DE9012200U1 - High pressure discharge lamp - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/02—Details
- H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
- H01J61/366—Seals for leading-in conductors
Landscapes
- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
Description
Patent-Trcuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH, MünchenPatent-Trading Company for Electric Light Bulbs mbH, Munich
HochdruckentladungslampeHigh pressure discharge lamp
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
Es handelt sich hierbei im wesentlichen um Metallhalogenid-Entladungslampen, deren Farbwiedergabe dadurch verbessert ist, daß ein keramisches Entladungsgefäß benützt wird. Typische Leistungsstufen sind 100 250 W.These are essentially metal halide discharge lamps, the color rendering of which is improved by the use of a ceramic discharge vessel. Typical power levels are 100 - 250 W.
Von den Natriumhochdrucklampen her ist ein Aufbau bekannt, bei dem das keramische Entladungsgefäß aus Al2O, besteht, dem evtl. geringe Zusätze an anderen Oxiden beigefügt sind. An den Enden ist ein Niob-Rohr, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient der Al2O,-Keramik gut angepaßt ist, in einen Stopfen aus Keramik eingepaßt und durch ein Glaslot abgedichtet. Das wesentliche Problem bei der Übertragung dieser Technik auf Lampen mit Metallhalogenidfüllung stellt die stark korrodierende Wirkung der Metallhalogenide auf die Niob-Rohre und das Glaslot dar. Trotz der Verwendung spezieller Glaslote, wie sie z.B. in der EP-A 60 582 und EP-A 230 080 beschrieben sind, ist die Lebensdauer solcher Lampen bisher auf kurze Brennzeiten begrenzt.A design is known from high-pressure sodium lamps in which the ceramic discharge vessel consists of Al 2 O, to which small amounts of other oxides may be added. At the ends, a niobium tube, whose thermal expansion coefficient is well matched to the Al 2 O, ceramic, is fitted into a ceramic stopper and sealed with a glass solder. The main problem in transferring this technology to lamps with metal halide filling is the highly corrosive effect of the metal halides on the niobium tubes and the glass solder. Despite the use of special glass solders, such as those described in EP-A 60 582 and EP-A 230 080, the service life of such lamps has so far been limited to short burning times.
Eine Alternative besteht darin, statt der Niob-Durchführungen spezielle Endkappen aus Metallkeramik (Cermet) zu entwickeln (z.B. EP-A 142 202), doch konnte sich auch dieses System bisher nicht durchsetzen. 5An alternative is to develop special end caps made of metal ceramic (cermet) instead of niobium bushings (e.g. EP-A 142 202), but this system has not yet been able to prevail. 5
Eine weitere Alternative findet sich in der DE-A 38 577. Hier wird die fehlende Korrosionsbeständigkeit der Niob-Durchführung dadurch grundsätzlich umgangen, daß als Keramikmaterial AlN verwendet wird und daher die Durchführung aus korrosionsbeständigem Material (W,Mo) bestehen kann. Dabei handelt es sich jedoch um eine völlig neuartige Technik, die noch nicht bis zur Serienreife entwickelt ist.Another alternative can be found in DE-A 38 577. Here, the lack of corrosion resistance of the niobium bushing is basically circumvented by using AlN as the ceramic material and therefore the bushing can be made of corrosion-resistant material (W, Mo). However, this is a completely new technology that has not yet been developed to the point of series production.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit verbesserter Farbwiedergabe und erhöhter Lichtausbeute zu schaffen, die eine akzeptable Lebensdauer erreicht. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Lampe unter Verwendung von möglichst bereits bewährten Einzelkomponenten zu schaffen, um die Entwicklungskosten niedrig zu halten. It is the object of the invention to create a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1 with improved color rendering and increased light output, which achieves an acceptable service life. A further object is to create a lamp using individual components that are already tried and tested, if possible, in order to keep development costs low.
Diese Aufgaben werden durch eine Hochdrucklampe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.These objects are achieved by a high-pressure lamp with the characterizing features of claim 1. Particularly advantageous embodiments can be found in the subclaims.
Die Erfindung gestattet es, an sich wohlbekannte keramische Materialien (insbes. Al^O,, evtl. mit Zusätzen anderer Oxide) einzusetzen und eine an sich bekannte Durchführungstechnik zu verwenden. Ein in etwa zylindrischer keramischer Stopfen besitzt eine zentrale Öffnung, duch die ein Rohr oder ein massiver Drahtstift aus Niob hindurchgeführt ist.The invention allows the use of well-known ceramic materials (in particular Al^O,, possibly with additions of other oxides) and the use of a known feedthrough technique. An approximately cylindrical ceramic plug has a central opening through which a tube or a solid wire pin made of niobium is passed.
Im Falle von unbeschichteten Niob-Materialien beobachtet man mit zunehmender Lebensdauer Reaktionen zwischen dem Niobmaterial und den Halogeniden der Gasfüllung des Entladungsgefäßes. Es bilden sich im Niob Einlagerungsverbindungen, die den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Niob verändern können und das Niobmaterial verspröden lassen. Dadurch erhöhen sich die Spannungen im Verbundsystem Keramikstopfen/Glaslot/Niobdurchführung. Bei Verwendung eines Niobrohres können diese Spannungen längere Zeit elastisch abgebaut werden. Schließlich bilden sich im Keramikstopfen und im Glaslot, die im Vergleich zum Niobrohr die geringere Bruchdehnung besitzen, Risse aus, die zur Undichtigkeit des Entladungsgefäßes führen. Der Austritt der Füllung führt dann sehr schnell zum vorzeitigen Ausfall der Lampe. Bei Verwendung eines Niobdrahtstifts läuft wegen dessen geringerer Elastizität dieser Prozeß noch schneller ab. Ursache dieses Fehlverhaltens ist vermutlich, daß Niob an sich nicht halogenbeständig ist und im Idealfall durch das Glaslot einen Schutzüberzug erhält. Unglücklicherweise besitzt das Niob eine hohe Löslichkeit in den bekannten Glasloten. Diese gelöste Niob-Phase wird von den Halogeniden angegriffen, so daß die Schutzwirkung des Glaslots stark relativiert wird.In the case of uncoated niobium materials, reactions between the niobium material and the halides of the gas filling of the discharge vessel are observed as the service life increases. Intercalated compounds form in the niobium, which can change the thermal expansion coefficient of the niobium and cause the niobium material to become brittle. This increases the stresses in the ceramic plug/glass solder/niobium feedthrough system. When a niobium tube is used, these stresses can be elastically reduced over a longer period. Finally, cracks form in the ceramic plug and glass solder, which have a lower elongation at break compared to the niobium tube, which lead to the discharge vessel becoming leaky. The leakage of the filling then very quickly leads to premature failure of the lamp. When a niobium wire pin is used, this process takes place even more quickly due to its lower elasticity. The cause of this malfunction is probably that niobium itself is not halogen-resistant and ideally receives a protective coating from the glass solder. Unfortunately, niobium is highly soluble in the known glass solders. This dissolved niobium phase is attacked by the halides, so that the protective effect of the glass solder is greatly reduced.
Die Erfindung beruht nun auf der Idee, die beiden kritischen Partner Glaslot/Niobdurchführung nach Möglichkeit voneinander zu trennen. Dies geschieht dadurch, daß zumindest der Durchführungsbereich der elektrisehen Zuleitung mit einer Beschichtung aus halogenidbeständigem Material, insbesondere Wolfram, Molybdän oder Platin, versehen ist. Auf diese Weise wird die Versprödung und damit die Rißbildung in der Keramik stark verzögert, was sich in einer Verlängerung der Lebensdauer (von 500 Std. auf mind. 1500 Std.) äußert.The invention is based on the idea of separating the two critical partners, glass solder/niobium feedthrough, from each other if possible. This is done by providing at least the feedthrough area of the electrical supply line with a coating of halide-resistant material, in particular tungsten, molybdenum or platinum. In this way, embrittlement and thus the formation of cracks in the ceramic is greatly delayed, which is reflected in an extension of the service life (from 500 hours to at least 1500 hours).
Die Schichtdicke beträgt vorteilhaft 2-5 um. Bei einer geringeren Schichtdicke ist nicht zuverlässig genug sichergestellt, daß der Durchführungsbereich vollständig und gleichmäßig abgedeckt ist. Eine dickere Schicht neigt bei Temperaturwechselbelastung zum Abplatzen und zu inneren Spannungen. Bei Molybdän und Platin ist die Schichtdicke nicht ganz so kritisch, da diese Materialien in ihren thermischen Ausdehnungskoeffizienten näher beim Niob liegen als Wolfram. Die Schicht wird durch Sputtern auf die Niob-Zuleitung aufgebracht. Die Dicke der Schicht sollte möglichst gleichmäßig sein (-0,5 um), damit der Dichtverbund nicht durch Mikroporen und Risse in der Beschichtung beeinträchtigt werden kann.The layer thickness is preferably 2-5 μm. With a lower layer thickness, it is not sufficiently ensured that the feedthrough area is completely and evenly covered. A thicker layer tends to chip off and cause internal stress when exposed to thermal cycling. With molybdenum and platinum, the layer thickness is not quite as critical, since these materials are closer to niobium in terms of their thermal expansion coefficients than tungsten. The layer is applied to the niobium lead by sputtering. The thickness of the layer should be as even as possible (-0.5 μm) so that the sealing bond cannot be impaired by micropores and cracks in the coating.
Die Schicht kann die Niobzuleitung, insbesondere einschließlich der Schweißstelle zum Elektrodenschaft aus Wolfram, vollständig bedecken. Darüberhinaus ist es verfahrenstechnisch besonders einfach, sogar den gesamten Elektrodenschaft einschließlich der Wendelelektrode zu beschichten. In diesem Fall sollte als Beschichtungsmaterial Wolfram verwendet werden, weil es einen sehr hohen Schmelzpunkt und einen sehr niedrigen Dampfdruck besitzt, so daß es bei den hohen Temperatüren an der Elektrode weniger verdampft als andere Materialien.The layer can completely cover the niobium supply line, especially including the weld point to the tungsten electrode shaft. In addition, it is particularly simple in terms of process technology to coat the entire electrode shaft including the spiral electrode. In this case, tungsten should be used as the coating material because it has a very high melting point and a very low vapor pressure, so that it evaporates less at the high temperatures on the electrode than other materials.
Die beschichtete Nioboberflache wird beim Einschmelzen weitaus weniger vom Glaslot angelöst als die reine, unbeschichtete Oberfläche. Dies erkennt man zum einen am Vergleich der Benetzungswinkel des Glaslots auf der Niobzuleitung. Bei unbeschichteter Niobzuleitung ist der Benetzungswinkel eines Glaslottropfens kleiner als 30°. Bei einer beschichteten Niobzuleitung beträgt er etwa 60°.The coated niobium surface is dissolved by the glass solder to a much lesser extent during melting than the pure, uncoated surface. This can be seen by comparing the wetting angle of the glass solder on the niobium lead. With an uncoated niobium lead, the wetting angle of a drop of glass solder is less than 30°. With a coated niobium lead, it is around 60°.
Zum anderen ist auch die Färbung der Einschmelzung bei einer beschichteten Niobzuleitung heller und keramikähnlicher. On the other hand, the color of the melting point in a coated niobium lead is lighter and more ceramic-like.
An sich wäre es naheliegend, für ein derartiges Verbundsystem ein Niobrohr wegen dessen Elastizität zu verwenden. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß ein massiver oder hohler Stift aus Niob dem Angriff der Halogenide noch wirkungsvoller entzogen werden kann.In principle, it would be obvious to use a niobium tube for such a composite system because of its elasticity. In practice, however, it has been shown that a solid or hollow pin made of niobium can be even more effectively protected from the attack of the halides.
Dies geschieht dadurch, daß der Stift mit der Innenkante des Stopfens abschließt. Noch bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn der Stift in der Durchführungsöffnung des Stopfens vertieft eingesetzt wird. Vorzugsweise beträgt die Einsetztiefe ca. 3 mm. Der Stift hat vorteilhaft einen Durchmesser von 1-1,5 mm. Bei dieser Anordnung ist es besonders günstig, den innerhalb der Öffnung verlaufenden Abschnitt des Elektrodenschafts ebenfalls mit Wolfram o.a. zu beschichten. Insgesamt ist in dieser Anordnung nicht nur der Durchführungsbereich verkürzt, sondern auch die Angriffsfläche am Niobstift minimiert, so daß dies den Nachteil der geringeren Elastizität im Vergleich zu einem Niobrohr mehr als aufwiegt.This is done by making sure that the pin is flush with the inner edge of the plug. Even better results can be achieved if the pin is inserted into the plug's feedthrough opening. The insertion depth is preferably about 3 mm. The pin preferably has a diameter of 1-1.5 mm. With this arrangement, it is particularly advantageous to also coat the section of the electrode shaft that runs inside the opening with tungsten or something similar. Overall, in this arrangement, not only is the feedthrough area shortened, but the contact surface on the niobium pin is also minimized, so that this more than compensates for the disadvantage of lower elasticity compared to a niobium tube.
Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigtThe invention is explained below using several embodiments. It shows
Figur 1 eine Metallhalogenidentladungslampe, teilweise geschnitten
30Figure 1 a metal halide discharge lamp, partially sectioned
30
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des Einschmelzbereichs der Lampe, teilweise im SchnittFigure 2 shows a first embodiment of the melting area of the lamp, partly in section
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Einschmelzbereichs der Lampe, teilweise im SchnittFigure 3 shows a second embodiment of the melting area of the lamp, partly in section
Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Einschmelzbereichs der Lampe, teilweise im SchnittFigure 4 shows a third embodiment of the melting area of the lamp, partly in section
In Figur 1 ist schematisch eine Metallhalogenidentladungslampe mit einer Leistung von 150 W dargestellt. Sie besteht aus einem eine Lampenachse definierenden zylindrischen (oder auch elliptischen) Außenkolben 1 aus Hartglas, der an einem Ende mit eine Kuppe 2 verschlossen ist, während am anderen Ende ein Schraubsockel 3 angebracht ist. Im Bereich der Kuppe 2 ist ein Nippel 4 zur Halterung eines Gestells 5 ausgeformt. Letzteres weist zwei Stromzuführungen 6 auf, die voneinander isoliert mittels einer Tellereinschmelzung 7 in das sockelseitige Ende des Außenkolbens 1 vakuumdicht eingeschmolzen sind. Das Gestell 5 haltert ein axial im Außenkolben 1 angeordnetes zylindrisches (oder auch ausgebauchtes) Entladungsgefäß 8 aus Al^O,-Keramik, in dem jeweils eine Stromzuführung 6 über einen Leiter 9 mit einer Niob-Durchführung (Zuleitung) 10, die jeweils in einem Stopfen 11 am Ende des Entladungsgefäßes eingepaßt ist, verbunden ist. Einer der Leiter, 9a, wird vom Ende des einen Zuführungsdrahts 6a gebildet, während der andere Leiter ein Blattfederteil 9b ist, das mit einem als Stab ausgebildeten Abschnitt der anderen Stromzuführung 6b verschweißt ist. Diese Anordnung berücksichtigt die thermische Ausdehnung während des Lampenbetriebs. Der als massiver Metallstab ausgebildete Abschnitt erstreckt sich bis zur Kuppe 2 und ist dort zu einem Teilkreis gebogen, der den Nippel 4 umfaßt.Figure 1 shows a schematic of a metal halide discharge lamp with an output of 150 W. It consists of a cylindrical (or elliptical) outer bulb 1 made of hard glass that defines a lamp axis and is closed at one end with a dome 2, while a screw base 3 is attached to the other end. In the area of the dome 2, a nipple 4 is formed to hold a frame 5. The latter has two power leads 6 that are insulated from one another and sealed in a vacuum-tight manner by means of a plate seal 7 into the base-side end of the outer bulb 1. The frame 5 holds a cylindrical (or bulged) discharge vessel 8 made of Al^O, ceramic, arranged axially in the outer bulb 1, in which a power supply 6 is connected via a conductor 9 to a niobium feedthrough (supply line) 10, which is fitted in a stopper 11 at the end of the discharge vessel. One of the conductors, 9a, is formed by the end of one supply wire 6a, while the other conductor is a leaf spring part 9b which is welded to a section of the other power supply 6b designed as a rod. This arrangement takes into account the thermal expansion during lamp operation. The section designed as a solid metal rod extends to the tip 2 and is bent there into a partial circle which encloses the nipple 4.
Die beiden Durchführungen oder Zuleitungen 10 aus Niob haltern entladungsseitig jeweils Elektroden 12, bestehend aus einem Elektrodenschaft 13 und einer am entladungsseitigen Ende aufgeschobenen Wendel 14. Die Füllung des Entladungsgefäßes besteht neben einem inerten Zündgas, z.B. Argon, aus Quecksilber und Zusätzen an Metallhalogeniden.The two feedthroughs or leads 10 made of niobium holders each have electrodes 12 on the discharge side, consisting of an electrode shaft 13 and a coil 14 pushed onto the discharge-side end. The filling of the discharge vessel consists of an inert ignition gas, e.g. argon, mercury and additives of metal halides.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) ist der zylindrische Außenkolben der Lampe zweiseitig gequetscht und gesockelt. Das axial angeordnete Entladungsgefäß ist in der Mitte ausgebaucht, während seine beiden Enden rohrförmig sind. Die beiden Durchführungen aus Niob sind mit den Sockeln an den beiden Enden des Außenkolbens über kurze Stromzuführungen verbunden. Ein Gestell wird nicht benötigt.In another embodiment (not shown), the cylindrical outer bulb of the lamp is pinched and capped on two sides. The axially arranged discharge vessel is bulged in the middle, while its two ends are tubular. The two niobium bushings are connected to the caps at the two ends of the outer bulb via short power leads. A frame is not required.
In Figur 2 ist der Einschmelzbereich an einem Ende des Entladungsgefäßes 8 im Detail gezeigt. Das Entladungsgefäß 8 hat an seinen beiden Enden eine Wandungsdicke von 1,2 mm. Je ein zylindrischer Stopfen 11, ebenfalls Al^O,-Keramik, dichtet die beiden Enden des Entladungsgefäßes ab. Sein Außendurchmesser beträgt 3,3 mm bei einer Höhe von 5 mm. In eine axiale Öffnung 15 des Stopfens ist als Durchführung ein Niob-Drahtstift 16 mit einer Länge von 12 mm und einem Durchmesser von 1,2 mm eingepaßt. Er ist in die Öffnung 15 vertieft eingesetzt, so daß entladungsseitig eine kanalartige Vertiefung 17 von ca. 2 mm Länge im Bereich der Öffnung.15 verbleibt. Der von der Entladung abgewandte restliche Teil der Öffnung mit einer Länge von 3 mm, der den eigentlichen Durchführungsbereich 18 bildet, ist durch den Niob-Drahtstift 16 abgedichtet; er steht an dieser Seite außerdem noch um 7 mm am Stopfen 11Figure 2 shows the melting area at one end of the discharge vessel 8 in detail. The discharge vessel 8 has a wall thickness of 1.2 mm at both ends. A cylindrical plug 11, also made of Al^O, ceramic, seals both ends of the discharge vessel. Its external diameter is 3.3 mm and its height is 5 mm. A niobium wire pin 16 with a length of 12 mm and a diameter of 1.2 mm is fitted into an axial opening 15 of the plug as a feedthrough. It is inserted into the opening 15 in a recessed manner so that a channel-like recess 17 of approx. 2 mm in length remains in the area of the opening 15 on the discharge side. The remaining part of the opening facing away from the discharge, with a length of 3 mm, which forms the actual feedthrough area 18, is sealed by the niobium wire pin 16; it also protrudes on this side by 7 mm from the plug 11
über. Der Drahtstift ist über eine gesamte Länge mit einer Wolframschicht 19 von 2 um Dicke bedeckt. Im Durchführungsbereich 18 ist der Drahtstift 16 mit dem Stopfen 11 durch ein korrosionsbeständiges Glaslot 20, z.B. einer Mischung aus den Oxiden des Aluminiums, Titans und einer oder mehrerer Seltenen Erden, gasdicht verbunden.The wire pin is covered over its entire length with a tungsten layer 19 of 2 µm thickness. In the feedthrough area 18, the wire pin 16 is connected in a gas-tight manner to the plug 11 by a corrosion-resistant glass solder 20, e.g. a mixture of the oxides of aluminum, titanium and one or more rare earths.
An das entladungsseitige Stirnende 21 des Drahtstiftes ist der Elektrodenschaft 13 mit einem Duchmesser von 0,5 mm, der eine Wendel 14 mit 1,1 mm Außendurchmesser trägt, stumpf angeschweißt. Von seiner Gesamtlänge von 7 mm ist der in der Vertiefung 17 befindliche Bereich des Elektrodenschaft 13 (ca. 2 mm Länge) ebenfalls mit der Beschichtung 19 versehen, so daß insbesondere auch der Bereich der Schweißung zusätzlich geschützt ist.The electrode shaft 13 with a diameter of 0.5 mm, which carries a coil 14 with an external diameter of 1.1 mm, is butt-welded to the discharge-side front end 21 of the wire pin. Of its total length of 7 mm, the area of the electrode shaft 13 located in the recess 17 (approx. 2 mm long) is also provided with the coating 19, so that the weld area in particular is also additionally protected.
Bei massiven Durchführungen (hier: Drahtstifte) erfolgt die Füllung der Lampe durch die zweite, noch unverschlossene Öffnung. Das Verschließen der ersten Öffnung ist unproblematisch. Das Glaslot wird außen auf die Durchführung aufgebracht, wird erwärmt und läuft beim Schmelzen in die Kapillare zwischen Stopfen und Durchführung hinein. Beim Abdichten der zweiten Öffnung tritt die Schwierigkeit auf, daß ein Druckausgleich nicht mehr möglich ist. Dem Hineinlaufen des Glaslotes wird durch die Gasfüllung ein Widerstand entgegengesetzt mit der Folge, daß der Drahtstift nach dem Erstarren nicht immer vollständig von Glaslot bedeckt ist.In the case of solid feedthroughs (here: wire pins), the lamp is filled through the second, still unsealed opening. Closing the first opening is not a problem. The glass solder is applied to the outside of the feedthrough, is heated and flows into the capillary between the plug and the feedthrough when it melts. When sealing the second opening, the difficulty arises that pressure equalization is no longer possible. The gas filling creates resistance to the flow of the glass solder, with the result that the wire pin is not always completely covered by glass solder after it has solidified.
Die Zahl der Frühausfälle ist mit der Qualität dieser zweiten Einschmelzung bei Lampen ohne Beschichtung direkt korreliert. Eine wesentliche Verbesserung zeigt sich bei Lampen mit beschichteten Drahtstiften, die zudem vertieft eingesetzt sind. Weil der Durchführungsbereich verkürzt ist, ist dessen Bedeckung mitThe number of early failures is directly correlated with the quality of this second melting in lamps without coating. A significant improvement is seen in lamps with coated wire pins, which are also inserted in a deeper position. Because the feedthrough area is shortened, its coverage with
Glaslot vollständiger. Der Anteil an Frühausfällen ist um 80°-& reduziert.Glass solder more complete. The proportion of early failures is reduced by 80°-&.
In Figur 3 ist ein weitgehend baugleiches zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei Elemente gleichartiger Konstruktion die gleichen Bezugsziffern tragen. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Durchführungsbereich 18, der mit Glaslot 20 abgedeckt ist, über die gesamte Länge der Öffnung 15. Das gesamte System Niobdrahtstift/Elektrodenschaft/ Wendel ist mit einer 2 &mgr;&pgr;&igr; dicken Schutzschicht 19 bedeckt. Als Beschichtungsmaterial eignet sich bei diesem Ausführungsbeispiel einzig Wolfram, weil die Temperaturbelastung in der Nähe der Elektrodenspitze sehr hoch ist und ein Abdampfen der Schutzschicht durch die extrem hohe Schmelztemperatur des Wolfram verhindert wird.Figure 3 shows a largely identical second embodiment, with elements of similar construction having the same reference numbers. In contrast to the first embodiment, the feedthrough area 18, which is covered with glass solder 20, extends over the entire length of the opening 15. The entire niobium wire pin/electrode shaft/coil system is covered with a 2 μιλ thick protective layer 19. Tungsten is the only suitable coating material for this embodiment, because the temperature load near the electrode tip is very high and evaporation of the protective layer is prevented by the extremely high melting temperature of the tungsten.
Lediglich an der Elektrodenspitze ist die Stirnfläche 21 frei von der Beschichtung. Dies geschieht durch nachträgliches Abätzen oder durch Abdecken der Spitze während des Beschichtungsvorganges. Dadurch wird sichergestellt, daß die Elektronenaustrittsarbeit für die aus thoriertem Wolfram bestehende Elektrode nicht erhöht wird.Only at the tip of the electrode is the front surface 21 free of coating. This is done by subsequent etching or by covering the tip during the coating process. This ensures that the electron work function for the electrode made of thoriated tungsten is not increased.
Hinsichtlich der Länge des Durchführungsbereichs ist das erste Ausführungsbeispiel für die Einschmelzung gleichermaßen geeignet, während das zweite bevorzugt für die Einschmelzung desjenigen verwendet werden kann, das vor dem Füllen des Entladungsgefäßes abgedichtet wird.With regard to the length of the leadthrough region, the first embodiment is equally suitable for sealing, while the second can preferably be used for sealing the region that is sealed before filling the discharge vessel.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel ist die Durchführung durch ein Niob-Rohr 22 realisiert, wie esIn a third embodiment, the passage is realized by a niobium tube 22, as
bereits von Natriumhochdrucklampen her bekannt ist. Gleiche Elemente tragen wieder die gleichen Bezugsziffern. Das Niobrohr 22 ist über seine gesamte Länge von einer Molybdänbeschichtung 23 mit 5 um Dicke überzogen. Das sich verjüngende entladungsseitige Ende 24 ragt in den Entladungsraum hinein und trägt an seiner Stirnfläche die unbeschichtete Elektrode 12. Der Durchführungsbereich 18 wird durch die gesamte Öffnung 15 des Stopfens gebildet, innerhalb dessen die Molybdänschicht 23 des Niobrohrs mit Glaslot 20 bedeckt ist. Das Füllen dieser Lampe erfolgt in an sich bekannter Weise entweder vor oder nach dem Einschmelzen beider Durchführungen, wobei im letzteren Fall dafür eine Öffnung im Rohr 22 ausgebildet ist. Das Problem des Druckausgleichs ist dann gegenstandslos.is already known from high-pressure sodium lamps. The same elements have the same reference numbers. The niobium tube 22 is covered over its entire length by a molybdenum coating 23 with a thickness of 5 µm. The tapered discharge-side end 24 projects into the discharge space and has the uncoated electrode 12 on its front face. The feedthrough area 18 is formed by the entire opening 15 of the stopper, within which the molybdenum layer 23 of the niobium tube is covered with glass solder 20. This lamp is filled in a manner known per se either before or after melting both feedthroughs, in the latter case an opening being formed in the tube 22 for this purpose. The problem of pressure equalization is then irrelevant.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere wäre auch denkbar, daß das Rohrende so schmal ist, daß die elektrische Zuleitung (Durchführung) ohne Stopfen in das Rohrende eingepaßt ist. Weiterhin kann für jedes der beiden Enden des Entladungsgefäßes ein anderes Einschmelzsystem verwendet werden, wobei insbes. eine Kombination der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele oder auch die Kombination eines erfindungsgemäßen Einschmelzsystems mit an sich bekannten Einschmelzsystemen möglich ist.The invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it would also be conceivable that the tube end is so narrow that the electrical supply line (feedthrough) is fitted into the tube end without a plug. Furthermore, a different melting system can be used for each of the two ends of the discharge vessel, whereby in particular a combination of the embodiments described here or the combination of a melting system according to the invention with known melting systems is possible.
Statt eines massiven Drahtstiftes kann auch ein Hohlstift mit etwa denselben Abmessungen benutzt werden. Der Hohlstift ist entladungsseitig verschlossen. Auf diese Weise können vorteilhaft die Vorzüge eines Niobrohres (Elastizität) und eines Drahtstiftes (verkürzter Durchführungsbereich) miteinander kombiniert werden.Instead of a solid wire pin, a hollow pin with approximately the same dimensions can be used. The hollow pin is closed on the discharge side. In this way, the advantages of a niobium tube (elasticity) and a wire pin (shortened feedthrough area) can be advantageously combined.
Im übrigen ist der Umfang der Schutzbeschichtung nicht an die Art und Einsetztiefe der Niob-Durchführung, wie sie in den Ausführungsbeispielen dargestellt ist, gebunden. Wesentlich ist, daß die Schutzbeschichtung zumindest den Duchführungsbereich umfaßt.Furthermore, the extent of the protective coating is not tied to the type and insertion depth of the niobium feedthrough, as shown in the examples. What is important is that the protective coating covers at least the feedthrough area.
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