EP0264764A2 - Sealing for a high-pressure lamp - Google Patents

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EP0264764A2
EP0264764A2 EP87114875A EP87114875A EP0264764A2 EP 0264764 A2 EP0264764 A2 EP 0264764A2 EP 87114875 A EP87114875 A EP 87114875A EP 87114875 A EP87114875 A EP 87114875A EP 0264764 A2 EP0264764 A2 EP 0264764A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing washer
washer
power supply
melting
discharge space
Prior art date
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Withdrawn
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EP87114875A
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EP0264764A3 (en
Inventor
Horst Dr. Lange
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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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

Definitions

  • niobium instead of the current leads made of tungsten, those made of niobium are therefore used, whose thermal expansion coefficient corresponds approximately to that of aluminum oxide ceramics and in which the destruction of the melt does not occur.
  • the niobium again has the disadvantage that it is attacked by the aggressive fillers of the metal halides and the presence of this metal within the discharge space must therefore be avoided.
  • EP 0 074 188 B1 discloses, inter alia, a fusing for high-pressure sodium lamps in which the discharge vessel is made of aluminum oxide ceramic and in which a current lead made of niobium is guided gas-tight through the end closure, to which a tungsten current lead carrying the electrode is welded within the discharge space .
  • This publication also suggests melts with end closures made of cermet, which were further developed in the later EP 0 074 720 B1, the area of application here also extending to high-pressure lamps with a metal halide filling Power supply from niobium in the discharge space.
  • the invention specified in claim 1 has for its object to provide a melt for a discharge vessel made of alumina ceramic, which is also suitable for high pressure metal halide lamps.
  • the discharge vessel can be used for high-pressure sodium lamps and in particular also for high-pressure metal halide lamps.
  • the discharge vessel which can withstand high temperatures, enables the complete evaporation of all optically active filling substances, as a result of which the color rendering properties are improved compared to the lamps according to the prior art.
  • the niobium sealing washer which is embedded in the melt between the inner pane and the outer pane made of aluminum oxide ceramic, ensures a high level of stress-free and thus tightness even at elevated operating temperatures. This also has a positive effect on the lamp life.
  • the tube surrounding the inner power supply prevents leaks from occurring in the inner area of the melt, the play compensating for the different coefficients of thermal expansion.
  • the only figure shows a basic representation of a Melting for a high pressure metal halide or high pressure sodium discharge lamp, in which the discharge vessel 1 consists of a tubular body 2 and the end closure. To simplify the illustration, only one end of the discharge vessel 1 is shown.
  • the end closure consists of an outer pane 3 and an inner pane 4 of the same size, which are embedded close to one another in the end of the tubular body 2.
  • the tubular body 2 has a shoulder 5 which, with its depth extending into this tubular body 2, corresponds approximately to the thickness of the two disks 3, 4 taken together.
  • the tubular body 2 and the outer pane 3 and the inner pane 4 each consist of aluminum oxide ceramic.
  • a sealing washer 6 made of niobium is embedded, the diameter of which is smaller than the diameter of the two washers 3, 4.
  • the coefficient of thermal expansion of niobium is known to be close to that of aluminum oxide ceramics, so that the thermal stresses that occur during lamp operation are negligible.
  • the outer current supply 7 made of niobium facing the outer disc 3 and on the other hand the inner current supply 8 facing the inner disc 4 made of tungsten are fastened.
  • Extending between the sealing disk 6 and the electrode 9 is a tube 8a made of aluminum oxide ceramic which surrounds the inner power supply 8 with a certain clearance.
  • the game is dependent on the different diameters used for the internal power supply and has the purpose of compensating for the different thermal expansion coefficients when the lamp is in operation.
  • the disks 3, 4 are each provided with a concentric opening, through which the respective associated current feeds guide 7, 8 is guided.
  • the power supply lines 7, 8 are fastened to the sealing disk 6, for example, by means of an electrically conductive welded connection.
  • a helical electrode 9 made of tungsten is fastened to the end of the internal current supply 8 located within the discharge space.
  • the entire end closure of the discharge vessel 1 is sealed gas-tight by means of a metal halide-resistant glass solder 10, which fills the capillary spaces between the individual parts to be sealed, the end of the tube 8a also being sealed with the sealing washer 6 and the inner washer 4.

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die gasdichte Einschmelzung eines Entladungsgefäßes (1) aus Aluminiumoxidkeramik besteht aus der Außenscheibe (3) und der etwa gleich großen Innenscheibe (4), die in den rohrförmigen Körper (2) stirnseitig eine Ebene bildend eingelassen sind. Zwischen diesen Scheiben (3, 4) aus Aluminiumoxidkeramik ist eine Dichtungsscheibe (6) kleineren Durchmessers aus Niob eingebettet, an der eine in den Entladungsraum ragende, an ihrem Ende eine Elektrode (9) tragende Innenstromzuführung (8) aus Wolfram und eine nach außen geführte Außenstromzuführung (7) befestigt ist. Zwischen der Dichtungsscheibe (6) und der Elektrode (9) erstreckt sich ein Rohr (8a), das die innere Stromzuführung (8) mit Spiel umgibt. Die gasdichte Verschmelzung des Endverschlusses erfolgt mittels eines metallhalogenidresistenten Glaslots (10). Eine derartige Einschmelzung ist für Natriumhochdruck- und insbesondere auch für farbverbesserte Metallhalogenidhochdrucklampen geeignet.The gas-tight melting of a discharge vessel (1) made of aluminum oxide ceramic consists of the outer pane (3) and the approximately equal-sized inner pane (4), which are embedded in the tubular body (2) forming a plane on the end face. Between these disks (3, 4) made of aluminum oxide ceramic, a sealing disk (6) of smaller diameter made of niobium is embedded, on which an internal current supply (8) made of tungsten, which projects into the discharge space and has an electrode (9) at its end, and an outside one External power supply (7) is attached. A tube (8a) extends between the sealing washer (6) and the electrode (9) and surrounds the inner power supply (8) with play. The gas-tight fusion of the end closure takes place by means of a metal halide-resistant glass solder (10). Such a melting is suitable for high-pressure sodium lamps and in particular also for color-improved high-pressure metal halide lamps.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Im Gegensatz zu Natriumhochdrucklampen sind bei Metallhalogenidhochdrucklampen aufgrund ungenügend hoher Temperaturen und infolgedessen des nicht ausreichend hohen Dampfdruckes nicht alle optisch aktiven Füllsubstanzen verdampfbar, so daß ein bestimmter Anteil als Kondensat im Entladungsgefäß verbleibt und nicht an der Entladung teilnimmt. Des weiteren bildet das Quarzglas, das einer Temperatur von nur wenig oberhalb ca. 1000 °C standhält und aus dem die Entladungsgefäße von Metallhalogenidhoch­drucklampen in der Regel hergestellt sind, die natürliche Obergrenze, auf die dieses erwärmt werden darf. Darüber hinaus ist bekannt, daß das Quarzglas der Entladungsgefäße bei Metallhalogenidhochdruck­lampen von den aggressiven Füllsubstanzen angegriffen wird und durch Rekristallisation versprödet. Hierdurch wird die Lebensdauer der Lampe negativ beeinflußt.In contrast to high-pressure sodium lamps, not all optically active filling substances can be evaporated in high-pressure metal halide lamps due to insufficiently high temperatures and, as a result, the insufficiently high vapor pressure, so that a certain proportion remains as condensate in the discharge vessel and does not participate in the discharge. Furthermore, the quartz glass, which withstands a temperature of only a little above approx. 1000 ° C and from which the discharge vessels of high-pressure metal halide lamps are usually made, forms the natural upper limit to which it can be heated. In addition, it is known that the quartz glass of the discharge vessels in metal halide high-pressure lamps is attacked by the aggressive filling substances and becomes brittle through recrystallization. This has a negative effect on the life of the lamp.

Als Abhilfe wurde bereits vorgeschlagen, für das Entladungsgefäß von Metallhalogenidhochdrucklampen z.B. Aluminiumoxidkeramik zu verwenden, die aus der Technologie der Natriumhochdrucklampen schon seit langem bekannt ist. Dieses Material hält einer Temperatur bis zu ca. 1300 °C stand und wird von den aggressiven Füllsubstanzen nicht angegriffen. Aller­dings treten hier neue Schwierigkeiten bei der Her­stellung der gasdichten Einschmelzung auf. Wolfram, aus dem die Stromzuführungen üblicherweise herge­stellt sind, weist einen höheren Wärmeausdehnungs­koeffizienten auf als die Aluminiumoxidkeramik des Entladungsgefäßes. Bei den auftretenden hohen Tempe­raturen würde eine Stromzuführung aus Wolfram die Einschmelzung des Entladungsgefäßes aus Aluminium­oxidkeramik zerstören. Anstelle der Stromzuführungen aus Wolfram werden deshalb solche aus Niob verwendet, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient etwa dem von Aluminiumoxidkeramik entspricht und bei dem die Zer­störung der Einschmelzung nicht auftritt. Allerdings hat das Niob wiederum den Nachteil, daß es von den aggressiven Füllsubstanzen der Metallhalogenide angegriffen wird und somit die Anwesenheit dieses Metalls innerhalb des Entladungsraumes zu vermeiden ist.As a remedy, it has already been proposed to use, for example, aluminum oxide ceramic for the discharge vessel of high pressure metal halide lamps, which has long been known from the technology of high pressure sodium lamps. This material withstands a temperature of up to approx. 1300 ° C and is not attacked by the aggressive filling substances. However, new difficulties arise in the production of the gas-tight seal. Tungsten, from which the power supplies are usually made has a higher coefficient of thermal expansion than the aluminum oxide ceramic of the discharge vessel. At the high temperatures that occur, a current supply made of tungsten would destroy the melting of the discharge vessel made of aluminum oxide ceramic. Instead of the current leads made of tungsten, those made of niobium are therefore used, whose thermal expansion coefficient corresponds approximately to that of aluminum oxide ceramics and in which the destruction of the melt does not occur. However, the niobium again has the disadvantage that it is attacked by the aggressive fillers of the metal halides and the presence of this metal within the discharge space must therefore be avoided.

Stand der TechnikState of the art

Aus der EP 0 074 188 B1 ist u.a. eine Einschmelzung für Natriumhochdrucklampen bekannt, bei der das Ent­ladungsgefäß aus Aluminiumoxidkeramik besteht und bei der durch den Endverschluß eine Stromzuführung aus Niob gasdicht geführt ist, an der innerhalb des Ent­ladungsraumes eine die Elektrode tragende Stromzu­führung aus Wolfram angeschweißt ist. In dieser Druck­schrift werden auch Einschmelzungen mit Endver­schlüssen aus Cermet vorgeschlagen, die in der späteren EP 0 074 720 B1 noch weiterentwickelt wurden, wobei der Anwendungsbereich sich hier auch auf Hoch­drucklampen mit Metallhalogenidfüllung erstreckt Nachteilig bei der bekannten Einschmelzung ist jedoch noch immer die Anwesenheit eines Teils der Stromzu­führung aus Niob im Entladungsraum.EP 0 074 188 B1 discloses, inter alia, a fusing for high-pressure sodium lamps in which the discharge vessel is made of aluminum oxide ceramic and in which a current lead made of niobium is guided gas-tight through the end closure, to which a tungsten current lead carrying the electrode is welded within the discharge space . This publication also suggests melts with end closures made of cermet, which were further developed in the later EP 0 074 720 B1, the area of application here also extending to high-pressure lamps with a metal halide filling Power supply from niobium in the discharge space.

Aufgabetask

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einschmelzung für ein Entla­dungsgefäß aus Aluminiumoxidkeramik zu schaffen, die auch für Metallhalogenidhochdrucklampen geeignet ist.The invention specified in claim 1 has for its object to provide a melt for a discharge vessel made of alumina ceramic, which is also suitable for high pressure metal halide lamps.

Vorteileadvantages

Mit einer Einschmelzung nach der Erfindung wird das Entladungsgefäß für Natriumhochdruck- und insbesondere auch für Metallhalogenidhochdrucklampen verwendbar. Innerhalb des Entladungsraumes ist kein Niob vor­handen, das durch die aggressiven Metallhalogenid­füllungsbestandteile angegriffen werden könnte. Hier­durch wird die Lebensdauer der Lampe erhöht. Das temperaturmäßig hoch belastbare Entladungsgefäß ermöglicht die vollständige Verdampfung sämtlicher optisch aktiver Füllsubstanzen, wodurch die Farb­wiedergabeeigenschaften gegenüber den Lampen nach dem Stand der Technik verbessert werden. Die in der Ein­schmelzung zwischen der Innenscheibe und der Außen­scheibne aus Aluminiumoxidkeramik eingebettete Dich­tungsscheibe aus Niob sichert eine hohe Spannungs­freiheit und damit Dichtheit auch bei der erhöhten Betriebstemperatur. Die Lampenlebensdauer wird hier­durch zusätzlich positiv beeinflußt. Das die innere Stromzuführung umgebende Rohr verhindert die Ent­stehung von Undichtigkeiten im inneren Bereich der Einschmelzung, wobei das Spiel die Unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten ausgleicht.With a meltdown according to the invention, the discharge vessel can be used for high-pressure sodium lamps and in particular also for high-pressure metal halide lamps. There is no niobium inside the discharge space that could be attacked by the aggressive metal halide filling components. This increases the lamp life. The discharge vessel, which can withstand high temperatures, enables the complete evaporation of all optically active filling substances, as a result of which the color rendering properties are improved compared to the lamps according to the prior art. The niobium sealing washer, which is embedded in the melt between the inner pane and the outer pane made of aluminum oxide ceramic, ensures a high level of stress-free and thus tightness even at elevated operating temperatures. This also has a positive effect on the lamp life. The tube surrounding the inner power supply prevents leaks from occurring in the inner area of the melt, the play compensating for the different coefficients of thermal expansion.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schema­tischen Zeichnung näher erläutert.The invention is explained below with reference to a schematic drawing.

Die einzige Figur zeigt eine Prinzipdarstellung einer Einschmelzung für eine Metallhalogenidhochdruck- oder Natriumhochdruckentladungslampe, bei der das Entla­dungsgefäß 1 aus einem rohrförmigen Körper 2 und dem Endverschluß besteht. Zur Vereinfachung der Darstel­lung ist nur ein Ende des Entladungsgefäßes 1 dar­gestellt. Der Endverschluß besteht aus einer Außen­scheibe 3 und einer gleich größen Innenscheibe 4, die dicht aufeinanderliegend in das Ende des rohrförmigen Körpers 2 eingelassen sind. Der rohrförmige Körper 2 weist hierfür einen Absatz 5 auf, der mit seiner in diesen rohrförmigen Körper 2 hineinreichenden Tiefe etwa der Dicke der beiden Scheiben 3, 4 zusammenge­nommen entspricht. Der rohrförmige Körper 2 sowie die Außenscheibe 3 und die Innenscheibe 4 bestehen jeweils aus Aluminiumoxidkeramik. Zwischen der Außenscheibe 3 und der Innenscheibe 4 ist eine Dichtungsscheibe 6 aus Niob eingebettet, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der beiden Scheiben 3, 4 ist. Der Wärme­ausdehnungskoeffizient des Niob liegt bekanntlich nahe dem von Aluminiumoxidkeramik, so daß die auftretenden Wärmespannungen während des Lampenbetriebes vernach­lässigbar sind. An die Dichtungsscheibe 6 ist einerseits die der Außenscheibe 3 zugewandte Außen­stromzuführung 7 aus Niob und andererseits die der Innenscheibe 4 zugewandte Innenstromzuführung 8 aus Wolfram befestigt. Zwischen der Dichtungsscheibe 6 und der Elektrode 9 erstreckt sich ein die innere Stromzu­führung 8 mit einem bestimmten Spiel umgebendes Rohr 8a aus Aluminiumoxidkeramik. Das Spiel ist abhängig von den unterschiedlich verwendeten Durchmessern der inneren Stromzuführung und hat den Zweck, die unter­schiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten beim Betrieb der Lampe auszugleichen. Die Scheiben 3, 4 sind hierfür jeweils mit einer konzentrischen Öffnung versehen, durch die die jeweils zugehörige Stromzu­ führung 7, 8 geführt ist. Die Befestigung der Strom­zuführungen 7, 8 an der Dichtungsscheibe 6 erfolgt zum Beispiel mittels einer elektrisch-leitenden Schweiß­verbindung. An dem innerhalb des Entladungsraums befindlichen Ende der Innenstromzuführung 8 ist eine Wendelelektrode 9 aus Wolfram befestigt. Der gesamte Endverschluß des Entladungsgefäßes 1 ist mittels eines metallhalogenidresistenten Glaslots 10 gasdicht verschlossen, das die Kapillarräume zwischen den einzelnen abzudichtenden Teilen ausfüllt, wobei auch das Ende des Rohres 8a mit der Dichtungsscheibe 6 und der Innenscheibe 4 abgedichtet wird.The only figure shows a basic representation of a Melting for a high pressure metal halide or high pressure sodium discharge lamp, in which the discharge vessel 1 consists of a tubular body 2 and the end closure. To simplify the illustration, only one end of the discharge vessel 1 is shown. The end closure consists of an outer pane 3 and an inner pane 4 of the same size, which are embedded close to one another in the end of the tubular body 2. For this purpose, the tubular body 2 has a shoulder 5 which, with its depth extending into this tubular body 2, corresponds approximately to the thickness of the two disks 3, 4 taken together. The tubular body 2 and the outer pane 3 and the inner pane 4 each consist of aluminum oxide ceramic. Between the outer pane 3 and the inner pane 4, a sealing washer 6 made of niobium is embedded, the diameter of which is smaller than the diameter of the two washers 3, 4. The coefficient of thermal expansion of niobium is known to be close to that of aluminum oxide ceramics, so that the thermal stresses that occur during lamp operation are negligible. On the one hand, the outer current supply 7 made of niobium facing the outer disc 3 and on the other hand the inner current supply 8 facing the inner disc 4 made of tungsten are fastened. Extending between the sealing disk 6 and the electrode 9 is a tube 8a made of aluminum oxide ceramic which surrounds the inner power supply 8 with a certain clearance. The game is dependent on the different diameters used for the internal power supply and has the purpose of compensating for the different thermal expansion coefficients when the lamp is in operation. For this purpose, the disks 3, 4 are each provided with a concentric opening, through which the respective associated current feeds guide 7, 8 is guided. The power supply lines 7, 8 are fastened to the sealing disk 6, for example, by means of an electrically conductive welded connection. A helical electrode 9 made of tungsten is fastened to the end of the internal current supply 8 located within the discharge space. The entire end closure of the discharge vessel 1 is sealed gas-tight by means of a metal halide-resistant glass solder 10, which fills the capillary spaces between the individual parts to be sealed, the end of the tube 8a also being sealed with the sealing washer 6 and the inner washer 4.

In der Figur ist nur ein Ende einer Einschmelzung eines Entladungsgefäßes für eine Hochdruckentladungs­lampe dargestellt. Das andere Ende kann auf die gleiche oder eine ähnliche, dem Wesen der Erfindung entsprechende Art eingeschmolzen sein.In the figure, only one end of the melting of a discharge vessel for a high-pressure discharge lamp is shown. The other end can be melted down in the same or a similar manner, corresponding to the essence of the invention.

Claims (6)

1. Einschmelzung für eine Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (1) aus Aluminiumoxidkeramik, das einen rohrförmigen Körper (2) aufweist, der an seinen Enden mit Endverschlüssen (3, 4) abgedichtet ist, durch die Stromzuführungen (7, 8) geführt sind, die aus einer dem Entladungsraum abgewandten Außen­stromzuführung (7) aus Niob und einer dem Entladungs­raum zugewandten Innenstromzuführung (8) aus Wolfram bestehen und die Innenstromzuführung (8) an ihrem im Entladungsraum angeordneten Ende als Elektrode (9) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die End­verschlüsse jeweils aus einer Außenscheibe (3) und einer Innenscheibe (4) bestehen, zwischen denen eine Dichtungsscheibe (6) aus Niob eingebettet ist, wobei die Außenstromzuführung (7) und die Innenstromzu­führung (8) an gegenüberliegenden Planflächen der Dichtungsscheibe (6) befestigt sind.1. Melting for a high-pressure discharge lamp with a discharge vessel (1) made of alumina ceramic, which has a tubular body (2) which is sealed at its ends with end closures (3, 4) through which the current leads (7, 8) are guided consist of an external current supply (7) facing away from the discharge space made of niobium and an internal current supply (8) facing the discharge space made of tungsten and the internal current supply (8) is designed as an electrode (9) at its end arranged in the discharge space, characterized in that the end closures in each case consist of an outer washer (3) and an inner washer (4), between which a sealing washer (6) made of niobium is embedded, the external power supply (7) and the internal power supply (8) being attached to opposite flat surfaces of the sealing washer (6). 2. Einschmelzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Außenscheibe (3) und die Innenscheibe (4) den gleichen Durchmesser und die gleiche Dicke auf­weisen.2. Melting according to claim 1, characterized in that the outer disc (3) and the inner disc (4) have the same diameter and the same thickness. 3. Einschmelzung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Dichtungsscheibe (6) einen kleineren Durchmesser aufweist als die Außenscheibe (3) und die Innenscheibe (4).3. Melting according to claim 1 and 2, characterized in that the sealing washer (6) has a smaller diameter than the outer washer (3) and the inner washer (4). 4. Einschmelzung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß die einander zugewandten Plan­ flächen der Außenscheibe (3) und der Innenscheibe (4) mit jeweils einer konzentrischen Ausnehmung versehen sind, deren Durchmesser an den Durchmesser der Dich­tungsscheibe (6) angepaßt ist und deren Tiefe etwa der halben Dicke der Dichtungsscheibe (6) entspricht.4. Melting according to claim 1 to 3, characterized in that the mutually facing plan surfaces of the outer pane (3) and the inner pane (4) are each provided with a concentric recess, the diameter of which is adapted to the diameter of the sealing washer (6) and the depth of which corresponds to approximately half the thickness of the sealing washer (6). 5. Einschmelzung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die dem Entladungsraum abgewandte Planfläche der Außenscheibe (3) mit der Stirnfläche des rohrförmigen Körpers (2) eine Ebene bildet.5. Fusing according to claim 1 to 4, characterized in that the flat surface facing away from the discharge space of the outer pane (3) forms a plane with the end face of the tubular body (2). 6. Einschmelzung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Innenstromzuführung (8) zwischen der Dichtungsscheibe (6) und der Elektrode (9) von einem Rohr (8a) mit Spiel umgeben ist.6. Melting according to claim 1 to 5, characterized in that the internal power supply (8) between the sealing washer (6) and the electrode (9) is surrounded by a tube (8a) with play.
EP87114875A 1986-10-23 1987-10-12 Sealing for a high-pressure lamp Withdrawn EP0264764A3 (en)

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