EP0884763B1 - Molybdänfolieneinschmelzung in Glas und elektrische Lampe mit einer derartigen Molybdänfolieneinschmelzung - Google Patents

Molybdänfolieneinschmelzung in Glas und elektrische Lampe mit einer derartigen Molybdänfolieneinschmelzung Download PDF

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EP0884763B1
EP0884763B1 EP98109117A EP98109117A EP0884763B1 EP 0884763 B1 EP0884763 B1 EP 0884763B1 EP 98109117 A EP98109117 A EP 98109117A EP 98109117 A EP98109117 A EP 98109117A EP 0884763 B1 EP0884763 B1 EP 0884763B1
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EP
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molybdenum foil
molybdenum
foil
glass
side edges
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Lothar Vollmer
Dirk Grundmann
Joachim Öhmke
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • H01J9/32—Sealing leading-in conductors
    • H01J9/323—Sealing leading-in conductors into a discharge lamp or a gas-filled discharge device
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    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/36—Joining connectors to internal electrode system

Definitions

  • the invention relates to a molybdenum foil melting in glass and an electric lamp with such a molybdenum foil sealing according to the preambles of claims 1 and 4.
  • Molybdenum foil melts in glass are used for gastight electrical feedthroughs in quartz glass Lamp vessels of high pressure discharge lamps and Halogen bulbs needed. Quartz glass is used here to refer to glasses whose silicon dioxide content is at least 95 percent by weight is. Because the quartz glass of the lamp vessel is much smaller thermal expansion coefficient than that from the lamp vessel outstanding, usually made of molybdenum wire Power supplies used to supply the inside of the lamp vessel arranged illuminant serve with electrical energy, because it is not possible to have the power supply wires directly, that is, without auxiliary measures, in the quartz glass of the lamp vessel melt down gastight. When the lamp vessel is heated, for example, during lamp operation the power supply wires made of molybdenum are about ten times as strong expand like the surrounding quartz glass.
  • the resulting mechanical stresses would cause cracks in the quartz glass to lead.
  • sufficient Ductility can, however, despite the different thermal Expansion coefficients of quartz glass and molybdenum and the resulting mechanical stresses are gastight electrical current feedthrough for lamp vessels manufactured become.
  • the opposite Ends of the molybdenum foil usually each with a power supply wire welded from molybdenum and this so created The unit is then in the lamp vessel end to be closed positioned that one of the power supply wires into the interior of the lamp vessel protrudes while the other power supply wire protrudes from the lamp vessel.
  • the quartz glass the lamp vessel end is then melted and the lamp vessel end is, for example, by means of crimping jaws from the Molybdenum foil and the existing power supply unit tightly squeezed.
  • the molybdenum foil is then in the quartz glass of the lamp vessel end fully embedded.
  • In the area of the molybdenum foil is the one consisting of the power supply lines and the molybdenum foil
  • the lead-through is sealed gas-tight in the end of the lamp vessel.
  • the molybdenum foil melts therefore fulfill two different things Functions. First, they are used to produce one electrically conductive connection between the inside of the lamp vessel arranged bulbs with those from the lamp vessel outstanding power supplies and secondly ensure a gas-tight closure of the lamp vessel.
  • the molybdenum foils are usually cut off from a supply tape. You own hence a rectangular area defined by two side edges and two cut edges running perpendicular to the side edges is limited.
  • the surfaces of the molybdenum foils are common convex, which means that the thickness of the molybdenum foils increases from the middle of the film to the side edges.
  • molybdenum foil melts in glass known to avoid cracking in glass, molybdenum foils with Have sandblasted treatment of roughened surface.
  • the German patent DE 29 47 230 describes molybdenum foil melts for sealing lamp vessels that consist of at least 95% quartz glass. To reduce cracking in the glass, the molybdenum foils are with a Add yttrium oxide from 0.25 to 1 percent by weight.
  • British Patent GB 1,594,976 discloses a molybdenum foil seal in glass, in which the molybdenum foil has two opposite ends and has two side edges running perpendicular to it.
  • the molybdenum foil is convex arched, that is, the film thickness starts from the center of the film in the direction the side edges steadily.
  • One end of the molybdenum foil is wedge-shaped, to remove stresses in the meltdown. The wedge shape is by means of an etching process.
  • the danger a crack formation in the glass in the area of the molybdenum foil ends delimited by cut edges can be reduced.
  • an electric lamp with an improved sealing of the lamp vessels in the To provide area of electrical feedthroughs can be reduced.
  • a wedge-shaped end of the melted molybdenum foil through a rolled cutting edge limited.
  • burrs can be found in the Cut off the molybdenum foil from the supply tape at the cut edge, be made to disappear again, so that these originate from cutting No burrs or cracks in the area surrounding the molybdenum foil Can cause glass.
  • the wedge shape of the molybdenum foil end delimited by a cut edge can be produced by rolling this molybdenum foil end. Rolling will cut any burrs on the cutting edge of the molybdenum foil smoothed.
  • the at least one molybdenum foil of the molybdenum foil melt according to the invention is through two cut edges and two across the cut edges running side edges limited and has parallel to the cut edges a lanceolate cross-section. This gives it a convex surface, which reduces the mechanical stresses in the molybdenum foil sealing.
  • the molybdenum foil melt according to the invention can advantageously be for gas-tight sealing of electrical feedthroughs for lamp vessels use electric lamps.
  • FIG. 1 shows a pinch seal 1 for an existing quartz glass Lamp vessel 2 of an electric lamp with an electric one Power feedthrough, the molybdenum foil melting according to the invention having.
  • the electrical current feedthrough exists from a power supply wire protruding from the lamp vessel 3, from a gas-tight in the quartz glass of the pinch seal 1 melted molybdenum foil 4 and from one into the interior 5 of the lamp vessel 2 protruding electrode rod 6.
  • the power supply wire 3 and the electrode rod 6 are made also made of molybdenum and are both welded to the molybdenum foil 4.
  • the molybdenum foil 4 has a rectangular surface, the Edge of two opposite cutting edges 4b and of two in the longitudinal direction A-A, perpendicular to the cutting edges 4b extending side edges 4a is formed.
  • the cut edges 4b arise when the molybdenum foil 4 is cut off from a supply belt.
  • the surface of the molybdenum foil 4 is convex, that means that their thickness starts from the center of the film to the two Side edges 4a steadily decrease, so that the molybdenum foil 4th parallel to the cutting edges 4b a lancet-shaped cross section has (Fig. 4).
  • the ends 4c delimited by cut edges 4b Molybdenum foil 4 are tapered in a wedge shape.
  • a rectangular is used to produce the molybdenum foil melt Piece of molybdenum foil 4 from one arranged on a supply roll Molybdenum tape cut off.
  • This molybdenum tape is already there convex, that is, its thickness increases from from the middle of the band to its side edges. This points the molybdenum foil 4 also has the convex curvature. Burrs to the To eliminate cut edges 4b of the molybdenum foil 4, the foil ends 4c tapered in a wedge shape by rolling. The ends of the molybdenum foil 4 outside the wedge-shaped areas 4c with the power supply wire 3 or welded to the electrode rod 6, the likewise both consist of molybdenum.
  • the resulting assembly 3, 4, 6 is then in the lamp vessel end to be sealed gas-tight introduced.
  • the quartz glass 1 in the area of the lamp vessel end softened by heating and, for example pressed onto the molybdenum foil 4 by means of crimping jaws. After this Cooling of the quartz glass 1 forms that from the power supply wire 3, the electrode rod 6 and the molybdenum foils 4 existing Unit an electrical feedthrough for the lamp vessel 2, in the area of the molybdenum foil 4 gas-tight in the lamp vessel end has melted down.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Molybdänfolieneinschmelzung in Glas und eine elektrische Lampe mit einer derartigen Molybdänfolieneinschmelzung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4.
I. Technisches Gebiet
Molybdänfolieneinschmelzungen in Glas werden beispielsweise für gasdichte elektrische Stromdurchführungen bei aus Quarzglas bestehenden Lampengefäßen von Hochdruckentladungslampen und Halogenglühlampen benötigt. Mit Quarzglas werden hier Gläser bezeichnet, deren Siliziumdioxidanteil mindestens 95 Gewichtsprozent beträgt. Da das Quarzglas des Lampengefäßes einen wesentlich kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die aus dem Lampengefäß herausragenden, üblicherweise aus Molybdändraht gefertigten Stromzuführungen, die zur Versorgung des innerhalb des Lampengefäßes angeordneten Leuchtmittels mit elektrischer Energie dienen, besitzt, ist es nämlich nicht möglich, die Stromzuführungsdrähte direkt, das heißt, ohne Hilfsmaßnahmen, im Quarzglas des Lampengefäßes gasdicht einzuschmelzen. Bei einer Erwärmung des Lampengefäßes, beispielsweise während des Lampenbetriebes, würden sich die Stromzuführungsdrähte aus Molybdän ca. zehnmal so stark ausdehnen wie das sie umgebende Quarzglas. Die daraus resultierenden mechanischen Spannungen würden zu Rissen im Quarzglas führen. Mit Hilfe von ausreichend dünnen Molybdänfolien ausreichender Duktilität kann allerdings trotz der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Quarzglas und Molybdän und der daraus resultierenden mechanischen Spannungen eine gasdichte elektrische Stromdurchführung für Lampengefäße hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden die einander gegenüberliegenden Enden der Molybdänfolie üblicherweise jeweils mit einem Stromzuführungsdraht aus Molybdän verschweißt und diese so entstandene Baueinheit wird dann derart in dem zu verschließenden Lampengefäßende positioniert, daß einer der Stromzuführungsdrähte in den Innenraum des Lampengefäßes hineinragt, während der andere Stromzuführungsdraht aus dem Lampengefäß herausragt. Das Quarzglas des Lampengefäßendes wird dann geschmolzen und das Lampengefäßende wird beispielsweise mittels Quetschbacken über der aus der Molybdänfolie und den Stromzuführungen bestehenden Baueinheit dicht gequetscht. Die Molybdänfolie ist dann im Quarzglas des Lampengefäßendes vollständig eingebettet. Im Bereich der Molybdänfolie ist die aus den Stromzuführungen und der Molybdänfolie bestehende Stromdurchführung gasdicht im Lampengefäßende eingeschmolzen.
Die Molybdänfolieneinschmelzungen erfüllen hier also zwei unterschiedliche Funktionen. Sie dienen erstens zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem innerhalb des Lampengefäßes angeordneten Leuchtmittel mit den aus dem Lampengefäß herausragenden Stromzuführungen und gewährleisten zweitens einen gasdichten Verschluß des Lampengefäßes. Die Molybdänfolien werden üblicherweise von einem Vorratsband abgeschnitten. Sie besitzen daher eine rechteckige Fläche, die durch zwei Seitenkanten und zwei senkrecht zu den Seitenkanten verlaufende Schnittkanten begrenzt wird. Die Oberflächen der Molybdänfolien sind üblicherweise konvex gewölbt, das heißt, die Dicke der Molybdänfolien nimmt ausgehend von der Folienmitte zu den Seitenkanten hin stetig ab.
II. Stand der Technik
Aus der Patentschrift US 4,587,454 sind Molybdänfolieneinschmelzungen in Glas bekannt, die, zur Vermeidung von Rißbildung im Glas, Molybdänfolien mit durch Sandstrahlbehandlung aufgerauhter Oberfläche aufweisen. Die Molybdänfolien besitzen einen lanzettförmigen Querschnitt, das heißt, die Dicke der Folien nimmt, ausgehend von einem Maximalwert in der Folienmitte, in Richtung der beiden in Längsrichtung, quer zu den Folienschnittkanten verlaufenden Seitenkanten der Folie stetig ab.
Die deutsche Patentschrift DE 29 47 230 beschreibt Molybdänfolieneinschmelzungen zur Abdichtung von Lampengefäßen, die zu mindestens 95% aus Quarzglas bestehen. Zur Verringerung der Rißbildung im Glas sind die Molybdänfolien mit einem Yttriumoxidzusatz von 0,25 bis 1 Gewichtsprozent versehen.
Die britische Patentschrift GB 1 594 976 offenbart eine Molybdänfolieneinschmelzung in Glas, bei der die Molybdänfolie zwei einander gegenüberliegende Enden und zwei senkrecht dazu verlaufende Seitenkanten besitzt. Die Molybdänfolie ist konvex gewölbt, das heißt, die Foliendicke nimmt ausgehend von der Folienmitte in Richtung der Seitenkanten stetig ab. Ein Ende der Molybdänfolie ist keilförmig ausgebildet, um Spannungen in der Einschmelzung zu beseitigen. Die Keilform wird mittels eines Ätzverfahrens hergestellt.
Es hat sich gezeigt, daß durch die obengenannten, zum Stand der Technik gehörenden Maßnahmen eine Rißbildung im die Molybdänfolieneinschmelzung umgebenden Glas nicht immer zuverlässig verhindert werden kann. Insbesondere konnte festgestellt werden, daß an den durch Schnittkanten begrenzten Enden der Molybdänfolien häufig Risse im die Molybdänfolien umgebenden Glas auftraten.
III. Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Molybdänfolieneinschmelzung in Glas bereitzustellen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll die Gefahr einer Rißbildung im Glas im Bereich der durch Schnittkanten begrenzten Molybdänfolienenden vermindert werden. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Lampe mit einer verbesserten Abdichtung der Lampengefäße im Bereich der elektrischen Stromdurchführungen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1, 2 oder 3 gelöst.
Bei den erfindungsgemäßen Molybdänfolieneinschmelzungen in Glas ist das wenigstens eine keilförmige Ende der in Glas eingeschmolzenen Molybdänfolie durch eine gewalzte Schnittkante begrenzt. Durch diese Maßnahme können Grate, die sich beim Abschneiden der Molybdänfolie vom Vorratsband an der Schnittkante gebildet haben, wieder zum Verschwinden gebracht werden, so daß diese vom Schneiden herrührenden Grate keine Risse oder Sprünge in dem die Molybdänfolie umgebenden Glas hervorrufen können. Die Keilform des durch eine Schnittkante begrenzten Molybdänfolienendes läßt sich durch Walzen dieses Molybdänfolienendes erzeugen. Durch das Walzen werden eventuelle Schnittgrate an der Schnittkante der Molybdänfolie geglättet. Die mindestens eine Molybdänfolie der erfindungsgemäßen Molybdänfolieneinschmelzung ist durch zwei Schnittkanten und zwei quer zu den Schnittkanten verlaufende Seitenkanten begrenzt und besitzt parallel zu den Schnittkanten einen lanzettförmigen Querschnitt. Sie erhält dadurch eine konvex gewölbte Oberfläche, die die mechanischen Spannungen in der Molybdänfolieneinschmelzung verringert. Die erfindungsgemäße Molybdänfolieneinschmelzung läßt sich vorteilhafterweise zur gasdichten Abdichtung von elektrischen Stromdurchführungen für Lampengefäße elektrischer Lampen verwenden.
IV. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine Draufsicht auf eine Stromdurchführung eines Lampengefäßes mit einer erfindungsgemäßen Molybdänfolieneinschmelzung in schematischer Darstellung
Figur 2
eine Seitenansicht der Stromdurchführung des Lampengefäßes aus Figur 1 in schematischer Darstellung
Figur 3
einen Querschnitt durch die Stromdurchführung aus Figur 1 entlang der Längsachse A-A und senkrecht zur Folienebene in schematischer Darstellung
Figur 4
einen Querschnitt durch die Stromdurchführung aus Figur 1 entlang der Schnittlinie B-B und senkrecht zur Folienebene in schematischer Darstellung
Die Figur 1 zeigt eine Quetschdichtung 1 für ein aus Quarzglas bestehendes Lampengefäß 2 einer elektrischen Lampe mit einer elektrischen Stromdurchführung, die eine erfindungsgemäße Molybdänfolieneinschmelzung aufweist. Die elektrische Stromdurchführung besteht aus einem aus dem Lampengefäß herausragenden Stromzuführungsdraht 3, aus einer im Quarzglas der Quetschdichtung 1 gasdicht eingeschmolzenen Molybdänfolie 4 und aus einem in den Innenraum 5 des Lampengefäßes 2 hineinragenden Elektrodenstab 6. Der Stromzuführungsdraht 3 und der Elektrodenstab 6 bestehen ebenfalls aus Molybdän und sind beide mit der Molybdänfolie 4 verschweißt. Die Molybdänfolie 4 besitzt eine rechteckige Fläche, deren Rand von zwei einander gegenüberliegenden Schnittkanten 4b und von zwei in Längsrichtung A-A, senkrecht zu den Schnittkanten 4b verlaufenden Seitenkanten 4a gebildet wird. Die Schnittkanten 4b entstehen beim Abschneiden der Molybdänfolie 4 von einem Vorratsband. Die Oberfläche der Molybdänfolie 4 ist konvex gewölbt, das heißt, daß ihre Dicke ausgehend von der Folienmitte zu den beiden Seitenkanten 4a hin stetig abnimmt, so daß die Molybdänfolie 4 parallel zu den Schnittkanten 4b einen lanzettförmigen Querschnitt besitzt (Fig. 4). Die durch Schnittkanten 4b begrenzten Enden 4c der Molybdänfolie 4 sind keilförmig zugespitzt. Um die Keilform zu erzeugen, werden die Folienenden 4c vor dem Verschweißen der Molybdänfolie 4 mit dem Stromzuführungsdraht 3 und dem Elektrodenstab 6 gewalzt. Die Schweißpunkte 7 zwischen Elektrodenstab 6 und Molybdänfolie 4 bzw. zwischen Stromzuführungsdraht 3 und Molybdänfolie 4 befinden sich außerhalb der keilförmigen Folienenden 4c. Die Darstellungen der Figuren 1 bis 4 sind nicht maßstabsgetreu, sondern nur schematisch. Die Dicke der Molybdänfolie 4 beträgt in der Folienmitte ungefähr 20 µm. Die Durchmesser von Stromzuführungsdraht 3 und Elektrodenstab 6 sind um mehr als zwanzigmal größer als die Foliendicke.
Zur Herstellung der Molybdänfolieneinschmelzung wird ein rechtekkiges Stück Molybdänfolie 4 von einem auf einer Vorratsrolle angeordneten Molybdänband abgeschnitten. Dieses Molybdänband ist bereits konvex gewölbt, das heißt, seine Dicke nimmt ausgehend von der Bandmitte zu seinen Seitenrändern stetig ab. Dadurch weist auch die Molybdänfolie 4 die konvexe Wölbung auf. Um Grate an den Schnittkanten 4b der Molybdänfolie 4 zu beseitigen, werden die Folienenden 4c durch Walzen keilförmig zugespitzt. Die Enden der Molybdänfolie 4 außerhalb der keilförmigen Bereiche 4c mit dem Stromzuführungsdraht 3 bzw. mit dem Elektrodenstab 6 verschweißt, die ebenfalls beide aus Molybdän bestehen. Die so entstandene Baueinheit 3, 4, 6 wird dann in das gasdicht zu verschließende Lampengefäßende eingeführt. Anschließend wird das Quarzglas 1 im Bereich des Lampengefäßendes durch Erhitzen erweicht und beispielsweise mittels Quetschbacken an die Molybdänfolie 4 angedrückt. Nach dem Erkalten des Quarzglases 1 bildet die aus dem Stromzuführungsdraht 3, dem Elektrodenstab 6 und der Molybdänfolien 4 bestehende Baueinheit eine elektrische Stromdurchführung für das Lampengefäß 2, die im Bereich der Molybdänfolie 4 gasdicht in dem Lampengefäßende eingeschmolzen ist.

Claims (3)

  1. Molybdänfolieneinschmelzung in Glas, wobei die Molybdänfolieneinschmelzung folgende Merkmale aufweist,
    mindestens eine Molybdänfolie (4), die zwei einander gegenüberliegende Enden (4c) und zwei senkrecht zu den Enden verlaufende Seitenkanten (4a) besitzt, wobei die Dicke der Molybdänfolie (4) ausgehend von einem Maximalwert in der Folienmitte zu den beiden Seitenkanten (4a) stetig abnimmt, so dass die Molybdänfolie (4) eine konvexe Wölbung aufweist, und mindestens ein Ende (4c) der Molybdänfolie (4) keilförmig ausgebildet ist,
    einen Glaskörper (1), dessen Glas zu mindestens 95 Gewichtsprozent aus Siliziumdioxid besteht, und in dem die mindestens eine Molybdänfolie (4) gasdicht eingeschmolzen ist,
    einen oder mehrere metallische Stäbe (6) oder Drähte (3), die mit der mindestens einen Molybdänfolie (4) verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine keilförmige Ende (4c) als gewalzte Schnittkante (4b) ausgebildet ist.
  2. Elektrische Lampe mit einem oder mehreren Lampengefäßen aus Glas, einem in einem Lampengefäß eingeschlossenem Leuchtmittel und elektrischen Stromdurchführungen, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Molybdänfolieneinschmelzungen gemäß Anspruch 1.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Molybdänfolieneinschmelzung in Glas, das zu mindestens 95 Gewichtsprozent aus Siliziumdioxid besteht, wobei zum Einschmelzen eine konvex gewölbte Molybdänfolie (4) bereitgestellt wird, die zwei einander gegenüberliegende Enden (4c) und zwei senkrecht zu den Enden verlaufende Seitenkanten (4a) besitzt und deren Dicke ausgehend von einem Maximalwert in der Polienmitte zu den beiden Seitenkanten (4a) stetig abnimmt, und mindestens ein Ende (4c) der Molybdänfolie (4) keilförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilform des mindestens einen Endes (4c) durch Abschneiden der Molybdänfolie (4) von einem Molybdänband und anschließendes Walzen der das mindestens eine Ende (4c) begrenzenden Schnittkante (4b) hergestellt wird.
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