eine Länge
von einigen mm, vorzugsweise zumindest 3 mm in dem Keramikstopfen
erstreckt. Es ist günstig,
wenn sich die Schmelzkeramik bis über die im Keramikstopfen vorhandene
Metall-Umhüllung
erstreckt, insbesondere wenn die Lampe kleine Abmessungen hat.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil der erfindungsgemäßen Lampe
ist, dass für
eine Stromleitung außerhalb des
Entladungsgefäßes die
Verwendung von Nb nicht notwendig ist. Dies bietet die Möglichkeit,
das Entladungsgefäß in Luft
zu betreiben.
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Die
Metall-Umhüllungen
zu beiden Seiten der direkten Verbindung können voneinander unterschiedliche
Längen
aufweisen. Aus Gründen
der Fertigungseffizienz ist es jedoch günstig, wenn die Metall-Umhüllungen
die gleiche Länge
haben.
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Diese
und weitere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht einer erfindungsgemäßen Lampe
und
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2 eine
Querschnittsansicht eines Entladungsgefäßes der Lampe von 1.
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1 zeigt
eine mit einem Entladungsgefäß 3 versehene
Halogenmetalldampflampe, die in 2 in einem
Querschnitt nicht maßstabsgetreu
dargestellt ist, mit einer Keramikwandung 31, die einen Entladungsraum
umschließt,
der eine ionisierbare Füllung
enthält,
die im abgebildeten Fall Hg, eine Menge Na-Halogenid sowie Tl-,
Dy- und Ce-Halogenide umfasst. Zwei Elektroden 4, 5,
die in der Zeichnung aus W sind, mit Elektrodenstäben 4a, 5a und Elektrodenspitzen 4b, 5b,
sind in dem Entladungsraum mit einem gegenseitigen Abstand EA angeordnet.
Das Entladungsgefäß hat zumindest über den Abstand
EA einen Innendurchmesser Di.
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Das
Entladungsgefäß ist an
einer Seite mit einem Keramikstopfen in Form eines hervorstehenden
Stopfens 34, 35 verschlossen, in dem ein Durchführungselement 40, 50 mit
Hilfe einer Schmelzkeramik 10 gasdicht befestigt ist, wobei
dieses Element dazu dient, zwischen der Elektrode und einem Leiter außerhalb
des Entladungsgefäßes eine
elektrische Verbindung herzustellen. Das Durchführungselement 40, 50 umfasst
einen Keramikkern 41, 51, der mit dem Keramikstopfen
in einer direkten Verbindung mit Hilfe der Schmelzkeramik 10 gasdicht
verbunden ist und der mit jeweiligen Metall-Umhüllungen 42, 43 und 52, 53 zu
beiden Seiten der direkten Verbindung angebracht ist, wobei die
Metall- Umhüllungen
mittels jeweiliger streifenförmigen
Verbindungsteile 44 und 54 miteinander verbunden
sind. Die Metall-Umhüllung 42, 52 ist
außerhalb
des Entladungsgefäßes mit dem
Keramikkern 41, 51 mittels der Schmelzkeramik 10 befestigt.
Das streifenförmige
Verbindungsteil 44, 54 ist mit messerförmigen Kanten 440, 540 versehen. Der
Elektrodenstab 4a, 5a ist mit der Metall-Umhüllung 43, 53 innerhalb
des Entladungsgefäßes elektrisch
leitend verbunden, beispielsweise mittels Punktschweißens.
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Die
Schmelzkeramik verläuft über eine
Länge von
ungefähr
4 mm innerhalb des Keramikstopfens bis über die Metall-Umhüllung 43, 53,
die sich in dem Keramikstopfen befindet.
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Das
Entladungsgefäß wird von
einem Außenkolben 1 umgeben,
der an einem Ende mit einem Lampensockel 2 versehen ist.
Zwischen den Elektroden 4 und 5 verläuft im Betriebszustand
der Lampe eine Entladung. Die Elektrode 4 ist mit einem
ersten elektrischen Kontakt, der Teil des Lampensockels 2 ist, über einen
Stromleiter 8 verbunden. Die Elektrode 5 ist mit
einem zweiten elektrischen Kontakt, der Teil des Lampensockels 2 ist, über einen
Stromleiter 9 verbunden.
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Bei
einer praktischen Realisierung der beschriebenen Lampe ist die Lampe
von Typ CDM 70 mit einer Nennleistung von 70 W. Das Entladungsgefäß ist an
beiden Enden mit Hilfe eines Keramikstopfens mit einem Innendurchmesser
von 780 μm
verschlossen. Das Durchführungselement,
das in dem Stopfen mit Hilfe von Schmelzkeramik in einer direkten
Verbindung befestigt ist, umfasst einen Keramikkern aus Al2O3 mit einem Durchmesser
von 450 μm, der
zu beiden Enden mit einer Mo-Umhüllung
versehen ist. Die Mo-Umhüllung
hat einen Außendurchmesser
von 720 μm.
Die zwei Umhüllungen
sind über zwei
Mo-Streifen miteinander verbunden. Jeder Streifen hat eine Breite
von 340 μm,
was für
beide Streifen insgesamt ungefähr
1/3 des Umfangs der Umhüllungen
ausmacht. Die Umhüllung
außerhalb des
Entladungsgefäßes und
diejenige, die sich in dem Keramikstopfen befindet, haben je eine
Länge von
7 mm. Die Dicke der Streifen und der zwei Umhüllungen beträgt 110 μm, ihre Länge ist
5 mm.
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Die
beschriebene Lampe wurde für
Prüfzwecke
nach Erreichen einer Lebensdauer von 6000 Betriebsstunden ausgeschaltet.
Die Prüfung
zeigte, dass die Schmelzkeramik an ihrer dem Entladungsraum zugewandten
Oberfläche
geringfügig
angegriffen war, aber nur so, dass die Gesamtheit aus Durchführungselement,
Keramikstopfen und gasdichter Zwischenverbindung intakt waren.