DE69833844T2

DE69833844T2 - Elektrode für Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE69833844T2
Application number: DE69833844T
Authority: DE
Inventors: Norikazu Kasugai City Niimi
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: HUP9802973A2; HU9802973D0; DE69833844D1; JPH11233068A; CZ429698A3; EP0926700B1; JP3853994B2; HUP9802973A3; CN100361267C; EP0926700A2; CZ291751B6; EP0926700A3; HU221939B1; CN1229264A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundelektrode für eine Hochdruckentladungslampe, etwa eine Licht emittierende Hochdruck-Natriumlampe oder Metallhalogenidlampe.
Hintergrund der Erfindung
Gewöhnlicherweise umfasst eine solche Hochdruckentladungslampe einen Behälter, der aus einem nicht leitfähigen Material hergestellt ist (z. B. Aluminiumoxid) und einen Innenraum ausbildet, der mit einem ionisierbaren, Licht aussendenden Material und einem Startergas gefüllt ist, und der an seinen Enden Öffnungsabschnitte aufweist. Die Hochdruckentladungslampe umfasst außerdem eine Verbundelektrode mit einem im Wesentlichen zylindrischen Stromleiter, der aus einem leitfähigen Material hergestellt ist (z. B. Molybdän) und einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen jenem des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters entspricht, sowie eine elektrisch mit dem Stromleiter verbundene Elektrode. In diesem Fall ist ein Spalt zwischen dem Stromleiter und dem Behälter gut abgedichtet.
Bei dieser Art Hochdruckentladungslampe gibt es einen deutlichen Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des leitfähigen Materials, das den Stromleiter bildet, und jenem des nicht leitfähigen Materials, das den Behälter bildet (beispielsweise beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumoxid 8 × 10^-6 K^-1 und jener von Molybdän 6 × 10^-6 K^-1). Aufgrund dieses Unterschieds kann sich bei der Erwärmung der Hochdruckentladungslampe, etwa wenn die Hochdruckentladungslampe in Betrieb ist, ein Spalt zwischen dem Stromleiter einerseits und dem Behälter und/oder dem Stecker andererseits bilden. In diesem Fall kann es durch die aktiver werdende Molekularbewegung des ionisierbaren, Licht aussendenden Materials und des Startergases im Behälter zu einem Austreten des Licht aussendenden Materials und des Startergases durch den Spalt aus dem Behälter nach außen kommen.
Um einen solchen Nachteil zu verhindern, offenbart die JP-A-2-132750 eine Hochdruckentladungslampe, in der statt der Ausbildung eines Stromleiters mit nur einem Material der Stromleiter ein im Wesentlichen zylindrisches, nicht leitfähiges Material (z. B. Aluminiumoxid), bei dem es sich um das gleiche Material wie jenes des Behälters handelt, umfasst, und über der gesamten Oberfläche des nicht leitfähigen Materials mit Wolfram mit im Wesentlichen gleichbleibender Dicke beschichtet ist. In diesem Fall ist die Verbundelektrode so aufgebaut, dass am Boden des Stromleiters ein konkaver Abschnitt bereitgestellt ist und im konkaven Abschnitt eine Elektrode eingebettet oder die Elektrode mit einem anderen Element, etwa einer Kappe, mir dem Stromleiter verbunden ist. Außerdem wurden der Behälter und die Elektrode gemeinsam einem Brennvorgang unterzogen, um einen einstückigen Körper zu erhalten, wobei der Stromleiter in Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters eingeführt ist, sodass ein Ende der Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der Verbundelektrode außerhalb des Behälters frei liegt. Auf diese Weise können durch Ausbilden des Großteils des Stromleiters aus einem nicht leitfähigen Material, bei dem es sich um das gleiche wie für den Behälter handelt, die negativen Auswirkungen des Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem leitfähigen Material (in diesem Fall Wolfram) und dem nicht leitfähigen Material auf ein im Wesentlichen unbedeutendes Maß gesenkt werden.
Des Weiteren offenbart die JP-A-211292 eine Hochdruckentladungslampe, in der der Stromleiter ein im Wesentlichen zylindrisches, nicht leitfähiges Material umfasst, bei dem es sich um das gleiche wie für den Behälter handelt, und über der gesamten Oberfläche des nicht leitfähigen Materials mit im Wesentlichen gleichbleibender Dicke mit einer Schicht aus einem Gemisch aus Platin und Aluminiumoxid, einer Schicht aus Platin und einer Schicht aus einem Gemisch aus Platin und Aluminiumoxid, eine Schicht über der anderen, überzogen ist. Auch in diesem Fall ist die Verbundelektrode so aufgebaut, dass am Boden des Stromleiters ein konkaver Abschnitt bereitgestellt ist und im konkaven Abschnitt eine Elektrode eingebettet oder die Elektrode mit einem anderen Element, etwa einer Kappe, mit dem Stromleiter verbunden ist. Dadurch können die negativen Auswirkungen des Unterschieds im Wärme ausdehnungskoeftizienten zwischen dem leitfähigen Material und dem nicht leitfähigen Material auf ein im Wesentlichen unbedeutendes Maß gesenkt werden.
Des Weiteren offenbart die JP-A-8-273616 eine Hochdruckentladungslampe, in der der Stromleiter das im Wesentlichen zylindrische, nicht leitfähige Material umfasst, bei dem es sich um das gleiche wie für den Behälter handelt, und über der gesamten Oberfläche des nicht leitfähigen Materials mit im Wesentlichen gleichbleibender Dicke mit einem halogenidbeständigen Metall, beispielsweise Niob, Wolfram usw., überzogen ist. Auch in diesem Fall ist die Verbundelektrode so aufgebaut, dass am Boden des Stromleiters ein konkaver Abschnitt bereitgestellt ist und im konkaven Abschnitt eine Elektrode eingebettet oder die Elektrode mit einem anderen Element, etwa einer Kappe, mit dem Stromleiter verbunden ist. Dadurch können die negativen Auswirkungen des Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem leitfähigen Material und dem nicht leitfähigen Material auf ein im Wesentlichen unbedeutendes Maß gesenkt werden.
Allerdings wird bei der in der JP-A-2-132750 geoffenbarten Hochdruckentladungslampe die Verbundelektrode mit dem mit Wolfram, dessen Schmelzpunkt (3400 °C) höher ist als der von Aluminiumoxid (2015 °C), metallisierten Stromleiter gemeinsam mit dem Behälter einem Brennvorgang unterzogen, um einen einstückigen Körper zu erhalten. In diesem Fall unterscheidet sich der Schmelzpunkt von Wolfram bei der Metallisierung deutlich von jenem des Aluminiumoxids bei der Metallisierung, sodass sich die Brenngeschwindigkeit für Wolfram von der für Aluminiumoxid unterscheidet. Zudem ist Eigenschaft der gegenseitigen Benetzbarkeit von Wolfram und Aluminiumoxid schwach, wodurch es schwierig ist, eine dicht metallisierte Schicht auszubilden. Dadurch weist eine solche Hochdruckentladungslampe keine vollständig gasdichte Eigenschaft auf.
Weiters wird bei den in der JP-A-7-211292 und in der JP-A-8-273616 geoffenbarten Hochdruckentladungslampen die Verbundelektrode nicht gemeinsam mit dem Behälter einem Brennvorgang unterzogen, um einen einstückigen Körper zu erhalten. Somit kann im Vergleich zur Anordnung, bei der die Verbundelektrode gemeinsam mit dem Behälter zu einem einstückigen Körper gebrannt wird, kein stärkerer Übergang zwischen dem nicht leitfähigen Material des Behälters und der metallisierten Schicht auf der Verbundelektrode erhalten werden. Dadurch weist auch eine solche Hochdruckentladungslampe keine vollständig gasdichte Eigenschaft auf.
Andererseits wird bei der gewöhnlichen Hochdruckentladungslampe eine Schmelzdichtung verwendet, wenn der Spalt zwischen dem Stromleiter und dem Behälter dicht verschlossen wird. In diesem Fall wird die Umgebung des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters auf eine vorbestimmte Temperatur (z. B. 1500 °C) erhitzt. Hierbei wird das andere Ende des Behälters gekühlt, um eine Aktivierung der Molekularbewegung des ionisierbaren, Licht aussendenden Materials und des Startergases zu verhindern, sodass diese am Austritt aus dem Behälter durch die Schmelzdichtung des Behälters gehindert werden. Trotz dieser Kühlung wird jedoch der Innenbereich des Behälters noch immer auf eine beträchtliche Temperatur erhitzt (z. B. 300–400 °C), wenn auch nur einen begrenzten Zeitraum (z. B. 1–3 Minuten). Es verbleibt somit die Gefahr, dass das ionisierbare, Licht aussendende Materials und das Startergas mehr oder weniger durch die Schmelzdichtung des Behälters aus dem Behälter ausströmen.
Zudem ist es bei der Herstellung der Verbundelektrode durch Verbinden der Elektrode mit dem Stromleiter bevorzugt, eine hohe Haftfestigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromleiter, eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Leitfähigkeit zu erhalten.
Die EP-A-0.807.957 beschreibt eine Hochdruckentladungslampe mit einer keramischen Entladungsröhre mit Öffnungen an beiden Enden. Ein Verschlusselement ist zumindest teilweise in beiden Enden angebracht. Ein leitfähiges Element, das aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, ist durch das Verschlusselement hindurch bereitgestellt und durch eine Metallisierungsschicht gasdicht mit diesem verbunden. Am Ende des leitfähigen Elements, das im Inneren der Entladungsröhre angeordnet ist, ist eine Elektrode bereitgestellt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Hochdruckentladungslampe, deren gasdichte Eigenschaft zufriedenstellend ist und die gleichzeitig die erforderliche Leitfähigkeit vollständig aufrechterhält, sowie eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Hochdruckentladungslampe, die imstande ist, den Austritt des ionisierbaren, Licht aussendenden Materials und des Startergases, die im Innenabschnitt des Behälters eingefüllt sind, zum Zeitpunkt der Abdichtung aus dem Behälter zu verhindern, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung der Verbundelektrode für eine Hochdruckentladungslampe, die einfach herzustellen ist und eine metallisierte Schicht mit einheitlicher Dicke über der gesamten Oberfläche des Stromleiters aufweist, sowie ein Verfahren zu Herstellung einer solchen.
Ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Hochdruckentladungslampe mit hoher Haftfestigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromleiter, hoher Korrosionsbeständigkeit und hoher Leitfähigkeit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Verbundelektrode so wie in Anspruch 1 dargelegt bereitgestellt. Eine Hochdruckentladungslampe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst einen aus einem nicht leitfähigen Material hergestellten Behälter, der einen mit einem ionisierbaren, Licht aussendenden Material und einem Startergas gefüllten Innenraum ausbildet und an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist, sowie eine erfindungsgemäße Verbundelektrode, wobei das zylindrische Element einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen dem Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters entspricht.
Vorzugsweise enthält das nicht leitfähige Material des Gemischs nicht weniger als 50 Vol.-% jenes Materials, aus dem der Behälter gebildet ist.
Vorzugsweise werden der Behälter und die Verbundelektrode einer gemeinsamen Brennbehandlung zu einem einstückigen Körper unterzogen, wobei die Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt am einen Ende des Behälters eingeschoben ist, sodass die Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist.
Durch das auf diese Weise durchgeführte gemeinsame Brennen zu einem einstückigen Körper wird das nicht leitfähige Material in die aus dem Gemisch bestehende Schicht, die an der Oberfläche des im Wesentlichen zylindrischen Elements ausgebildet ist, hinein diffundiert, sodass eine feste Verbindungsstruktur zwischen dem Behälter und dem im Wesentlichen zylindrischen Element ausgebildet wird.
Um eine solche starke Verbindungsstruktur auszubilden ist es erforderlich, dass das Metall des Gemischs, das zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche des im Wesentlichen zylindrischen Elements aufgetragen ist, ein Metall umfasst, dessen Schmelzpunkt vergleichsweise nahe dem des im Wesentlichen zylindrischen Elements und des Behälters usw. ist und das eine ausreichende Halogenidbeständigkeit aufweist, und dass das nicht leitfähige Material des Gemischs ein Material umfasst, das das gleiche ist, aus dem auch das im Wesentlichen zylindrischen Element gebildet ist. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, umfasst das Metall des Gemischs, das zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche des im Wesentlichen zylindrischen Elements aufgetragen ist, gemäß der Erfindung nicht weniger als 50 Vol.-Molybdän, das halogenidbeständig ist und einen niedrigeren Schmelzpunkt (2623 °C) als Wolfram aufweist, und das nicht leitfähige Material des Gemischs, das zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche des im Wesentlichen zylindrischen Elements aufgetragen ist, nicht weniger als 50 Vol.-% jenes Materials, aus dem der Behälter gebildet ist, enthält.
Durch den Stromleiter, der durch das mit dem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material auf zumindest einer röhrenförmigen Oberfläche beschichtete, im Wesentlichen zylindrische Element gebildet ist, und das Gefäß und die Verbundelektrode, die einer gemeinsamen Brennbearbeitung zu einem einstückigen Körper unterzogen wurde, weist eine Hochdruckentladungslampe eine absolut dichte Eigenschaft auf und behält dabei die volle Leitfähigkeit bei.
Außerdem sollte ein im Wesentlichen zylindrisches Element nicht nur als ein zylindrisches Element an sich verstanden werden, sondern auch als ein Element, in dem ein konkaver Abschnitt am Boden des zylindrischen Elements bereitgestellt ist, und als ein Element, in dem der Boden des zylindrischen Elements zu seiner desselben hin geneigt ist, wie hier nachstehend beschrieben wird.
Vorzugsweise beträgt der Gehalt des Metalls in dem auf das im Wesentlichen zylindrische Element aufgetragenen Gemisch 30 bis 70 Vol.-%.
Mit zunehmendem Gehalt des Metalls im Gemisch, das zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche des im Wesentlichen zylindrischen Elements aufgetragen ist, steigt die Leitfähigkeit der Hochdruckentladungslampe. Andererseits verbessert sich mit zunehmendem Gehalt des Metalls im Gemisch, das zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche des im Wesentlichen zylindrischen Elements aufgetragen ist, die Dichtungseigenschaft der Hochdruckentladungslampe. Als Ergebnis einer Reihe von Versuchen der Erfinder wurde herausgefunden, dass zur Beibehaltung der vollständigen Dichtungseigenschaft und gleichzeitiger Aufrechterhaltung der vollen Leitfähigkeit der bevorzugte Metallanteil im Gemisch 30 bis 70 Vol.-% beträgt.
Noch bevorzugter besteht das Metall des auf das im Wesentlichen zylindrische Element aufgetragenen Gemischs aus Molybdän, während das nicht leitfähige Material aus jenem Material gebildet ist, aus dem der Behälter gebildet ist.
Für den gemeinsamen Brennvorgang zu einem einstückigen Körper, dem der Behälter und die Verbundelektrode unterzogen werden, um eine feste Verbindungsstruktur zwischen dem Behälter und dem fast zylinderförmigen Element des Stromleiters auszubilden, ist es bevorzugt, dass der Molybdängehalt im Metall des Gemischs, das zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche des im Wesentlichen zylindrischen Elements aufgetragen ist, so hoch wie möglich ist, und dass der Gehalt des Materials, das das gleiche wie das Material des Behälters ist, im nicht leitfähigen Material des Gemischs ebenfalls so hoch wie möglich ist. Daher ist es am passendsten, wenn das Gemisch aus Molybdän und dem gleichen Material, aus dem auch der Behälter gebildet ist, besteht.
Molybdän ist hier nicht als reines Molybdän zu verstehen sondern kann auch kleine Verunreinigungen enthalten, und unter dem gleichen Material, aus dem auch der Behälter gebildet ist, ist nicht nur das exakt gleiche Material, aus dem der Behälter gebildet ist, zu verstehen, sondern eines das ebenfalls kleine Verunreinigungen enthalten kann.
Eine Hochdruckentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst einen aus einem nicht leitfähigen Material hergestellten Behälter, der einen mit einem ionisierbaren, Licht aussendenden Material und einem Startergas gefüllten Innenraum ausbildet und an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist, sowie eine erfindungsgemäße Verbundelektrode, wobei das zylindrische Element einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters ist.
Der Stromleiter der Verbundelektrode und der Behälter sind so zueinander angeordnet, dass ein Spalt zwischen freigelassen wird, wobei die Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters eingeschoben ist, sodass das Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist, und wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einer aus einem Gemisch aus einem Material und einem Material, aus dem auch der Behälter hergestellt ist, abgedichtet ist.
Durch die Abdichtung mit einer derartigen Schicht auf diese Weise wird nur die Umgebung des Öffnungsabschnitt eines Endes des Behälters momentan erhitzt. Im Unterschied zur Hochdruckentladungslampe nach dem Stand der Technik, bei der die Abdichtung durch eine Schmelzdichtung bereitgestellt ist, wird diese nicht für einen bestimmten Zeitraum (z. B. 1–3 min) über eine bestimmte Temperatur (z. B. 300–400 °C) erhitzt, sodass die Bewegung des ionisierbaren, Licht aussendenden Materials und des Startergases nicht aktiv wird und diese das ionisierbare, Licht aussendende Material und das Startergas nicht aus dem Behälter austreten.
Eine Hochdruckentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst einen aus einem nicht leitfähigen Material hergestellten Behälter, der einen mit einem ionisierbaren, Licht aussendenden Material und einem Startergas gefüllten Innenraum ausbildet und an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist, eine erste erfindungsgemäße Verbundelektrode mit einem Stromleiter, dessen Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters entspricht, sowie eine zweite erfindungsgemäße Verbundelektrode mit einem Stromleiter, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts am anderen Ende des Behälters ist, wobei der Behälter und die erste Verbundelektrode einer gemeinsamen Brennbehandlung zu einem einstückigen Körper unterzogen wurden, wobei die erste Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt am einen Ende des Behälters eingeschoben ist, sodass die Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der ersten Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist; und wobei der Stromleiter der zweiten Verbundelektrode und der Behälter so zueinander angeordnet sind, dass ein Spalt dazwischen freigelassen wird, wobei die zweite Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt am anderen Ende des Behälters eingeschoben ist, sodass die Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist, wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einer aus einem Gemisch aus einem Metall und einem Material, aus dem auch der Behälter hergestellt ist, abgedichtet ist.
Die Hochdruckentladungslampe gemäß dieser Ausführungsform weist eine vollständige Dichtungseigenschaft auf und behält gleichzeitig die vollständige Leitfähigkeit bei. Obwohl der Spalt in diesem Fall mit einer Schicht dicht verschlossen werden kann, kann er mit einer bekannten Schmelz-Fritdichtung dichtend verschlossen sein.
Eine Hochdruckentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst einen aus einem nicht leitfähigen Material hergestellten Behälter, der einen mit einem ionisierbaren, Licht aussendenden Material und einem Startergas gefüllten Innenraum ausbildet und an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist, sowie eine erfindungsgemäße Verbundelektrode mit einem zylindrischen Stromleiter, dessen Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters entspricht, wobei die Elektrode am Boden oder an einer Seite des Stromleiters angeschweißt oder durch Metallisieren angefügt ist und dem Inneren des Behälters ausgesetzt ist.
Da die Elektrode am Boden oder an einer Seite des Stromleiters angeschweißt oder durch Metallisieren angefügt ist, der durch ein mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material an zumindest einer röhrenförmigen Oberfläche beschichtetes, zylindrisches Element gebildet ist, ist es in diesem Fall möglich, das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material mit gleichmäßigerer Dicke auf einer Oberfläche des Stromleiters aufzutragen im Vergleich zu jenem Fall, wenn die Elektrode im konkaven Abschnitt am Boden dieses Stromleiters eingebettet ist, und es ist außerdem möglich, die Verbundelektrode einfacher zu auszubilden, als für jenen Fall, bei dem ein weiteres Element, etwa eine Kappe vorgesehen ist.
Zudem ist durch Anfügen der Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren an einer Seite des Stromleiters die Verbindungsfläche zwischen dem Stromleiter und der Elektrode oder einer Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter sowie der Elektrode vergrößert, sodass die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode weiter gesteigert werden kann.
Vorzugsweise ist zumindest ein dem Innenraum des Behälters ausgesetztes Ende des Stromleiters angerundet und die Elektrode am abgerundeten Ende durch Metallisieren angebracht.
Durch die Bereitstellung eines solchen abgerundeten Endes ist die Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter größer als ohne Bereitstellung eines solchen abgerundeten Endes, sodass die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode noch stärker verbessert werden kann. Da die Kontaktfläche unter Verwendung der Verbindung des Stromleiters und der Elektrode zum Gemisch, das auf das zylindrische Element aufgetragen wird, vergrößert ist, nimmt auch die Leitfähigkeit der Verbundelektrode zu. Zudem verhindert ein solches abgerundetes Ende die Konzentration der Belastung auf die Umgebung des Endes.
Noch bevorzugter wird dann, wenn die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am Boden oder an einer Seite des Stromleiters, der dem Innenraum des Behälters ausgesetzt ist, angebracht wird, ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter verbindet, auf die Verbindung zwischen der Elektrode und dem Stromleiter und in der Umgebung dieser aufgetragen.
Durch die Verwendung des Metalls oder des Gemischs aus einem Metall und nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter auf diese Weise verbindet, wird die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode und/oder die Korrosionsbeständigkeit weiter gesteigert.
Noch bevorzugter ist zumindest ein dem Innenraum des Behälters ausgesetztes Ende des Stromleiters angerundet und die Elektrode am abgerundeten Ende durch Metallisieren angebracht, wobei ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter verbindet, auf dem Verbindungsabschnitt zwischen der Elektrode und dem Stromleiter und in der Umgebung dieser aufgetragen ist.
Die Verbundelektrode weist gegebenenfalls einen zylindrischen Stromleiter auf, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters ist, wobei der Stromleiter und der Behälter so zueinander angeordnet sind, dass dazwischen ein Spalt freigelassen ist, wobei die Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters eingeschoben ist, sodass die Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist, und wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einer aus einem Gemisch aus einem Metall und einem Material, aus dem auch der Behälter hergestellt ist, abgedichtet ist.
Da nur die Umgebung des Öffnungsabschnitt eines Endes des Behälters momentan erhitzt wird, können gemäß dieser Ausführungsform das ionisierbare, Licht aussendende Material und das Startergas nicht aus dem Behälter austreten.
Eine Hochdruckentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst einen aus einem nicht leitfähigen Material hergestellten Behälter, der einen mit einem ionisierbaren, Licht aussendenden Material und einem Startergas gefüllten Innenraum ausbildet und an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist, eine erste erfindungsgemäße Verbundelektrode mit einem zylindrischen Stromleiter, dessen Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters entspricht, wobei die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am Boden des Stromleiters, der im Inneren des Behälters ausgesetzt ist, angefügt ist, sowie eine zweite erfindungsgemäße Verbundelektrode mit einem zylindrischen Stromleiter, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts am anderen Ende des Behälters ist, wobei die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am Boden des Stromleiters, der im Inneren des Behälters ausgesetzt ist, angefügt ist, wobei der Behälter und die erste Verbundelektrode einer gemeinsamen Brennbehandlung zu einem einstückigen Körper unterzogen wurden, wobei die erste Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters eingeschoben ist, sodass die Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der ersten Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist, und wobei der Stromleiter der zweiten Verbundelektrode und der Behälter so zueinander angeordnet sind, dass ein Spalt dazwischen freigelassen wird, wobei die zweite Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt am anderen Ende des Behälters eingeschoben ist, sodass die Elektrode dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der zweiten Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist, wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einer aus einem Gemisch aus einem Metall und einem Material, aus dem auch der Behälter hergestellt ist, abgedichtet ist.
Die Hochdruckentladungslampe gemäß dieser Ausführungsform weist eine vollständige Dichtungseigenschaft auf und behält gleichzeitig die vollständige Leitfähigkeit bei.
In diesem Fall kann anstelle des Abdichtens des Spalts zwischen dem Stromleiter und dem Behälter am anderen Ende des Behälters mit dem Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material die Abdichtung wie gewöhnlich mithilfe einer Schmelzdichtung vorgenommen werden.
Da die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am Boden oder an einer Seite des Stromleiters, der durch ein zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material beschichtetes, zylindrisches Element gebildet ist, angefügt ist, stehen die oben beschriebenen Vorteile und optionalen Merkmale zur Verfügung.
Die Verbundelektrode umfasst gegebenenfalls einen im Wesentlichen zylindrischen Stromleiter mit einem zu einer Achse desselben geneigten Boden. Die Elektrode ist gegebenenfalls durch Schweißen oder Metallisieren am geneigten Boden angefügt.
In diesem Fall ist Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter größer, da die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am geneigten Boden angefügt ist, als dies der Fall ist, wenn die Elektrode an einem Boden des Stromleiters ange fügt ist, der senkrecht zu einer Achse dessen steht, sodass die Haftfestigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromleiter verbessert ist.
Vorzugsweise ist zumindest ein Ende des Stromleiters, das dem Inneren des Behälters ausgesetzt ist, abgerundet und die Elektrode durch Metallisieren am abgerundeten Ende angefügt. Die oben aufgeführten Vorteile eines abgerundeten Endes gelten auch hier.
Auch hier kann die Elektrode gegebenenfalls einen im Wesentlichen zylindrischen Stromleiter aufweisen, dessen Durchmesser kleiner oder gleich groß wie der Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende eines Behälters, mit dem sie eine Hochdruckentladungslampe bildet, ist.
Eine weitere Hochdruckentladungslampe umfasst gegebenenfalls eine erste Verbundelektrode mit einem Durchmesser, der im Wesentlichen dem Durchmesser am Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters ist, und einen zu einer Achse desselben geneigten Boden, sowie eine zweite Verbundelektrode mit einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts am anderen Ende des Behälters ist, und einen zu einer Achse desselben geneigten Boden, der dem Inneren des Behälters ausgesetzt ist.
In dem Fall, bei dem die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren an nur einer Seite des Stromleiters angefügt ist, ist die Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter größer, als dies der Fall ist, wenn die Elektrode an einem Boden des Stromleiters angefügt ist, dessen Boden senkrecht zu einer Achse dessen steht, sodass die Haftfestigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromleiter verbessert ist.
Für eine gute Zündung der Hochdruckentladungslampe ist es bevorzugt, dass eine Achse der Elektrode im Wesentlichen jener einer Elektrode entspricht, die der Elektrode gegenüberliegen soll. Erfindungsgemäß ist es möglich, eine gute Zündung der Hochdruckentladungslampe zu erhalten, da eine Achse der Elektrode im Wesentlichen jener einer Elektrode entspricht, die der Elektrode gegenüberliegen soll.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe umfasst die folgenden Schritte:
das Ausbilden eines Behälters aus einem nicht leitfähigen Material, der mit einem Innenraum ausgebildet ist, der mit ionisierbarem, Licht aussendendem Material und einem Startergas gefüllt ist, und der an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist;
das Ausbilden einer Verbundelektrode, die einen Stromleiter aufweist, der durch ein zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material beschichtetes, zylindrisches Element gebildet ist, wobei die Elektrode mit dem Stromleiter elektrisch verbunden ist;
wobei das Metall des Gemischs, mit dem das im Wesentlichen zylindrische Element beschichtet ist, nicht weniger als 50 Vol.-% Molybdän umfasst, das nicht leitfähige Material des Gemischs nicht weniger als 50 Vol.-% eines Materials umfasst, bei dem es sich um das gleiche handelt, aus dem auch der Behälter ausgebildet ist, und der im Wesentlichen zylindrische Stromleiter im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters aufweist;
das Einführen der Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters, sodass die Elektrode dem Innenraum des Behälters ausgesetzt und ein Ende der Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist und das gemeinsame Brennen des Behälters und der Verbundelektrode zu einem einstückigen Körper.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe weist die Hochdruckentladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung eine vollständige Dichtungseigenschaft auf und behält gleichzeitig die vollständige Leitfähigkeit bei, da der Stromleiter der ersten Verbundelektrode durch ein zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähi gen Material beschichtetes, zylindrisches Element gebildet ist und die Verbundelektrode und der Behälter gemeinsam zu einem einstückigen Köroper gebrannt wurden.
Der im Wesentlichen zylindrische Stromleiter weist gegebenenfalls einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters auf, wobei der Stromleiter und der Behälter so zueinander angeordnet sind, dass ein Spalt dazwischen freigelassen wird, wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einer aus einem Gemisch aus einem Metall und einem Material, aus dem auch der Behälter hergestellt ist, abgedichtet ist.
Somit wird nur die Umgebung des Öffnungsabschnitt eines Endes des Behälters momentan erhitzt, sodass das ionisierbare, Licht aussendende Material und das Startergas nicht aus dem Behälter austreten.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
das Ausbilden einer ersten und einer zweiten Verbundelektrode, die jeweils einen Stromleiter, der durch ein zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material beschichtetes, im Wesentlichen zylindrisches Element gebildet ist, und eine mit dem Stromleiter elektrisch verbundene Elektrode aufweisen;
wobei der im Wesentlichen zylindrische Stromleiter der ersten Verbundelektrode einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich groß wie der Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters ist, und der im Wesentlichen zylindrische Stromleiter der zweiten Verbundelektrode einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts am anderen Ende des Behälters aufweist; und
das Einführen der ersten Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters, sodass die Elektrode dem Innenraum des Behälters ausgesetzt und ein Ende der ersten Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist, und
das gemeinsame Brennen des Behälters und der Verbundelektrode zu einem einstückigen Körper; sowie das Einführen der zweiten Verbundelektrode in den Öffnungsabschnitt am anderen Ende des Behälters, sodass die Elektrode dem Innenraum des Behälters ausgesetzt und ein Ende der zweiten Verbundelektrode außerhalb des Behälters freigelegt ist, wobei der Stromleiter und der Behälter so zueinander angeordnet sind, dass ein Spalt dazwischen freigelassen wird, wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einer aus einem Gemisch aus einem Metall und einem Material, aus dem auch der Behälter hergestellt ist, abgedichtet ist.
Der Spalt kann auch wie gewöhnlich durch eine Schmelz-Fritdichtung abgedichtet werden.
Vorzugsweise ist die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am Boden oder an einer Seite des Stromleiters angefügt.
Da die Elektrode am Boden oder an einer Seite des Stromleiters, der durch ein mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material an zumindest einer röhrenförmigen Oberfläche beschichtetes, zylindrisches Element gebildet ist, angeschweißt oder durch Metallisieren angefügt ist, ist es in diesem Fall möglich, das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material mit gleichmäßigerer Dicke auf einer Oberfläche des Stromleiters aufzutragen als dies möglich ist, wenn die Elektrode im konkaven Abschnitt am Boden dieses Stromleiters eingebettet ist, und es ist außerdem möglich, die Verbundelektrode einfacher zu auszubilden, als die unter Bereitstellung eines weiteren Elements, etwa einer Kappe möglich wäre.
Vorzugsweise ist zumindest ein dem Innenraum des Behälters ausgesetztes Ende des Stromleiters abgerundet und die Elektrode am abgerundeten Ende durch Metallisieren angebracht.
Durch die Bereitstellung eines solchen abgerundeten Endes ist die Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter größer als ohne Bereitstellung eines solchen abgerundeten Endes, sodass die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode noch stärker verbessert werden kann. Da die Kontaktfläche des Gemischs unter Verwendung der Verbindung des Stromleiters und der Elektrode zum Gemisch, das auf das zylindrische Element aufgetragen wird, vergrößert ist, nimmt auch die Leitfähigkeit der Verbundelektrode zu. Zudem verhindert ein solches abgerundetes Ende die Konzentration der Belastung auf die Umgebung des Endes.
Noch bevorzugter wird dann, wenn die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren an einer Seite des Stromleiters angebracht wird, ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter verbindet, auf die Verbindung zwischen der Elektrode und dem Stromleiter und in der Umgebung dieser aufgetragen.
Durch die Verwendung des Metalls oder des Gemischs aus einem Metall und nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter auf diese Weise verbindet, wird die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode und/oder die Korrosionsbeständigkeit weiter gesteigert.
Das mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material beschichtete, zylindrische Element weist gegebenenfalls einen zu einer Achse desselben geneigten Boden auf. Die Elektrode ist gegebenenfalls durch Schweißen oder Metallisieren am geneigten Boden angefügt.
Da die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am geneigten Boden angefügt ist, ist die Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter größer als dies der Fall ist, wenn die Elektrode an einem Boden des Stromleiters angefügt ist, der senkrecht zu einer Achse dessen steht, sodass die Haftfestigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromleiter verbessert ist.
Vorzugsweise ist zumindest ein Ende des Stromleiters abgerundet und die Elektrode durch Metallisieren am abgerundeten Ende angefügt.
Vorzugsweise ist die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren nur an einer Seite des Stromleiters angefügt.
Da die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren an der Seite des Stromleiters angefügt ist, ist die Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter größer als dies der Fall ist, wenn die Elektrode an einem Boden des Stromleiters angefügt ist, dessen Boden sektrecht zu einer Achse dessen steht, sodass die Haftfestigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromleiter verbessert ist.
Außerdem ist es möglich, eine gute Zündung der Hochdruckentladungslampe zu erhalten, da eine Achse der Elektrode im Wesentlichen jener einer Elektrode entspricht, die der Elektrode gegenüberliegen soll.
Vorzugsweise ist die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren an der Seite des Stromleiters angefügt, wobei ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter verbindet, auf dem Verbindungsabschnitt zwischen der Elektrode und dem Stromleiter und in der Umgebung dieser aufgetragen ist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Verbundelektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
das Ausbilden eines Stromleiters, der aus ein zumindest an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material beschichtetes, zylindrisches Element hergestellt ist, und einer Elektrode, die am Boden oder an einer Seite des Stromleiters angefügt ist;
wobei das Metall des Gemischs, mit dem das zylindrische Element beschichtet ist, nicht weniger als 50 Vol.-% Molybdän umfasst, und das nicht leitfähige Material des Gemischs nicht weniger als 50 Vol.-% eines Materials umfasst, bei dem es sich um das gleiche handelt, aus dem auch der Behälter ausgebildet ist.
Die Elektrode ist gegebenenfalls am Boden oder an einer Seite des Stromleiters, der durch ein mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material an zumindest einer röhrenförmigen Oberfläche beschichtetes, zylindrisches Element gebildet ist, angeschweißt oder durch Metallisieren angefügt. In diesem Fall ist es möglich, das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material mit gleichmäßigerer Dicke auf einer Oberfläche des Stromleiters aufzutragen als dies möglich ist, wenn die Elektrode im konkaven Abschnitt am Boden dieses Stromleiters eingebettet ist, und es ist außerdem möglich, die Verbundelektrode einfacher auszubilden, als die unter Bereitstellung eines weiteren Elements, etwa einer Kappe möglich wäre.
Vorzugsweise ist zumindest ein Ende des Stromleiters abgerundet und die Elektrode am abgerundeten Ende durch Metallisieren angebracht.
Durch die Bereitstellung eines solchen abgerundeten Endes ist die Kontaktfläche zwischen dem Gemisch und dem Stromleiter größer als ohne Bereitstellung eines solchen abgerundeten Endes, sodass die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode noch stärker verbessert werden kann. Da die Kontaktfläche des Gemischs unter Verwendung der Verbindung des Stromleiters und der Elektrode zum Gemisch, das auf das zylindrische Element aufgetragen wird, vergrößert ist, nimmt auch die Leitfähigkeit der Verbundelektrode zu. Zudem verhindert ein solches abgerundetes Ende eine Spannungskonzentration in der Umgebung des Endes.
Noch bevorzugter wird die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren an einer Seite des Stromleiters angebracht, wobei ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Strom leiter verbindet, auf die Verbindung zwischen der Elektrode und dem Stromleiter und in der Umgebung dieser aufgetragen wird.
Durch die Verwendung des Metalls oder des Gemischs aus dem Metall und nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter auf diese Weise verbindet, wird die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode und/oder die Korrosionsbeständigkeit weiter gesteigert.
Vorzugsweise weist das zylindrische Element einen zu einer Achse desselben geneigten Boden auf.
Ist die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren am geneigten Boden angefügt, so ist die Haftfestigkeit zwischen der Elektrode und dem Stromleiter größer als wenn die Elektrode an einem Boden des Stromleiters angefügt ist, der senkrecht zu einer Achse dessen steht.
Vorzugsweise ist zumindest ein Ende des Stromleiters abgerundet und die Elektrode durch Metallisieren am abgerundeten Ende angefügt.
Vorzugsweise ist die Elektrode an einer Seite des Stromleiters angefügt, sodass eine Achse der Elektrode im Wesentlichen jener einer Elektrode entspricht, die der Elektrode gegenüberliegen soll.
Entspricht eine Achse der Elektrode im Wesentlichen jener einer Elektrode, die der Elektrode gegenüberliegen soll, so ist es möglich, eine gute Zündung der Hochdruckentladungslampe zu erhalten.
Vorzugsweise wird die Elektrode durch Schweißen oder Metallisieren an einer Seite des Stromleiters angebracht, die dem Inneren des Behälters ausgesetzt ist, wobei ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter verbindet, auf die Verbindung zwischen der Elektrode und dem Stromleiter und in der Umgebung dieser aufgetragen wird.
Durch die Verwendung des Metalls oder des Gemischs aus einem Metall und nicht leitfähigen Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Metall oder das Gemisch aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, das die Elektrode und den Stromleiter auf diese Weise verbindet, wird die Haftfestigkeit zwischen dem Stromleiter und der Elektrode und/oder die Korrosionsbeständigkeit weiter gesteigert.
Außerdem kann bei der Herstellung der Elektrode oder beim Brennen einer Bogenröhre eine externe Leitung usw. (Mo, Ni usw.) an der Seite der metallisierten Beschichtung der Verbundelektrode angebracht werden, und der Behälter und die Verbundelektrode werden gemeinsam gebrannt, um einen einstückigen Körper zu erhalten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den einen Endabschnitt 5a einer keramischen Entladungsröhre 2 aus 1 umgebenden Bereich zeigt;
3 ist ein Diagramm, das den Übergang der Aluminiumoxid- und Molybdänkonzentrationen im zylinderförmigen Element, der metallisierten Schicht und dem Behälter 4 zeigt;
4A ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den einen Endabschnitt 5a einer keramischen Entladungsröhre 2 aus 1 umgebenden Bereich zeigt; und 4B ist eine vergrößerte Teilansicht der Schnittansicht aus 4A;
5 ist ein Diagramm, das den Übergang der Aluminiumoxid- und Molybdänkonzentrationen im zylinderförmigen Element, der metallisierten Schicht und dem Behälter 4 zeigt;
die 6A und 6B sind Ansichten, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigen;
7 ist eine Ansicht, welche den gasdichten Verschluss an einem Ende der keramischen Entladungsröhre für eine Hochdruckentladungslampe veranschaulicht;
8 ist eine Ansicht, welche den gasdichten Verschluss an einem Ende der keramischen Entladungsröhre für eine Hochdruckentladungslampe veranschaulicht;
die 9A und 9B zeigen weitere Beispiele am Ende des Behälters der zweiten Ausführungsform;
die 10A und 10B zeigen weitere Beispiele für Enden von Entladungsröhren, die keine Ausführungsformen der Erfindung sind;
die 11A bis 11H sind Ansichten zur Veranschaulichung einer Verbundelektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung;
die 12A bis 12C sind Flussdiagramme, die das Verfahren zur Herstellung der Verbundelektrode veranschaulichen;
13 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Vergleichs zwischen einer Hochdruckentladungslampe nach dem Stand der Technik und einer Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung; und
die 14A bis 14E sind Mikroaufnahmen zur Veranschaulichung des Vergleichs zwischen einer Hochdruckentladungslampe nach dem Stand der Technik und einer Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 ist eine Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine Keramikröhre 2 ist in einer Außenröhre 1 aus Quarzglas oder Hartglas untergebracht, und die Mittelachse der Außenröhre 1 ist mit jener der Keramikröhre 2 fluchtend ausgerichtet.
Beide Enden der Außenröhre 1 sind mit Kappen 3a bzw. 3b gasdicht verschlossen. Die Keramikröhre 2 umfasst einen röhrenförmigen Behälter 4, der aus Aluminiumoxid hergestellt ist, wobei eine erste Verbundelektrode 6a, 6b jeweils in Öffnungsabschnitte der Endabschnitte 5a, 5b des röhrenförmigen Behälters 4 eingeführt sind. Die Keramikentladungslampe wird über zwei Leitungsdrähte 7a, 7b von der Außenröhre 2 gehalten, und die Leitungsdrähte 7a, 7b sind jeweils über Folien 8a, 8b mit den Kappen verbunden.
2 ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den einen Endabschnitt 5a einer keramischen Entladungsröhre 2 aus 1 umgebenden Bereich zeigt. Wie in 2 dargestellt ist, weist der Behälter 4 einen Hauptkörper 10 und ein Verschlusselement aus Aluminiumoxid auf. Die erste Verbundelektrode 6a weist einen zylindrischen Stromleiter 13a mit einem Durchmesser auf, der im Wesentlichen gleich groß wie der Durchmesser des Öffnungsabschnitts am Verschlusselement 11a ist, und eine Elektrode 14a ist durch Schweißen am Boden des Stromleiters 13a, der dem Inneren des Behälters 4 ausgesetzt ist, angefügt. In diesem Fall verfügt die Elektrode 14a über eine Spule 15a.
Die erste Verbundelektrode 6a verfügt über ein zylindrisches Element und eine Metallisierungsschicht aus einem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid. Ein Diagramm, das dem Übergang der Aluminium- und Molybdänkonzentrationen im zylinderförmigen Element, der metallisierten Schicht und dem Behälter 4 zeigt, ist in 3 dargestellt.
Bei der Ausbildung der keramischen Entladungsröhre (1) wurden der Behälter 4 und die erste Verbundelektrode 6a einer gemeinsamen Brennbehandlung zu einem einstückigen Körper unterzogen, wobei die erste Verbundelektrode 6a in den Öffnungsabschnitt an einem Ende des Gefäßes eingeführt ist, sodass die Elektrode 14 dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der ersten Verbundelektrode 6a außerhalb des Behälters 4 freigelegt ist.
4B ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den einen Endabschnitt 5a einer keramischen Entladungsröhre 2 aus 1 umgebenden Bereich zeigt; und 4B ist eine vergrößerte Teilansicht der Schnittansicht aus 4A.
In den 4A und 4B verfügt der Behälter 4 über ein Verschlusselement 11b, das aus Aluminiumoxid hergestellt ist, und eine Kapillare 16. Die zweite Verbundelektrode 6b verfügt über einen zylindrischen Stromleiter 13b, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts des Verschlusselements 11b ist, und über eine Elektrode 14b, die durch Schweißen am Boden des Stromleiters 13b, der dem Inneren des Behälters 4 ausgesetzt ist, angefügt ist. Auch in diesem Fall verfügt die Elektrode 14b über eine Spule 15b. Außerdem ist ein Spalt zwischen der zweiten Verbundelektrode 6b und der Kapillare 16 mit einer Schmelz-Fritdichtung 17 abgedichtet.
Der Stromleiter 13b der zweiten Verbundelektrode 6b verfügt über ein zylindrisches Element und eine Metallisierungsschicht aus einem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid. Ein Diagramm, das den Übergang der Aluminiumoxid- und Molybdänkonzentrationen im zylinderförmigen Element, der metallisierten Schicht und dem Behälter 4 zeigt, ist in 5 dargestellt.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung, bei der der Stromleiter 13a der ersten Verbundelektrode 6a aus einem im Wesentlichen zylindrischen Element gebildet ist, das aus einem Material hergestellt ist, bei dem es sich um das gleiche wie für den Behälter 4 (Aluminiumoxid) handelt, und das mit dem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid beschichtet ist, und bei der die erste Verbundelektrode 6a und der Behälter 4 gemeinsam zu einem einstückigen Körper gebrannt wurden, weist die Hochdruckentladungslampe eine vollständige Dichtungseigenschaft und gleichzeitig die volle Leitfähigkeit auf.
In diesem Fall wird die vollständige Dichtungseigenschaft am Ende 6a beibehalten und weist bei dichtem Verschluss des Endabschnitts 6b selbst dann keine Mängel auf, wenn die Temperatur im Inneren des Behälters stark ansteigt.
Da die Elektroden 15, 15b am Boden der Stromleiter 13a, 13b, die jeweils durch ein mit dem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid beschichtetes, zylindrisches Element gebildet sind, angeschweißt sind, ist es möglich, das Gemisch aus dem Metall und Aluminiumoxid mit gleichmäßigerer Dicke auf einer Oberfläche des Stromleiters aufzutragen als dies möglich ist, wenn die Elektrode im konkaven Abschnitt am Boden dieses Stromleiters eingebettet ist, und es ist außerdem möglich, die Verbundelektrode einfacher zu auszubilden, als dies unter Bereitstellung eines weiteren Elements, etwa einer Kappe, möglich wäre.
6A ist eine Schnittansicht, die in vergrößertem Maßstab den einen Endabschnitt einer keramischen Entladungsröhre gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung umgebenden Bereich zeigt; und 6B ist eine vergrößerte Teilansicht der Schnittansicht aus 6A.
Wie in 6A dargestellt ist, kann ein fassförmiger Behälter als Behälter verwendet werden, und eine Verbundelektrode, deren Elektrode in einem konkaven Abschnitt am Boden des Stromleiters eingebettet ist, kann als erste Verbundelektrode verwendet werden. Wie in 6B dargestellt, kann als zweite Verbundelektrode eine Verbundelektrode verwendet werden, deren Elektrode in einem konkaven Abschnitt am Boden des Stromleiters eingebettet ist. Wie nachstehend noch beschrieben wird, ist zudem ein Spalt zwischen der Öffnung der Kapillare und dem Stromleiter mit Molybdän oder dem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid abgedichtet.
7 ist eine Ansicht, die eine zweite Ausführungsform der Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung veranschaulicht, und 8 ist eine Ansicht, welche den gasdichten Verschluss an einem Ende der keramischen Entladungsröhre für eine Hochdruckentladungslampe veranschaulicht. In 8 weist ein Endabschnitt 5c die gleiche Konstruktion wie ein Endabschnitt 5d auf, weshalb nur der Endabschnitt 5c beschrieben wird.
In 8 weist der Behälter 4 einen Hauptkörper 10, ein Verschlusselement aus Aluminiumoxid und eine Kapillare 16c auf. Eine Verbundelektrode 6c verfügt über einen zylindrischen Stromleiter 13c, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts des Verschlusselements 11c ist, und über eine Elektrode 14c, die durch Schweißen am Boden des Stromleiters 13c, der dem Inneren des Behälters 4 ausgesetzt ist, angefügt ist. Auch in diesem Fall verfügt die Elektrode 14c über eine Spule 15c. Außerdem ist ein Spalt zwischen der zweiten Verbundelektrode 6c und der Kapillare 16c durch Schweißen abgedichtet.
Der Stromleiter 13b der zweiten Verbundelektrode 6b verfügt über ein zylindrisches Element und eine Metallisierungsschicht aus dem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid.
Da nur die Umgebung des Öffnungsabschnitt eines Endes des Behälters momentan erhitzt wird, können gemäß der Ausführungsform ein ionisierbares, Licht aussendendes Material und ein Startergas nicht aus dem Behälter austreten.
Die 9A bis 9G zeigen weitere Beispiele für das Ende des Behälters der zweiten Ausführungsform. In 9A wird eine Verbundelektrode, deren Elektrode in einem konkaven Abschnitt am Boden des Stromleiters eingebettet ist, als Verbundelektrode verwendet, und der Spalt zwischen der Verbundelektrode und dem Öffnungsabschnitt ist durch Schweißen abgedichtet. In den 9A und 9B ist die Metallisierungsschicht ausgebildet und Molybdän durch Löten zwischen der Verbundelektrode und Kapillare bereitgestellt. In den 9D und 9E ist eine Schicht zum Schmelzen zwischen einer sich für die Erdung und die leitfähige Schicht ausdehnenden leitfähigen Schicht ausgebildet. In den 9F und 9G ist am Ende keine Kapillare bereitgestellt.
10A ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Ende eines Behälters zeigt, das keine Ausführungsform der Erfindung ist, aber zu Informationszwecken angeführt ist, und 10B ist ein Teil von 10A in vergrößertem Maßstab. In diesem Fall ist eine Elektrode 21 an einem Metallisierungsbeschichtungsabschnitt 24 (der aus Molybdän oder einem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid besteht), der in der Umgebung eines Öffnungsabschnitts an einem Ende eines Behälters 13 aufgetragen ist, mit einem Gemisch aus einem Metall (beispielsweise Molybdän) und einem nicht leitenden Material (beispielsweise besteht das Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid) angefügt, sodass die Elektrode 21 elektrisch mit einer Leitung 25 verbunden ist. Weiters sind der Behälter 23 und ein Verschlussstopfen 26, der aus Aluminiumoxid hergestellt ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser des Öffnungsabschnitts an einem Ende des Behälters 13 ist, so zueinander angeordnet, dass dazwischen ein Spalt freigelassen ist, wobei der Verschlussstopfen 26 in den Öffnungsabschnitt an einem Ende des Behälters 23, der mit einem Licht aussendenden Material gefüllt ist, eingeführt ist, und der Spalt mit einer Schmelz-Fritdichtung 27 abgedichtet ist.
Im Fall, in dem die Elektrode 21 mit dem Metallisierungsabschnitt 22 in der Umgebung des Öffnungsabschnitts angefügt ist, ist die Kontaktfläche zwischen dem Gemisch 22 und der Umgebung des Öffnungsabschnitts ausreichend, sodass die Haftfestigkeit der Elektrode 21 verbessert ist.
10C ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel für ein Ende eines Behälters zeigt, der keine Ausführungsform der Erfindung ist, und 10D ist ein Teil davon in vergrößertem Maßstab. In diesem Fall ist die Haftfestigkeit und/oder die Korrosionsbeständigkeit der Elektrode weiter verbessert, indem ein Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder höherer Korrosionsbeständigkeit als das Metall des Gemischs aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, die den Metallisierungsabschnitt 22 bilden, (wobei dieses Material beispielsweise aus Wolfram oder einem Gemisch aus Wolfram und Aluminiumoxid besteht) aufgetragen wird.
10E ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel für ein Ende eines Behälters zeigt, der keine Ausführungsform der Erfindung ist, und 10D ist ein Teil davon in vergrößertem Maßstab. In diesem Fall ist eine Elektrode 31 an einem Metallisierungsbeschichtungsabschnitt 34 (der beispielsweise aus Molybdän oder einem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid besteht), der in der Umgebung eines Öffnungsabschnitts an einem Ende eines Behälters 33 aufgetragen ist, mit einem Metallisierungsabschnitt 32 bestehend aus einem Gemisch aus einem Metall (beispielsweise Molybdän) und einem nicht leitenden Material (beispielsweise besteht das Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid) angefügt, sodass die Elektrode 31 elektrisch mit einer Leitung 35 verbunden ist. Weiters wurden der Behälter 33 und ein Verschlussstopfen 36, der aus Aluminiumoxid hergestellt ist und im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Durchmesser des Öffnungsabschnitts aufweist, einem gemeinsamen Brennvorgang zu einem einstückigen Körper unterzogen, wobei der Verschlussstopfen 36 an einem Ende des Behälters 33 eingeführt ist.
Auch in diesem Fall ist die Haftfestigkeit der Elektrode verbessert, da die Elektrode 31 mit dem Metallisierungsabschnitt 32 in der Umgebung des Öffnungsabschnitts angefügt ist.
10G ist eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel für ein Ende eines Behälters zeigt, der keine Ausführungsform der Erfindung ist, und 10H ist ein Teil davon in vergrößertem Maßstab. In diesem Fall ist die Haftfestigkeit und/oder die Korrosionsbeständigkeit der Elektrode 31 weiter verbessert, indem ein Material mit einem höheren Schmelzpunkt und/oder höherer Korrosionsbeständigkeit als das Metall des Gemischs aus dem Metall und dem nicht leitfähigen Material, die den Metallisierungsabschnitt 32 bilden, (wobei dieses Material beispielsweise aus Wolfram oder einem Gemisch aus Wolfram und Aluminiumoxid besteht) aufgetragen wird.
Die 11A bis 11K sind Ansichten zur Veranschaulichung einer Verbundelektrode für eine Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung.
In 11A ist eine stabförmige Elektrode durch Schweißen am Stromleiter angefügt. In 11B ist die stabförmige Elektrode durch Metallisieren am Stromleiter angefügt. In 11C ist eine Elektrode, die einen stabförmigen Abschnitt und einen Plattenabschnitt aufweist, durch Metallisieren am Stromleiter angefügt. In 11D ist ein aus Niob hergestellter Stab an einem Ende des Stromleiters angefügt.
In 11E weist ein im Wesentlichen zylindrisches Element, das aus einem nicht leitenden Material (beispielsweise Aluminiumoxid) hergestellt ist und ausschließlich an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitenden Material (beispielsweise Molybdän und Aluminiumoxid) beschichtet ist, einen zu einer Achse dessen geneigten Boden auf, und eine Elektrode ist mithilfe des Gemischs am geneigten Boden angefügt. In diesem Fall ist eine Kontaktfläche des Gemischs am geneigten Boden größer als dies der Fall ist, wenn der Boden senkrecht zu einer Achse dessen steht, vorausgesetzt, dass der Durchmesser des im Wesentlichen zylindrischen Elements, dessen Boden zu einer Achse dessen geneigt ist, gleich ist wie jener, dessen Boden senkrecht zu einer Achse dessen steht, sodass die Haftfestigkeit verbessert ist.
In 11F ist ein zylindrisches Element, das aus einem nicht leitenden Material (beispielsweise Aluminiumoxid) hergestellt ist, ausschließlich an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitenden Material (beispielsweise Molybdän und Aluminiumoxid) beschichtet, und eine Elektrode ist mithilfe des Gemischs an einer Seite des zylindrischen Elements angefügt. Durch Anbringen der Elektrode an der Seite des zylindrischen Elements kann eine höhere Haftfestigkeit erzielt werden als in einem Fall, in dem die Elektrode am Boden des zylindrischen Elements angefügt ist.
In 11G ist ein zylindrisches Element, das aus einem nicht leitenden Material (beispielsweise Aluminiumoxid) hergestellt ist, ebenfalls ausschließlich an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitenden Material (beispielsweise Molybdän und Aluminiumoxid) beschichtet, und eine Elektrode 31 ist mithilfe des Gemischs an einer Seite des zylindrischen Elements an gefügt. Ein Teil eines spitzen Endabschnitts der Elektrode 31 ist abgeschnitten, und ein spitzer Endabschnitt 32, der so verläuft, dass die Mittelachse der Elektrode verschoben wird, ist an einer Seite des zylindrischen Elements angefügt. Auch in diesem Fall kann durch Anbringen der Elektrode an der Seite des zylindrischen Elements eine höhere Haftfestigkeit erzielt werden als in einem Fall, in dem die Elektrode am Boden des zylindrischen Elements angefügt ist. Außerdem kann eine solche Achse einfach einer Achse einer Elektrode, die gegenüber der Elektrode 13 angeordnet werden soll, entsprechen.
In 11H ist ein zylindrisches Element, das aus einem nicht leitenden Material (beispielsweise Aluminiumoxid) hergestellt ist, ebenfalls ausschließlich an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitenden Material (beispielsweise Molybdän und Aluminiumoxid) beschichtet, und eine Elektrode ist mithilfe des Gemischs am Boden des zylindrischen Elements angefügt. Ein dazwischen liegender Verbindungsabschnitt und die Umgebung dieser sind mit einem Material 33 beschichtet, das einen höheren Schmelzpunkt und/oder eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Gemisch aufweist (dieses Material ist Wolfram oder ein Gemisch aus Wolfram und Aluminiumoxid). 11I ist ein Teil von 11H im vergrößerten Maßstab. Auf diese Weise kann die Haftfestigkeit und/oder Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert werden.
In 11J ist ein zylindrisches Element, das aus einem nicht leitenden Material (beispielsweise Aluminiumoxid) hergestellt ist und ein abgerundetes Ende aufweist, ebenfalls ausschließlich an einer röhrenförmigen Oberfläche mit einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitenden Material (beispielsweise Molybdän und Aluminiumoxid) beschichtet, und eine Elektrode ist mithilfe des Gemischs am Boden des zylindrischen Elements angefügt. 11K ist ein Teil von 11J im vergrößerten Maßstab. Auf diese Weise ist die Haftfestigkeit verbessert, da die Kontaktfläche des Gemischs am im Wesentlichen zylindrischen Element vergrößert ist, und die Leitfähigkeit ist verbessert, da die Kontaktfläche des Gemischs zum Anfügen und des an einer Seite dessen aufgetragenen Gemischs vergrößert ist. Auch in diesem Fall kann, wie in den 11H und 11I gezeigt, ein Material, das einen höheren Schmelz punkt und/oder eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Gemisch aufweist (dieses Material ist Wolfram oder ein Gemisch aus Wolfram und Aluminiumoxid), am Verbindungsabschnitt zwischen diesen und der Umgebung dessen aufgetragen werden.
Die Beziehung zwischen den Vol.-% Molybdän und Aluminiumoxid und der Leitfähigkeit und Dichtungseigenschaft ist in Tabelle 1 dargestellt. In Tabelle 1 kennzeichnet z. B. 20/80, dass der Gehalt von Molybdän 20 Vol.-% und der Gehalt von Aluminiumoxid 80 Vol.-% beträgt. Tabelle 1

: ...hervorragend
O: ...gut
Δ: ...instabil
X: ...schlecht

Tabelle 1 zufolge beläuft sich ein bevorzugtes Volumenverhältnis auf 30/70 bis 70/30.
Die Beziehung zwischen der Dicke der Metallisierungsschicht und der Leitfähigkeit und der Dichtungseigenschaft dieser ist in Tabelle 2 dargestellt. In diesem Fall wurde die Dichtungseigenschaft mithilfe eines He-Austrittsdetektor bewertet. Tabelle 2

: ...hervorragend
O: ...gut
Δ: ...instabil
X: ...schlecht

Tabelle 2 zufolge beträgt eine bevorzugte Dicke der Metallisierungsschicht 20 bis 400 μm.
Nun wird eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe anhand der 2 und 4A beschrieben.
Zunächst wird ein Hauptkörper 10 ausgebildet. Ein als solcher ausgebildeter Formkörper wird entparaffiniert und kalziniert, um einen kalzinierten Körper zu erhalten. Zudem wird ein Aluminiumoxidpulver geformt, um ein ringförmiges Verschlusselement 11a zu erhalten. Vorzugsweise wird das als solches erhaltene Verschlusselement 11a entparaffiniert und kalziniert, um einen kalzinierten Körper zu erhalten.
Nun wird der kalzinierte Körper des Verschlusselements 11a in ein Ende des kalzinierten Körpers des Hauptkörper 10 eingeführt, um es an einer gewissen Position anzuordnen, und der Hauptkörper 10 und das Verschlusselement 11a werden kalziniert, um den kalzinierten Körper des Behälters 4 zu erhalten.
Nun wird die erste Verbundelektrode, die so wie nachstehend beschrieben ausgebildet wurde, in den Öffnungsabschnitt des Verschlusselements 11a so eingeführt, dass die Elektrode 15a dem Innenraum des Behälters 4 ausgesetzt ist und ein Ende der ersten Verbundelektrode 6a außerhalb des Behälters 4 frei liegt, wonach der Behälter und die erste Verbundelektrode 6a gemeinsam zu einem einstückigen Körper gebrannt werden. Danach wird eine zweite Verbundelektrode 6b in den Öffnungsabschnitt des Verschlusselements 11b so eingeführt, dass die Elektrode 15b dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der zweiten Verbundelektrode 6b außerhalb frei liegt, wonach der Spalt zwischen dem Stromleiter 13b und dem Behälter durch eine Schmelzdichtung abgedichtet wird.
Nun wird eine zweite Ausführungsform eines Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe anhand 8 beschrieben.
Zunächst wird der Hauptkörper 10 ausgebildet. Ein als solcher ausgebildeter Formkörper wird entparaffiniert und kalziniert, um einen kalzinierten Körper zu erhalten. Zudem wird ein Aluminiumoxidpulver geformt, um ein ringförmiges Verschlusselement 11c und die Kapillare 16c zu erhalten. Vorzugsweise werden die als solche erhaltenen Verschlusselement 11c und Kapillare 16c entparaffiniert und kalziniert, um kalzinierte Körper zu erhalten.
Nun wird der kalzinierte Körper des Verschlusselements 11c in ein Ende des kalzinierten Körpers des Hauptkörper 10 eingeführt, um es an einer gewissen Position anzuordnen, und der kalzinierte Körper der Kapillare 16c wird in ein Ende des kalzinierten Körpers des Verschlusselements 11c eingeführt, um sie an einer gewissen Position anzuordnen, wonach der Hauptkörper 10, das Verschlusselement 11c und die Kapillare 16c kalziniert werden, um den kalzinierten Körper des Behälters 4 zu erhalten.
Nun wird die Verbundelektrode 6c so in den Öffnungsabschnitt der Kapillare 16c eingeführt, dass die Elektrode 15c dem Innenraum ausgesetzt ist und ein Ende der Verbundelektrode 6c außen frei liegt, wonach der Spalt zwischen dem Stromleiter 13c und dem Behälter mit der Molybdänschicht oder der Schicht aus dem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid abgedichtet wird.
Das Verfahren zur Herstellung der Verbundelektrode wird anhand der 12A bis 12D beschrieben.
In dem Flussdiagramm aus 12A wird zunächst ein Aluminiumoxidpulver gemahlen und pressgeformt, um einen Formkörper zu erhalten, wonach der Formkörper geschnitten und bearbeitet wird. In diesem Fall betrifft die Bearbeitung in erster Linie den Außenumfang (ohne Mitte usw.), und der Schneidvorgang kann vor der Bearbeitung oder aber die Bearbeitung vor dem Schneidvorgang durchgeführt werden. Danach wird das Bindemittel aus dem Formkörper entfernt und der Formkörper je nach Bedarf kalziniert.
Nun wird der kalzinierte Körper mit einer Paste des Aluminiumoxidpulvers und des Molybdänpulvers beschichtet und der so ausgebildete Körper gebrannt oder kalziniert.
Dann wird der kalzinierte Körper mit einer Paste des Molybdänpulvers beschichtet, der so ausgebildete Körper und die aus Wolfram hergestellte Elektrode zu einem Körper zusammengesetzt und der Körper gebrannt.
Die Verbundelektrode gemäß der Erfindung kann auch gemäß dem Flussdiagramm aus 12B hergestellt werden.
In diesem Fall werden der Schneidvorgang und der Bearbeitungsvorgang nach dem Brenn- oder Kalzinierungsvorgang ausgeführt, das Molybdänpulver wird je nach Bedarf beim Vorgang des Pastenauftrags oder des Zusammensetzens der Wolframelektrode gemahlen.
Die Verbundelektrode gemäß der Erfindung kann auch gemäß dem Flussdiagramm aus 12C hergestellt werden.
In diesem Fall folgt auf den Schneidvorgang ein Extrusionsvorgang. Nach dem Brenn- oder Kalzinierungsvorgang wird der Bearbeitungsvorgang ausgeführt.
13 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Vergleichs zwischen einer Hochdruckentladungslampe nach dem Stand der Technik und einer Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung.
Zum Vergleich zwischen der Hochdruckentladungslampe nach dem Stand der Technik und der Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung wird eine an der Oberfläche mit der Metallisierungsschicht beschichtete Kapillare 21 in einem Öffnungsabschnitt eines röhrenförmigen Elements 20 eingeführt, und das röhrenförmige Element 20 und die Kapillare 21 werden gemeinsam zu einem einstückigen Körper gebrannt.
Die folgenden Elemente werden als Kapillare 21 verwendet:

i) ein Körper mit einem aus Aluminiumoxid hergestellten röhrenförmigen Element, das mit einem Gemisch aus 60 Vol.-% Wolfram und 40 Vol.-% Aluminiumoxid beschichtet ist (hierin in Folge als "Kapillare i" bezeichnet),
ii) ein Körper mit einem aus Aluminiumoxid hergestellten röhrenförmigen Element, das mit einem Gemisch aus 50 Vol.-% Molybdän und 50 Vol.-% Aluminiumoxid mit einer Dicke von 30 μm beschichtet ist (hierin in Folge als "Kapillare ii" bezeichnet),
iii) ein Körper mit einem aus Aluminiumoxid hergestellten röhrenförmigen Element, das mit einem Gemisch aus 50 Vol.-% Molybdän und 50 Vol.-% Aluminiumoxid mit einer Dicke von 50 μm beschichtet ist (hierin in Folge als "Kapillare iii" bezeichnet),
iv) ein Körper mit einem aus Aluminiumoxid hergestellten röhrenförmigen Element, das mit einem Gemisch aus 80 Vol.-% Molybdän und 20 Vol.-% Aluminiumoxid mit einer Dicke von 50 μm beschichtet ist (hierin in Folge als "Kapillare iv" bezeichnet), und
v) ein Körper mit einem aus Aluminiumoxid hergestellten röhrenförmigen Element, das mit einem Gemisch aus 20 Vol.-% Molybdän und 80 Vol.-% Aluminiumoxid mit einer Dicke von 30 μm beschichtet ist (hierin in Folge als "Kapillare v" bezeichnet).

Die 14A bis 14E sind Mikroaufnahmen zur Veranschaulichung des Vergleichs zwischen einer Hochdruckentladungslampe nach dem Stand der Technik und einer Hochdruckentladungslampe gemäß der Erfindung. Die Mikroaufnahmen zeigen den Abschnitt X aus 13A.
14A zeigt die Kapillare i und das röhrenförmige Element 20, die zu einem einstückigen Körper gebrannt wurden. Aus diesem Bild ergibt sich die Beurteilung, dass die Verbindungsstruktur zwischen der Kapillare i und dem röhrenförmigen Element 20 schlecht ist.
14B zeigt die Kapillare ii und das röhrenförmige Element 20, die zu einem einstückigen Körper gebrannt wurden. Aus diesem Bild ergibt sich die Beurteilung, dass die Verbindungsstruktur zwischen der Kapillare ii und dem röhrenförmigen Element 20 gut ist.
14C zeigt die Kapillare iii und das röhrenförmige Element 20, die zu einem einstückigen Körper gebrannt wurden. Aus diesem Bild ergibt sich die Beurteilung, dass die Verbindungsstruktur zwischen der Kapillare iii und dem röhrenförmigen Element 20 gut ist.
14D zeigt die Kapillare iv und das röhrenförmige Element 20, die zu einem einstückigen Körper gebrannt wurden. Aus diesem Bild ergibt sich die Beurteilung, dass die Verbindungsstruktur zwischen der Kapillare iv und dem röhrenförmigen Element 20 schlecht ist.
14E zeigt die Kapillare v und das röhrenförmige Element 20, die zu einem einstückigen Körper gebrannt wurden. Aus diesem Bild ergibt sich die Beurteilung, dass die Metallisierungsschicht nicht kontinuierlich ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt; weitere Modifikationen sind für Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung klar ersichtlich.
Beispielsweise kann als nicht leitfähiges Material, aus dem der Behälter und das zylindrische Element bestehen, auch ein anderes nicht leitfähiges Material als Aluminiumoxid sein (z. B. Cermet).
Obwohl in den obigen Ausführungsformen die Metallisierungsschicht aus dem Gemisch aus Molybdän und Aluminiumoxid gebildet wird, kann das Metall des Gemischs nicht weniger als 50 Vol.-% Molybdän enthalten und das nicht leitfähige Material des Gemischs nicht weniger als 50 Vol.-% des Materials enthalten, aus dem auch der Behälter gebildet ist (in der obigen Ausführungsform Aluminiumoxid).
In der ersten Ausführungsform kann bei der Abdichtung des Spalts zwischen der zweiten Verbundelektrode und dem Behälter anstelle der Schmelzdichtung der Spalt auch durch eine aus Molybdän hergestellte Schicht oder durch eine aus Molybdän und Aluminiumoxid hergestellte Schicht abgedichtet werden.
In der obigen Ausführungsform wird, wenn die Verbundelektrode und das Behälter gemeinsam zu einem einstückigen Körper gebrannt werden, der Hauptkörper und das Verschlusselement kalziniert, wobei das Verschlusselement in das Ende des Hauptkörpers eingeführt ist, und der so erhaltene kalzinierte Körper gebrannt, wobei die Verbundelektrode in einen Öffnungsabschnitt des kalzinierten Körpers eingeführt ist. Jedoch können auch das Verschlusselement und die Verbundelektrode kalziniert werden, wobei die Verbundelektrode in eine Öffnung des Verschlusselements eingeführt ist, und der so erhaltene kalzinierte Körper und der Hauptkörper gebrannt werden, wobei der kalzinierte Körper in das Ende des Hauptkörper eingeführt ist.
Auch kann bei der Herstellung der Verbundelektrode dem Aluminiumoxidpulver Magnesiumoxid zugesetzt werden.

Claims

Verbundelektrode (6a, 6b, 6c) für eine Hochdruckentladungslampe, umfassend: einen Stromleiter (13a, 13b, 13c), umfassend ein zylindrisches Element, welches zumindest an seiner gekrümmten Seitenoberfläche mit einer Schicht aus einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material beschichtet ist, wobei das Metall des Gemischs nicht weniger als 50 Volumsprozent Molybdän enthält; und ein an einem Ende oder der Seite des Stromleiters angefügtes Elektrodenelement (14a, 14b, 14c); dadurch gekennzeichnet, dass: das zylindrische Element aus einem nicht leitfähigen Material hergestellt ist, dass das Elektrodenelement (14a, 14b, 14c) elektrisch mit besagter Schicht verbunden ist, die entlang dem Stromleiter einen Strompfad bereitstellt, und dass das nicht leitfähige Material des Gemischs nicht weniger als 50 Volumsprozent jenes Materials umfasst, aus dem das zylindrische Element besteht.
Verbundelektrode nach Anspruch 1, worin das zylindrische Element ein zu seiner Achse hin geneigtes Ende umfasst und das Elektrodenelement (14a, 14b, 14c) am geneigten Ende angefügt ist.
Verbundelektrode nach Anspruch 1, worin das Elektrodenelement (14a, 14b, 14c) an der Seite des Stromleiters (13a, 13b, 13c) angefügt ist.
Verbundelektrode nach Anspruch 1 oder 2, worin zumindest ein Ende des Stromleiters (13a, 13b, 13c) abgerundet ist und das Elektrodenelement (14a, 14b, 14c) am abgerundeten Ende angefügt ist.
Verbundelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Elektrodenelement durch Schweißen oder Metallisieren am Stromleiter angefügt ist.
Verbundelektrode nach Anspruch 1, worin das Elektrodenelement durch eine aus einem Metall oder einem Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material hergestellte Verbindungsstelle am zylindrischen Element angefügt ist, und worin an der Verbindungsstelle und in der Umgebung der Verbindungsstelle eine Beschichtung (33) bereitgestellt ist, wobei diese Beschichtung ein Metall oder ein Gemisch aus einem Metall und einem nicht leitfähigen Material ist und einen höheren Schmelzpunkt und/oder eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Material der Verbindungsstelle aufweist.
Hochdruckentladungslampe, umfassend: einen aus einem nicht leitfähigen Material hergestellten Behälter (4), der einen Innenraum ausbildet, der mit ionisierbarem, Licht aussendenden Material und einem Startergas gefüllt ist, und der an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist; und eine Verbundelektrode (6a) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Durchmesser eines ersten der Öffnungsabschnitte aufweist, wobei der Behälter (4) und die Verbundelektrode (6a) einem gemeinsamen Brennen zu einem einstückigen Körper unterworfen wurden, wobei die Verbundelektrode (6a) in den ersten Öffnungsabschnitt eingeschoben ist, sodass das Elektrodenelement (14a) dem Innenraum ausgesetzt ist, und das andere Ende der Verbundelektrode (6a) außerhalb des Behälters (4) freigelegt ist.
Entladungslampe nach Anspruch 7, zudem umfassend eine weitere Verbundelektrode (6b, 6c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des zweiten Öffnungsabschnitts am anderen Ende des Behälters (4) ist, wobei der Stromleiter (13b, 13c) dieser weiteren Verbundelektrode (6b, 6c) und der Behälter (4) zueinander so angeordnet sind, dass ein Spalt zwischen ihnen vorhanden ist, wobei die weitere Verbundelektrode (6b, 6c) so in den zweiten Öffnungsabschnitt eingeführt ist, dass ihr Elektrodenelement (14b, 14c) dem Innenraum ausgesetzt ist und das andere Ende der weiteren Verbundelektrode (6b, 6c) außerhalb des Behälters (4) freigelegt ist, wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einem Schicht aus einem Gemisch aus einem Metall und jenem Material, aus dem der Behälter gebildet ist, dicht verschlossen ist.
Hochdruckentladungslampe, umfassend: einen aus einem nicht leitfähigen Material hergestellten Behälter (4), der einen Innenraum ausbildet, der mit ionisierbarem, Licht aussendendem Material und einem Startergas gefüllt ist, und der an seinen beiden Enden Öffnungsabschnitte aufweist; und eine Verbundelektrode (6b, 6c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser eines ersten der Öffnungsabschnitte ist, wobei der Stromleiter (13b, 13c) dieser Verbundelektrode (6b, 6c) und der Behälter (4) zueinander so angeordnet sind, dass ein Spalt zwischen ihnen vorhanden ist, wobei die Verbundelektrode (6b, 6c) so in den ersten Öffnungsabschnitt eingeführt ist, dass das Elektrodenelement (14b, 14c) dem Innenraum ausgesetzt ist und das andere Ende der Verbundelektrode außerhalb des Behälters (4) freigelegt ist, wobei der Spalt mit einer Metallschicht oder einer Schicht aus einem Gemisch aus einem Metall und jenem Material, aus dem der Behälter (4) gebildet ist, dicht verschlossen ist.