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Technisches
Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Zuleitungskörper
für eine
Röhrenlampe
wie eine Entladungslampe, eine Halogenlampe oder dergleichen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Bei einer Entladungslampe, in welcher
ein Paar von Elektroden gegenüberliegend
angeordnet ist, ist in letzter Zeit Material mit Gradientenfunktion immer
häufiger
als eine Abdichtungsanordnung verwendet worden. In einem Abdichtungskörper aus
diesem Material mit Gradientenfunktion ist eine Seite reich an einem
dielektrischen Bestandteil und in der Richtung zu der anderen Seite,
nimmt der Anteil des elektrisch leitenden Bestandteils kontinuierlich
oder schrittweise zu. Eine einteilige Anordnung eines derartigen
Materials mit Gradientenfunktion mit Elektrodenträgerteilen
wird als der "elektrische
Zuleitungskörper" bezeichnet.
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Bei einem Material mit Gradientenfunktion, bei
welchem Siliciumdioxid als der dielektrische Bestandteil und Molybdän als der
elektrisch leitende Bestandteil verwendet wird, hat das Siliciumdioxid-Ende einen
Wärmeausdehnungskoeffizienten,
welcher ungefähr
gleich dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des
Siliciumdioxids ist, welches die Leuchtröhre formt, während das
Molybdän-Ende
die Eigenschaft hat, dass sich dessen Wärmeausdehnungskoeffizient den
Wärmeausdehnungskoeffizienten
von Wolfram oder Molybdän
nähert,
welches die Elektrodenträgerteile
bildet. Derartige Eigenschaften sind für einen Abdichtungskörper einer
Entladungslampe geeignet.
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Ein Material mit Gradientenfunktion
als der Abdichtungskörper
kann auch nicht nur für
eine Entladungslampe, sondern auch für eine Halogenlampe verwendet
werden, welche mit einem Leuchtdraht versehen ist oder eine mit
einem Leuchtdraht versehene Halogen-Heizvorrichtung, da die Leuchtröhre aus
Quarzglas besteht.
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Das Verfahren zur Herstellung eines
solchen Materials mit Gradientenfunktion ist beispielsweise in der
japanischen Offenlegungsschrift HEI 8-138555 offenbart.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Zuleitungskörper
für eine
Röhrenlampe
wie in den Ansprüchen
1 und 2 definiert.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung
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1 zeigt
einen schematischen Teilquerschnitt einer Entladungslampe, bei welcher
ein Material mit Gradientenfunktion verwendet wird;
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2 zeigt
einen schematischen Querschnitt eines elektrischen Zuleitungskörpers für eine Röhrenlampe;
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3 zeigt
eine schematische Darstellung, welche einen erfindungsgemäßen elektrischen
Zuleitungskörper
detailliert zeigt;
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4 zeigt
eine schematische Darstellung des Pressverfahrens bei der Bildung
eines Materials mit Gradientenfunktion; und
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5 zeigt
eine schematische Darstellung des Ergebnisses einer visuellen Überprüfung des
Zustandes eines vollständigen
elektrischen Zuleitungskörpers
für eine
Röhrenlampe.
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Bestmögliche Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt
schematisch eine Entladungslampe, bei welcher das oben beschriebene
Material mit Gradientenfunktion verwendet wird. In der Figur bezeichnet
Bezugszeichen 1 eine Entladungslampe mit einer Leuchtröhre 2 und
einer Dichtröhre 6,
welche aus Quarzglas bestehen.
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In der Leuchtröhre 2 ist ein Paar
von Elektroden 3 gegenüberliegend
angeordnet. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen Abdichtungskörper, welcher
zylindrisch ist und welcher aus Siliciumdioxid und Molybdän besteht.
Das eine Ende des Abdichtungskörpers 7 (die
Seite in Richtung zur Leuchtröhre)
ist reich an Siliciumdioxid und dielektrisch, während das andere Ende (die
von der Leuchtröhre
weggerichtete Seite) reich an Molybdän und elektrisch leitend ist.
Das bedeutet, dass der Abdichtungskörper 7 ein Material
mit Gradientenfunktion ist.
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Die dielektrische Stirnfläche des
Abdichtungskörpers 7 ist
benachbart zu dem Entladungsraum der Entladungslampe. Die an den
zwei Enden der Leuchtröhre 2 gebildeten
Dichtröhren 6 sind
in den Bereichen des Abdichtungskörpers 7 hermetisch abdichtend
verschweißt,
welche reich an Siliciumdioxid sind, d. h. in den dielektrischen
Bereichen. Bezugszeichen 8 kennzeichnet einen Metallstreifen.
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2 zeigt
schematisch einen elektrischen Zuleitungskörper für eine Röhrenlampe im Querschnitt, bei
welchem solch ein Material mit Gradientenfunktion verwendet wird.
Der Begriff "elektrischer Zuleitungskörper" ist als eine einteilige
Anordnung des Abdichtungskörpers
definiert, bestehend aus dem Material mit Gradientenfunktion mit
den Elektrodenträgerteilen.
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Bei der Herstellung des Materials
mit Gradientenfunktion treten jedoch in der Praxis innerhalb einer
Schicht nach dem Pressvorgang häufig
Ungleichheiten und Dichtegradienten auf. Wenn in diesem Zustand
ein vollständiges
Sintern durchgeführt
wird, gibt es Fälle,
bei welchen die Gesamtform gebogen wird oder der Querschnitt nicht
mehr kreisförmig bleibt.
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Das wichtige Merkmal dieser Erfindung
liegt in der Beseitigung dieses Mangels. 3 ist eine schematische Darstellung eines
elektrischen Zuleitungskörpers,
durch welche die Erfindung detailliert gezeigt wird.
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Bei diesem elektrischen Zuleitungskörper sind
die Schichten reihenweise übereinander
angeordnet, wobei das Volumenverhältnis (%) des Siliciumdioxids
mit n1, n2, n3, ..., nx(n1 > n2 > n3 > ...nx) bezeichnet
ist. Die kombinierten Schichten sind gleichmäßig von dem elektrisch leitenden
Bestandteil zu dem dielektrischen Bestandteil gestaffelt.
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Unter den übereinanderliegenden Schichten n1
bis nx haben die Schichten n1 bis nq ein Volumenverhältnis des
Siliciumdioxids von größer als
80%, während
die Schichten n(q + 1) bis nx ein Volumenverhältnis des Siliciumdioxids von
kleiner als oder gleich 80% haben. Bezugszeichen D kennzeichnet den
Durchmesser der jeweiligen Schicht oder des Abdichtungskörpers, und
Bezugszeichen L bezeichnet die Gesamtdicke der übereinanderliegenden, homogenen
Schichten (n1 bis nq) mit einem Volumenverhältnis des Siliciumdioxids von
größer als
80%.
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Üblicherweise
werden bei einer Verwendung eines Materials mit Gradientenfunktion
für den
Abdichtungskörper
einer Röhrenlampe
häufig
Molybdän als
der elektrisch leitende Bestandteil und Siliciumdioxid als der dielektrische
Bestandteil verwendet. Bei dieser Ausführungsform wird auch eine Kombination von
Molybdän
mit Siliciumdioxid verwendet.
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Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren beschrieben:
- – Ein
Siliciumdioxid-Pulver wird mit Molybdän-Pulver gemischt, so dass
der Gehalt unterschiedlich ist;
- – das
jeweilige Mischpulver wird mittels einer Kugelmühle gemischt. Auf diese Weise
werden mehrere Mischpulver hergestellt, bei welchen sich die Gehalte
voneinander unterscheiden;
- – unter
Verwendung dieses Mischpulvers wird ein Mischpulver mit der niedrigsten
Molybdän-Konzentration als
die Schicht von einem Bodenbauteil 11 einer mit einem zylindrischen
Formraum versehenen Gießform 10 eingefüllt, wodurch
die n1-Schicht gebildet wird, wie in 4 gezeigt.
Anschließend
wird die n2-Schicht durch schichtweises Einfüllen des Mischpulvers mit der
zweitniedrigsten Molybdän-Konzentration
gebildet.
- – In
dieser Reihenfolge werden Mischpulver mit veränderten Molybdän-Konzentrationen
schichtweise in der erforderlichen Anzahl der Schichten eingefüllt und
anschließend
durch einen Presskörper 12 gepresst
und geformt. Auf diese Weise wird eine Lagenstruktur gebildet, bei
welcher mehrere geformte Schichten einteilig übereinander liegen. 4 zeigt einen ausführbaren
Zustand mit fünf
Schichten.
- – Nach
Bildung der Lagenstruktur auf diese Weise wird ein provisorisches
Sintern durchgeführt.
- – Die
an Siliciumdioxid reichhaltige Seite dieser Lagenstruktur wird mit
Einbringöffnungen
für die Elektrodenträgerteile
versehen. Danach werden die Elektrodenträgerteile in die Öffnungen
eingebracht und ein vollständiges
Sintern durchgeführt.
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Im folgenden wird die Erfindung unter
Verwendung von Zahlenbeispielen beschrieben.
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Es wird ein Beispiel beschrieben,
bei welchem ein erfindungsgemäßer elektrischer
Zuleitungskörper
für eine
Metallhalogenidlampe vom Kurzbogentyp verwendet wird.
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Es wurden ein Molybdän-Pulver
mit einer Durchschnittskorngröße von 1,0 μm und ein
Siliciumdioxid-Pulver mit einer Durchschnittskorngröße von 5,6 μm vorbereitet
und 17 verschiedene Mischpulver mit einem jeweils veränderten
Volumenverhältnis
des Siliciumdioxids hergestellt.
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Anschließend wurde das jeweilige Mischpulver
mit Stearinsäure
(eine Lösung
mit ca. 23%) gemischt, wodurch jeweils ein Granulat erhalten wurde.
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Bei dem Granulat liegt das Volumenverhältnis (%)
des Siliciumdioxids im Fall von n1 bei 100, n2 bei 99,5, n3 bei
98,9, n4 bei 98,3, n5 bei 97,7, n6 bei 94,9, n7 bei 91,6, n8 bei
87,7, n9 bei 86,4, n10 bei 82,3, n11 bei 80,0, n12 bei 75,6, n13
bei 60,8, n14 bei 53,7, n15 bei 45,0, n16 bei 34,0 und n17 bei 19,6, wenn
n1, n2, n3, ...n17 in der Reihenfolge von einem größeren Volumenverhältnis zu
einem kleineren Volumenverhältnis
des Siliciumdioxids zugeordnet sind.
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Mit diesen Granulaten wurde die zylindrische Gießform 10 in
der Reihenfolge von n1, n2, n3, ... bis n17 gemäß der 4 gefüllt.
Die Granulate wurden durch den Presskörper 12 mit einer
Belastung von 6 t/cm2 in Achsrichtung zusammengedrückt, wodurch ein
zylindrischer verdichteter Körper
erhalten wurde.
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Die Dicke (mm) der jeweiligen zusammengedrückten Schicht
nach dem Formen lag im Fall von n1 bei 2,0, n2 bis n3 bei 1,0, n4
bis n10 bei 0,5, n11 bis n16 bei 0,7 und n17 bei 2.
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Die verdichteten Körper wurden
in Wasserstoffgas bei 1200°C
30 Minuten lang gesintert. Auf diese Weise wurde das organische
Bindemittel entfernt.
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Die vorstehend beschriebenen Durchschnittskorngrößen des
Molybdän-Pulvers
sowie des Siliciumdioxid-Pulvers, die Bedingungen für das Entfernen
des organischen Bindemittels, die Größe der Belastung bei der Formung
des Materials mit Gradientenfunktion und dergleichen sind nicht
auf die vorstehend beschriebenen Bedingungen beschränkt.
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Als nächstes wurden die Stirnflächen des Materials
mit Gradientenfunktion auf der n1-Seite mit Einbringöffnungen
für die
Elektrodenträgerteile
versehen. Dann wurden die Elektrodenträgerteile aus Wolfram eingebracht
und in einer Vakuum-Atmosphäre
bei 1820°C
fünf Minuten
lang gesintert. Somit wurde ein vollständiges Sintern zum Schrumpfen
der Elektrodenträgerteile
durchgeführt.
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Bei dem vorstehend beschriebenen
Herstellungsverfahren wurde das Material mit Gradientenfunktion
mit einem Durchmesser von 2 mm, 2,5 mm, 3 mm und 4 mm mit Elektrodenträgerteilen
aus Wolfram mit einem Durchmesser von 0,3 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 1,2
mm und 1,6 mm kombiniert. Somit wurde jeweils ein elektrischer Zuleitungskörper hergestellt.
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Es wurde visuell überprüft und bestätigt, ob es bei dem vorstehend
beschriebenen jeweiligen elektrischen Zuleitungskörper Nachteile
gibt oder nicht. Hierbei wurde die Überprüfung im Hinblick auf den Durchmesser
D des Materials mit Gradientenfunktion, die Gesamtdicke L der kombinierten Schichten
mit einem Volumenverhältnis
des Siliciumdioxids in Achsrichtung des Materials mit Gradientenfunktion
von größer als
80%, L/D, den Durchmesser d der Elektrodenträgerteile, d/D und die Position
der Spitze der Elektrodenträgerteile
in dem Material mit Gradientenfunktion durchgeführt. 5 zeigt das Ergebnis anhand einer Tabelle.
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Die Tabelle in 5 zeigt, dass bei Nr. 1 und Nr. 7 bei
den elektrischen Einführungskörpern mit
einem Wert von L/D von größer als
oder gleich 2, die Elektrodenträgerteile
bei vollständigem
Sintern des Materials mit Gradientenfunktion Verformungen infolge
der Ungleichheiten der Dichte innerhalb der Schicht und infolge
der Erweichung des Materials mit Gradientenfunktion nicht verhindern
konnten und Biegungen als Fehler auftraten, wobei bei Nr. 1 und Nr.
7 die Spitzen der Elektrodenträgerteile
in dem Material mit Gradientenfunktion nicht die Schichten mit einem
Volumenverhältnis
des Siliciumdioxids von kleiner als oder gleich 80% erreichen.
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Bei dem elektrischen Zuleitungskörper Nr.
9, bei welchem d/D kleiner als oder gleich 0,12 ist, waren die Elektrodenträgerteile
zu dünn.
Sie konnten das Material mit Gradientenfunktion nicht abstützen, wodurch
ebenfalls Biegungen als Fehler auftraten. Bei dem elektrischen Zuführungskörper Nr.
6, bei welchem d/D größer als
0,6 ist, haben sich in den Bereichen des Materials mit Gradientenfunktion,
welche reich an Siliciumdioxid sind, Risse gebildet.
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Bei der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform
wurden zwei Träger
aus Wolfram als die Elektrodenträgerteile
verwendet. Jedoch kann bei einer Verwendung von Molybdän das gleiche
Ergebnis erreicht werden.
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Wie vorstehend beschrieben wurde,
werden die Elektrodenträgerteile
aus Wolfram oder Molybdän erfindungsgemäß bis zu
den Schichten mit einem Volumenverhältnis des Siliciumdioxids des
zylindrischen Materials mit Gradientenfunktion von kleiner als oder
gleich 80% eingeschrumpft. Diese Maßnahme verhindert Biegung sowie
Rissbildung in dem Material mit Gradientenfunktion. Somit kann ein
elektrischer Zuleitungskörper
für eine
Röhrenlampe
erhalten werden, welcher zuverlässig
an die aus Quarzglas bestehende Dichtröhre der Röhrenlampe angeschweißt werden
kann.
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Ferner kann durch die Maßnahme,
dass d/D, d. h. das Verhältnis
zwischen dem Durchmesser d (mm) der Elektrodenträgerteile und dem Durchmesser
D (mm) des zylindrischen Materials mit Gradientenfunktion, im Bereich
von 0,12 bis 0,6 liegt, ein elektrischer Zuleitungskörper für eine Röhrenlampe erhalten
werden, welcher zuverlässig
an die aus Quarzglas bestehende Dichtröhre der Röhrenlampe ohne Biegung und
Rissbildung in dem Material mit Gradientenfunktion angeschweißt werden
kann.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Wie vorstehend beschrieben wurde,
kann der erfindungsgemäße elektrische
Zuleitungskörper für eine Röhrenlampe,
wie z. B. eine Metallhalogenidlampe, eine Quecksilberlampe oder
dergleichen und für
eine Glühlampe
wie beispielsweise eine Halogenlampe oder dergleichen verwendet
werden.