DE69825704T2

DE69825704T2 - Hochdruckentladungslampe und Herstellungsverfahren derselben

Info

Publication number: DE69825704T2
Application number: DE69825704T
Authority: DE
Inventors: Norikazu Kasugai City Niimi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2018-11-14
Also published as: EP0917181B1; EP0917181A1; JPH11149903A; JP3628854B2; DE69825704D1; US6362567B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe, die eine Keramikröhre mit einem nicht leitenden Element und einem leitenden Element umfasst, die in deren Enden eingeführt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung solch einer Hochdruckentladungslampe.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlicherweise weist solch eine Hochdruckentladungslampe an beiden Enden einer Keramikröhre nicht leitende Elemente und leitende Elemente auf, die dicht mit den nicht leitenden Elementen verbunden sind. Wenn die Hochdruckentladungslampe erhitzt wird, beispielsweise während des Betriebs der Lampe, tritt an einer Verbindung zwischen dem nicht leitenden Element und dem leitenden Element aufgrund beträchtlicher Unterschiede zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des nicht leitenden Elements und des leitenden Elements thermische Beanspruchung und somit Spannung durch Wärmeausdehnung auf. Aufgrund solch einer Spannung kann ein Spalt an der Verbindungsstelle auftreten. Ein ionisierbares lichtemittierendes Material und ein Startgas in einem Entladungsraum der Keramikröhre können durch den Spalt aus der Keramikröhre austreten.
Um solch einen Nachteil zu beheben, offenbart die JP-A-5-290810 eine Hochdruckentladungslampe, die ein leitendes Element in Form eines Trägerschafts und ein nicht leitendes Element, in das der Trägerschaft eingeführt ist, umfasst. Das nicht leitende Element besteht aus mehreren Schichten, die aus einem Gemisch aus Aluminiumoxidpaste und Wolframpaste bestehen und so angeordnet sind, dass eine über der anderen die Oberfläche des Trägerschafts in radialer Richtung der Keramik-Entladungsröhre bedeckt. In diesem Fall wird, wenn sich die Schichten der Zentralachse der Keramik-Entladungsröhre nähern, der Volumenanteil an Wolfram in der Schicht höher, und auch der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schicht nimmt zu, wodurch die durch die Wärmeausdehnung entstehende Spannung minimiert wird.
Solch eine Anordnung einer Hochdruckentladungslampe dient jedoch lediglich dazu, die Spannung der Wärmeausdehnung in axialer Richtung der Keramik-Entladungsröhre zu verringern. Spannung aufgrund der Wärmeausdehnung ist jedoch dreidimensional und tritt somit auch in radialer Richtung der Entladungsröhre auf. Daher tritt, wenn die Hochdruckentladungslampe erhitzt wird, interne Spannung an den Enden der Hochdruckentladungslampe auf. Da solch eine interne Spannung wiederholt auftritt, kommt es zu Ermüdung der Keramik-Entladungsröhre, weshalb die Keramik-Entladungsröhre Sprünge bekommt und Stücke davon abspringen.
Offenbarung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Hochdruckentladungslampe, die thermische Beanspruchung in axialer Richtung und radialer Richtung einer Keramik-Entladungsröhre wirksam mildern kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Gemäß vorliegender Erfindung einer Hochdruckentladungslampe wird eine Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Bei der oben genannten Hochdruckentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung werden, um das nicht leitende Element und das leitende Element dicht miteinander zu verbinden, zumindest zwei Wärmepufferschichten in axialer Richtung der Keramikröhre zwischen dem nicht leitenden Element und dem leitenden Element aufeinandergeschichtet. Das nicht leitende Element, die Wärmepufferschichten und ein leitendes Element weisen entsprechende Wärmeausdehungskoeffizienten auf, die sich schrittweise vom Wärmeausdehnungskoeffizienten des nicht leitenden Elements zu dem des leitenden Elements ändern.
In einem Beispiel außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung ist, wenn die nicht leitenden Elemente aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) bestehen und das lei tende Element aus Molybdän (Mo) besteht, der Wärmeausdehnungskoeffizient von Al₂O₃ höher als der von Mo. Der von Al₂O₃ ist der höchste aus jenen von Al₂O₃, den Wärmepufferschichten und Mo, und der der Wärmepufferschicht, die direkt mit Al₂O₃ verbunden ist, ist der zweithöchste, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient geringer wird, wenn sich die Wärmepufferschichten Mo nähern, und der der Wärmepufferschicht, die direkt mit Mo verbunden ist, ist der zweitniedrigste aus jenen von Al₂O₃, den Wärmepufferschichten und Mo, und der von Mo ist der niedrigste.
Aufgrund einer schrittweisen Änderung der Wärmepufferschichten und des leitenden Elements ausgehend vom Wärmeausdehnungskoeffizienten des nicht leitenden Elements und jenem des leitenden Elements ist der Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen benachbarten Elementen (zwischen dem nichtleitenden Element und einer der Wärmepufferschichten, zwischen den Wärmepufferschichten und zwischen einer der Wärmepufferschichten und den leitenden Elementen) kleiner als wenn das leitende Element direkt mit dem nicht leitenden Element verbunden ist, sodass aus der Wärmeausdehnung resultierende Spannung in axialer Richtung und radialer Richtung der Keramikröhre verringert wird. Folglich kann, wenn die Hochdruckentladungslampe erhitzt wird, die thermische Beanspruchung in axialer Richtung und radialer Richtung der Keramikröhre wirksam gemildert werden.
Vorzugsweise besteht die Wärmepufferschicht, die direkt mit dem nicht leitenden Element verbunden ist, aus einem Material, aus dem das nicht leitende Element besteht, und die Wärmepufferschicht, die direkt mit dem leitenden Element verbunden ist, aus einem Material, aus dem das leitende Element besteht.
Indem die Wärmepufferschicht, die direkt mit dem nicht leitenden Element verbunden ist, aus einem Material hergestellt wird, aus dem das nicht leitende Element besteht, und die Wärmepufferschicht, die direkt mit dem leitenden Element verbunden ist, aus einem Material hergestellt wird, aus dem das leitende Element besteht, wird die Rauigkeit der Oberflächen des nicht leitenden Elements und des leitenden Elements verborgen, sodass eine Konformitätswirkung erzielt wird.
Noch bevorzugterweise bestehen die einzelnen Wärmepufferschichten aus einem Gemisch aus dem Material, aus dem das nicht leitende Element besteht, und dem Material, aus dem das leitende Element besteht, wobei der Volumenanteil des Materials, aus dem das leitende Element besteht, in der Wärmepufferschicht höher wird, wenn sich die Wärmepufferschicht dem leitenden Element nähert.
Indem der Volumenanteil so verändert wird, können die Wärmeausdehnungskoeffizienten leicht abfallen gelassen werden, sodass die thermische Beanspruchung wirksamer gemildert werden kann.
Gemäß dem Herstellungsverfahren für eine Hochdruckentladungslampe der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4 bereitgestellt.
Beim oben genannten Verfahren gemäß vorliegender Erfindung werden zuerst nicht leitende Elemente in entsprechende Enden einer Keramikröhre eingeführt, die einen mit einem ionisierbaren lichtemittierenden Material und einem Startgas gefüllten, geschlossenen Innenraum bildet. Dann werden zumindest zwei Wärmepufferschichten auf eine Außenfläche des nicht leitenden Elements in axiale Richtung der Keramikröhre aufeinandergeschichtet, um sie dicht mit dem nicht leitenden Element zu verbinden. Schließlich wird ein leitendes Element mit den Wärmepufferschichten verbunden, sodass ein Ende des leitenden Elements in den Innenraum der Keramikröhre vorragt, um so eine Struktur zu bilden, in der sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten des nicht leitenden Elements, der Wärmepufferschichten und des leitenden Elements schrittweise vom Wärmeausdehungskoeffizienten des nicht leitenden Elements zu dem des leitenden Elements ändern. Diese Schritte können in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden.
Durch die Herstellung der Hochdruckentladungslampe auf diese Weise ist es möglich, den Hochdruck so auszurichten, dass die thermische Beanspruchung in axiale Richtung und radiale Richtung einer Keramik-Entladungsröhre wirksam gemildert werden kann.
Vorzugsweise besteht die Wärmepufferschicht, die direkt mit dem nicht leitenden Element verbunden ist, aus dem Material, aus dem das nicht leitende Element besteht, und die Wärmepufferschicht, die direkt mit dem leitenden Element verbunden ist, aus dem Material, aus dem das leitende Element besteht.
In diesem Fall ist es möglich, die Hochdruckentladungslampe herzustellen, mithilfe derer die Fügsamkeitswirkung erzielt werden kann.
Noch bevorzugter besteht jede der Wärmepufferschichten aus einem Gemisch aus dem Material, aus dem das nicht leitende Element besteht, und dem Material, aus dem das leitende Element besteht, wobei der Volumenanteil des Materials, aus dem das leitende Element besteht, in den Wärmepufferschichten höher wird, wenn sich die Wärmepufferschichten dem leitenden Element nähern.
In diesem Fall ist es möglich, eine Hochdruckentladungslampe herzustellen, mithilfe derer die Wärmeausdehnungskoeffizienten leicht abfallen gelassen und so die thermische Beanspruchung in axiale Richtung und radiale Richtung einer Keramik-Entladungsröhre wirksamer gemildert werden können.
Noch bevorzugterweise wird jede der Wärmepufferschichten durch Aufdrucken einer Paste oder eines Gemisches an Pasten ausgebildet.
Wenn die Wärmepufferschichten aus einer oder mehreren flexiblen, weichen Pasten hergestellt wird, wird die Fügsamkeit zum nicht leitenden Element und zum leitenden Element verbessert, sodass die Wärmepufferschichten leicht ausgebildet werden können.
Kurzbeschreibung der Abbildungen
1 ist eine Ansicht einer ersten Ausführungsform der Hochdruckentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den umliegenden Bereich um einen Endabschnitt der ersten Ausführungsform der Hochdruckentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung zeigt.
3 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den umliegenden Bereich um einen Endabschnitt eines zweiten Beispiels der Hochdruckentladungslampe zeigt, das außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
4 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den umliegenden Bereich um einen Endabschnitt eines dritten Beispiels der Hochdruckentladungslampe zeigt, das außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
5 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung der Hochdruckentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die erste Ausführungsform der Hochdruckentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen erläutert. In den Abbildungen beziehen sich gleiche Bezugszahlen auf das gleiche Element.
1 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Ausführungsform der gesamten Struktur der Hochdruckentladungslampe zeigt. Eine Keramik-Entladungsröhre 2 ist in einer Außenröhre 1 aus Quarzglas oder Hartglas angeordnet, und die Mittelachse der Außenröhre 1 ist präzise mit jener der Keramik-Entladungsröhre 2a ausgerichtet.
Beide Enden der Außenröhre 1 sind dicht mit jeweiligen Kappen 3a, 3b verschlossen. Die Keramik-Entladungsröhre 2 umfasst ein röhrenförmiges Behältnis 4 und Wärmepufferabschnitte aus mehreren Schichten 5a, 5b mit zumindest zwei Wärmepufferschichten (in 1 sind zwei Wärmepufferschichten zu sehen) an den jeweiligen Enden des Behältnisses 4. Die Keramik-Entladungsröhre 2 wird durch zwei Leitungsdrähte 6a, 6b von der Außenröhre 1 gehalten. Die Leitungsdrähte 6a, 6b sind über jeweilige Folien 7a, 7b mit den jeweiligen Kappen 3a, 3b verbunden. Der obere Draht 6a ist an ein Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a geschweißt, während der untere Leitungsdraht 6b an ein Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8b geschweißt ist. Hier entspricht eine Keramikröhre in den Ansprüchen dem Behältnis 4 in der Beschreibung, wobei die Keramik-Entladungsröhre in der Beschreibung für eine Kombination aus Behältnis 4, einer Elektrodeneinheit oder dergleichen steht.
2 ist eine Schnittansicht, die in einem vergrößerten Maßstab den umliegenden Bereich um einen Endabschnitt der ersten Ausführungsform der Hochdruckentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung zeigt. In 2 ist das Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a in ein Durchgangsloch in einer nicht leitenden Scheibe 9 eingeführt, und zwar als nicht leitendes Element am Ende des Behältnisses 4. Durch Schweißen ist mit dem Elektrodeneinheit-Halteelement 8a dicht ein Elektrodenschaft 10 verbunden. Eine Spule 11 ist um den Elektrodenschaft 10 gewickelt, wodurch eine Elektrodeneinheit als leitendes Element bereitgestellt wird.
Verschiedene Metalle mit hohem Schmelzpunkt können als Material für die Elektrodeneinheit verwendet werden, die aus dem Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a, dem Elektrodenschaft 10 und der Spule 11 besteht. Als Metalle mit hohem Schmelzpunkt werden eine oder mehrere Arten von Metallen aus der aus Molybdän (Mo), Wolfram (W) und Rhenium (Re) und Legierungen daraus bestehenden Gruppe verwendet.
Niob und Tantal weisen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, die fast jenen der Keramiken entsprechen, aus denen das Behältnis 4 besteht, vor allem jenen von Alumi natkeramiken, wobei Niob und Tantal leicht durch das ionisierbare lichtemittierende Material oder dergleichen im Behältnis 4 korrodiert werden. Daher wird, um die Lebensdauer zu verlängern, die Elektrodeneinheit aus einem Metall hergestellt, das aus der aus Molybdän, Wolfram, Rhenium und Legierungen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Die Metalle mit hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem ionisierbaren lichtemittierenden Material weisen jedoch im Allgemeinen niedrige Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminatkeramiken beträgt beispielsweise 8 × 10^-6 K^-1, der von Molybdän beträgt 6 × 10^-6 K^-1, der von Wolfram und Rhenium nicht mehr als 6 × 10^-6 K^-1. In der nachstehend beschriebenen Ausführungsform besteht die Elektrodeneinheit aus Mo.
Wird Molybdän als Material der Elektrodeneinheit verwendet, ist insbesondere bevorzugt, dass zumindest eine Art von La₂O₃ und CeO₂ in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 2,0 Gew.-% im Molybdän enthalten ist.
Das Behältnis 4 besteht aus Aluminiumoxid oder Cermet, und die nicht leitende Scheibe 9 besteht aus MoSi₂ + Al₂O₃. Im nachstehend beschriebenen Beispiel besteht die nicht leitende Scheibe 9 aus Aluminiumoxid und liegt somit außerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
An beiden Enden der Keramik-Entladungsröhre 2 kann beispielsweise ein Abdichtungsverfahren verwendet werden, wie es in der JP-A-6-3188435 beschrieben ist, aber an einem Ende davon oder an der Seite des Manschettenelektrodeneinheit-Halteelements 8b (1) weist, da das ionisierbare lichtemittierende Material und das Startgas durch das Durchgangsloch des Manschettenelektrodeneinheit-Halteelements 8b (1) in die Keramik-Entladungsröhre gegossen werden müssen, das Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8b (1) eine röhrenförmige Gestalt auf. Nachdem das ionisierbare lichtemittierende Material und das Startgas dichtend in den Innenraum des Behältnisses 4 gegossen wurden, wird das Ende des Manschettenelektrodeneinheit-Halteelements 8b (1) durch Laserschweißen oder Wolframinertschweißen (TIG-Schweißen) abgedichtet. Eine oder mehrere Arten von Material, die aus der aus Y₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, Dy₂O₃ und MoO₃ bestehenden Gruppe ausgewählt sind, werden als Frittendichtung 14 verwendet.
In dem Beispiel besteht der aus mehreren Schichten bestehende Wärmepufferabschnitt 5a aus einer Wärmepufferschicht 5a-1, die aus 40 Vol.-% Mo und 60 Vol.-% Al₂O₃ besteht, und einer Wärmepufferschicht 5a-2, die aus 60 Vol.-% Mo und 40 Vol.-% Al₂O₃ besteht. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient von Al₂O₃ höher ist als der von Mo, nimmt der Wärmeausdehnungskoeffizient von der nicht leitenden Scheibe 9 zur Wärmepufferschicht 5a-1, zur Wärmepufferschicht 5a-2 und zum Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a zu. In diesem Fall weisen die Wärmepufferschichten 5a-1 und 5a-2 jeweils eine Dicke von nicht weniger als 10 μm auf.
Indem die Koeffizienten eines Wärmepuffers mit einem Abfall von der nicht leitenden Scheibe 9 zum Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a oder in axiale Richtung der Keramik-Entladungsröhre 2 so verändert werden, werden Unterschiede zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten benachbarter Elemente (d.h. zwischen der nicht leitenden Scheibe 9 und der Wärmepufferschicht 5a-1, zwischen der Wärmepufferschicht 5a-1 und der Wärmepufferschicht 5a-2 und zwischen der Wärmepufferschicht 5a-2 und dem Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a) kleiner, sodass aus Wärmeausdehnung resultierende Spannung in axiale Richtung und radiale Richtung der Keramik-Entladungsröhre 2 abnimmt. Folglich ist es möglich, die thermische Beanspruchung in axiale Richtung und radiale Richtung der Keramik-Entladungsröhre 2 wirksam zu mildern, wenn die Hochdruckentladungslampe 1 erhitzt wird.
Durch eine Änderung des Volumenanteils an Mo und Al₂O₃ in den Wärmepufferschichten 5a-1 und 5a-2 können auch die Wärmeausdehnungskoeffizienten leicht abfallen gelassen werden, sodass es möglich ist, die thermische Beanspruchung in axiale Richtung und radiale Richtung der Keramik-Entladungsröhre 2 wirksamer zu mildern.
3 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den umliegenden Bereich um einen Endabschnitt eines zweiten Beispiels der Hochdruckentladungslampe zeigt, das außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt. In 3 ist eine Elektrode 12a, die um einen Elektrodenschaft 10 davon gewickelt ist, in das Durchgangsloch des Manschettenelektrodeneinheit-Halteelements 8a eingeführt, wodurch eine Elektrodeneinheit als leitendes Element bereitgestellt wird.
In der Ausführungsform besteht ein aus mehreren Schichten bestehender Wärmepufferabschnitt 5a' aus einer Wärmepufferschicht 5a'-1, die aus Al₂O₃ besteht, einer Wärmepufferschicht 5a'-2, die aus 30 Vol.-% Mo und 70 Gew.-% Al₂O₃ besteht, einer Wärmepufferschicht 5a'-3, die aus 50 Vol.-% Mo und 50 Vol.-% Al₂O₃ besteht, einer Wärmepufferschicht 5a'-4, die aus 70 Vol.-% Mo und 30 Vol.-% Al₂O₃ besteht, und einer Wärmepufferschicht 5a'-5, die aus Mo besteht. In diesem Fall nehmen die Wärmepufferkoeffizienten von der nicht leitenden Scheibe 9 zur Wärmepufferschicht 5a'-1, zur Wärmepufferschicht 5a'-2, zur Wärmepufferschicht 5a'-3, zur Wärmepufferschicht 5a'-4, zur Wärmepufferschicht 5a'-5 und zum Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a zu.
Gemäß dem Beispiel besteht die Wärmepufferschicht 5a'-1 aus dem Material, aus dem die nicht leitende Scheibe 9 besteht, wobei die Wärmepufferschicht 5a'-1 mit der nicht leitenden Scheibe 9 verbunden ist, und die Wärmepufferschicht 5a'-5 besteht aus dem Material, aus dem das Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a besteht, wobei die Wärmepufferschicht 5a'-5 mit dem Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 8a verbunden ist, sodass die Rauigkeit der Oberflächen der nicht leitenden Scheibe 9 und des Manschettenelektrodeneinheit-Halteelements 8a verborgen wird und so eine Fügsamkeitswirkung erzielt wird.
4 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den umliegenden Bereich um einen Endabschnitt eines dritten Beispiels der Hochdruckentladungslampe zeigt, das außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt. In 4 ist eine Elektrode 12b, die um einen Elektrodenschaft 10 davon gewickelt ist, mit einem aus mehreren Schichten bestehenden Wärmepufferabschnitt verbunden, wodurch eine Elektrode als leitendes Element angeordnet wird.
Im Beispiel besteht ein aus mehreren Schichten bestehender Wärmepufferabschnitt 5a'' aus einer Wärmepufferschicht 5a''-1, die aus Al₂O₃ besteht, einer Wärmepufferschicht 5a''-2, die aus 30 Vol.-% Mo und 70 Gew.-% Al₂O₃ besteht, einer Wärmepufferschicht 5a''-3, die aus 50 Vol.-% Mo und 50 Vol.-% Al₂O₃ besteht, einer Wärmepufferschicht 5a''-4, die aus 70 Vol.-% Mo und 30 Vol.-% Al₂O₃ besteht, und einer Wärmepufferschicht 5a''-5, die aus Mo besteht. In diesem Fall nehmen die Wärmepufferkoeffizienten von der nicht leitenden Scheibe 9 zur Wärmepufferschicht 5a''-1, zur Wärmepufferschicht 5a''-2, zur Wärmepufferschicht 5a''-3, zur Wärmepufferschicht 5a''-4, zur Wärmepufferschicht 5a''-5 und zum Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement 12b zu.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Hochdruckentladungslampe gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
5 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung der Hochdruckentladungslampe gemäß vorliegender Erfindung. Zuerst wird Cermetpulver mithilfe eines Sprühtrockners oder dergleichen zerkleinert und unter einem Druck von 2 bis 3 N/m² (1.000 bis 3.000 kp/cm²) formgepresst, um einen Formkörper für die nicht leitende Scheibe 9 (2) zu erhalten. Vorzugsweise werden die Formkörper unter Erhitzen auf eine Temperatur von 600 bis 800 °C entwachst und bei einer Temperatur von 1.200 °C in einer reduzierenden Wasserstoffatmosphäre calciniert. Solchen Formkörpern wird eine gewisse Festigkeit verliehen, und die Handhabung der nicht leitenden Scheibe 9 (2) kann durch das Calcinieren erleichtert werden.
Die Bearbeitung und Anordnung einer Elektrodeneinheit werden parallel zum Formen, Entwachsen und Calcinieren der nicht leitenden Scheibe durchgeführt (2). Beim Formen des Manschettenelektrodeneinheit-Halteelements 8a (1 und 2) wird eine Manschette aus Mo-Pulver bei einer Temperatur von 1.700 bis 1.900 °C unter Verwendung von Pulvermetallurgie mit einem Rohr aus Mo verbunden. Außerdem wird das Behältnis 4 der Keramik-Entladungsröhre 2 (2) geformt, und ein calcinierter Körper für die Keramik-Entladungsröhre 2 (2) wird erhalten, indem der Formkörper entwachst und calciniert wird. Die calcinierten Körper für das nicht leitende Element 9 (2) werden in die Enden des calcinierten Körpers für die Keramik-Entladungsröhre eingeführt bzw. eingepasst. Als Nächstes werden die Wärmepufferschichten 5a-1 und 5a-2 durch Aufdrucken einer Paste oder eines Gemisches an Pasten übereinander aufgetragen, die Elektrodeneinheit wird auf der Wärmepufferschicht 5a-2 bereitgestellt, und schließlich wird das Ganze bei 1.600 bis 1.900 °C in einer reduzierenden Atmosphäre mit einem Taupunkt von –15 bis 15 °C gebrannt, wodurch die in 2 gezeigte Hochdruckentladungslampe erhalten wird.
Gemäß dem Verfahren der Hochdruckentladungslampe ist es möglich, den Hochdruck so auszurichten, dass die thermische Beanspruchung in axiale Richtung und radiale Richtung einer Keramik-Entladungsröhre wirksam gemildert werden kann. Außerdem wird, wenn die Wärmepufferschichten aus einer oder mehreren flexiblen, weichen Pasten hergestellt werden, die Fügsamkeit der nicht leitenden Schicht und der leitenden Schicht verbessert, sodass die Wärmepufferschichten leicht gebildet werden können.
Während die vorliegende Erfindung oben unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen erläutert wurde, gilt anzumerken, dass diese lediglich als Beispiele angeführt wurden und verschiedene Veränderungen und/oder Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Keramik-Entladungsröhre eine zylindrische Form, Tonnenform oder dergleichen aufweisen. Das Behältnis der Keramik-Entladungsröhre kann auch aus einem anderen hitzebeständigen Material bestehen.
Das Manschettenelektrodeneinheit-Halteelement kann durch Warmumformen, Kaltumformen, Schrumpfeinpassung oder Gießen hergestellt werden. Außerdem kann der aus mehreren Schichten bestehende Wärmepufferabschnitt durch ein Mehrschichten-Formpressverfahren oder ein Rakelmesserverfahren gebildet werden.
Wenn das Mehrschichten-Formpressverfahren verwendet wird, wird ein Bindemittel zur Keramikkomponente zugesetzt. Das Bindemittel ist vorzugsweise ein Bindemittel, das häufig thermisch zersetzt wird und leicht gepresst werden kann. Als Bindemittel sind Polyvinylalkohol (PVA) und Acrylbindemittel bevorzugt. Das Bindemittel und eine vorgegebene Menge eines Lösungsmittels werden zur obigen Keramikkomponente zugesetzt, und das Gemisch wird durch Sprühtrocknen oder dergleichen granuliert, um Körnchen herzustellen. Der aus mehreren Schichten bestehende Wärmepufferabschnitt wird erhalten, indem die Körnchen unter einem Druck von 2 bis 3 t/cm² veppresst werden.
Auf der anderen Seite werden, wenn das Rakelmesserverfahren verwendet wird, ein Bindemittel, wie z.B. ein Acrylbindemittel, Ethylcellulose oder dergleichen, und ein Lösungsmittel, wie z.B. Ethylcarbitolacetat, Butylcarbitatacetat oder dergleichen, zur Keramikkomponente zugesetzt, wodurch ein Schlicker erhalten wird, wonach Plattenformung durchgeführt wird.
Außerdem darf die Anzahl an Wärmepufferschichten nicht weniger als 2 betragen, und die Komponenten der Wärmepufferschichten (in der obigen Ausführungsform der Volumenanteil an Molybdän und Aluminiumoxid) können beliebig gewählt werden, solange sich der Volumenanteil an Molybdän in der Wärmepufferschicht schrittweise ändert.
Die Verbindungsanordnung der Erfindung kann an einem oder an beiden Enden der Keramikröhre eingesetzt werden.

Claims

Hochdruckentladungslampe umfassend: eine Keramikröhre (4), die axiale Enden aufweist und einen geschlossenen Innenraum bildet, der mit einem ionisierbaren lichtemittierenden Material und einem Startgas gefüllt ist; nicht leitende Elemente (9), die in die jeweiligen Enden der Keramikröhre eingeführt sind; ein leitendes Element (8a, 12b) mit einem inneren Ende, das in den Innenraum der Keramikröhre vorragt, außerhalb des Innenraums der Röhre (4) eine seitlich vorragende Manschette aufweist und aus Molybdän, Wolfram, Rhenium oder Legierungen von Molybdän, Wolfram oder Rhenium besteht; und ein Verbindungsmittel (5a; 5a', 5a''), welches das nicht leitende Element dichtend mit dem leitenden Element verbindet, wobei das Verbindungsmittel eine Schichtenfolge an Lagen (5a'-1, 5a'-2, etc.) beinhaltet, die der Reihe nach zwischen dem nicht leitenden Element und der Manschette des leitenden Elements in axialer Richtung der Keramikröhre aufeinandergeschichtet worden sind; wobei die Röhre (4), die nicht leitenden Elemente (9), das leitende Element (8a, 12b) und das Verbindungsmittel (5a; etc.) gleichzeitig gesintert worden sind, um eine Co-fire-Anordnung auszubilden, in der die Schichtenfolge mit der Manschette verbunden ist und innerhalb der Manschette ein Spalt zwischen dem leitenden Element und der Schichtenfolge besteht; dadurch gekennzeichnet, dass die nicht leitenden Elemente (9) aus Cermet bestehen, die Schichtenfolge an Lagen (5a'-1, 5a'-2, etc.) gleichzeitig mit der Röhre (4), den nicht leitenden Elementen (9) und dem leitenden Element (8a, 12b) gesintert wird, die der Manschette am nächsten liegende Lage (5a-2, 5a'-5, 5a''-4) durch das Co-firing direkt mit der Manschette verbunden ist und das nicht leitende Element, die Lagen und das leitende Element jeweils einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der sich schrittweise vom Wärmeausdehungskoeffizienten des nicht leitenden Elements zu dem des leitenden Elements ändert.
Entladungslampe nach Anspruch 1, worin die Anzahl der Lagen (5a-1, etc.) nicht weniger als 4 beträgt, die Lage (5a-1, 5a'-1, 5a''-1), die direkt mit dem nicht leitenden Element verbunden ist, aus einem Material besteht, aus dem das nicht leitende Element ausgebildet ist, und die Lage, die direkt mit dem leitenden Element verbunden ist, aus einem Material besteht, aus dem das leitende Element ausgebildet ist.
Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, worin jede der Lagen (5a-1, etc.) aus einem Gemisch aus einem ersten Material, aus dem das nicht leitende Element ausgebildet ist, und einem zweiten Material, aus dem das leitende Element ausgebildet ist, besteht, wobei der Volumensanteil des zweiten Materials in jeder Lage steigt, je näher die Lage dem leitenden Element ist.
Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, folgende Schritte umfassend: (i) das Einführen von Vorläufern der nicht leitenden Elemente (9) aus Cermet in die entsprechenden Enden eines Vorläufers einer Keramikröhre (4), die einen mit einem ionisierbaren lichtemittierenden Material und einem Startgas gefüllten, geschlossenen Innenraum ausbilden soll, wobei die Vorläufer zum Brennen bereit sind; (ii) das Aufeinanderschichten der Vorläufer aus zumindest zwei Lagen (5a-1, 5a-2, etc.) auf einer Außenfläche des Vorläufers eines der nicht leitenden Elemente in der axialen Richtung der Keramikröhre; (iii) das Bereitstellen eines leitenden Elements (8a, 12b) aus Molybdän, Wolfram, Rhenium oder Legierungen von Molybdän, Wolfram oder Rhenium mit einem vorderen Ende und einer seitlich vorragenden Manschette rückwärts vom vorderen Ende davon, und das Zusammenfügen des leitenden Elements (8a, 12b) und der Vorläufer der Lagen, so dass die Manschette außerhalb des Vorläufers der Röhre (4) liegt und sich direkt auf dem Äußersten der Vorläufer der Lagen befindet; und (iv) nach den Schritten (i), (ii) und (iii) das gleichzeitige Sintern des Vorläufers der Röhre (4), der Vorläufer der nicht leitenden Elemente (9), des leitenden Elements (8a, 12b) und der Vorläufer der Lagen (5a-1, etc.), um eine Co-fire-Anordnung auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 4, worin der Vorläufer jeder der Lagen durch Aufdrucken einer Paste oder eines Gemisches an Pasten ausgebildet wird.