EP0887840A2 - Metal halide lamp with ceramic discharge vessel - Google Patents
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- EP0887840A2 EP0887840A2 EP98110523A EP98110523A EP0887840A2 EP 0887840 A2 EP0887840 A2 EP 0887840A2 EP 98110523 A EP98110523 A EP 98110523A EP 98110523 A EP98110523 A EP 98110523A EP 0887840 A2 EP0887840 A2 EP 0887840A2
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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
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- H01J61/827—Metal halide arc lamps
Definitions
- This registration is closely related to the following registrations: internal Case number 97P5541, 97P5542, 97-1-001, 93-1-480.
- the invention is based on a metal halide lamp with a ceramic Discharge vessel according to the preamble of claim 1. It is especially lamps whose operating temperature is relatively high, and is on the order of up to 1000 ° C.
- a major problem with such lamps is permanent sealing the implementation in the ceramic discharge vessel by means of a ceramic Stuffing.
- As a material for the stopper is therefore also proposed cermet, a composite material made of ceramic and metal (U.S. Patent 5,404,078 and U.S. Patent 5,592,049).
- a metal halide lamp with a ceramic lamp is already known from US Pat. No. 4,602,956 Discharge vessel known, in which the electrode in a passage, which is designed as a disc made of electrically conductive cermet, sintered is.
- the implementation is also of an annular plug surrounded by cermet, the one with the ceramic discharge vessel Alumina is connected by means of glass solder.
- the glass solder is however through the aggressive filling components (especially halogens) corrodes. For these reasons, the lifespan is rather short.
- Disadvantage of this Arrangement is further that the embedding of the electrode in the cermet feedthrough to tensions and finally to cracks and cracks in the Cermet can lead. Due to the large diameter of the disc-like The discharge arc can also carry out, which is electrically conductive hit back slightly to carry out what for quick Darkness leads.
- EP-A 587 238 describes a metal halide lamp with a ceramic discharge vessel described that an extremely elongated capillary tube Aluminum oxide as the inner part of the plug, in which a glass solder is used pin-like metallic feedthrough at the outer end (melting area) is attached. It is crucial that the melting area is at a sufficiently low temperature.
- the implementation pin can consist of two parts, one of which faces the discharge Part made of electrically conductive cermet containing carbide, silicide or nitride, can be made. This sealing technique creates a large overall length of the discharge vessel. It is very complex to manufacture and based also on the corrosion-prone glass solder.
- the sealing area should be vacuum-tight and resistant to high temperatures and not susceptible to corrosion.
- the stopper is at at least one end of the discharge vessel from at least four axially layered layers from a cermet, consisting of aluminum oxide and metal (tungsten or molybdenum).
- the metal content decreases towards the outside (i.e. with increasing distance from discharge) to.
- Cermet is here for the sake of simplicity also an innermost or outermost layer made of pure aluminum oxide or to understand pure metal.
- the outermost layer of the plug has such a high metal content, that it allows a weldability of this layer with the implementation.
- an electrical conductivity of this layer is of at least 5 m ⁇ required. This corresponds to a proportion of the metal from at least 50% by volume.
- Metal content of the outermost layer can be raised. From a total number of six layers, the outermost layer can be made of pure metal, since the relative expansion differences are then kept sufficiently small can be.
- the bushing is vacuum-tight by welding connected. This is from the other layers lying further inside Passage through a capillary gap (a few microns wide) spaced.
- the advantage of sealing the discharge vessel by welding lies in the high corrosion resistance, high temperature resistance and high Strength of such a weld.
- a pin or tube that is electrically conductive can be used as a feedthrough will.
- the material of the implementation should, at least what the thermal expansion coefficient concerns, as good as possible to the outermost Layer of the plug, especially adapted to its composition be. Ideally, it matches her, but there are deviations possible.
- the outermost layer and also the feedthrough are made of pure metal.
- both can be made from weldable cermet with a metal content of at least 50% by volume.
- the innermost layer of the stopper is with the end of the discharge vessel connected without glass solder. In general, this is done by direct sintering.
- a key advantage of the present invention is that in the case of similarity for the outermost layer of the plug and for the implementation used material is guaranteed that no significant thermal Expansion differences occur.
- the seal is particularly durable, because a strong and permanent connection is achieved by welding is in this regard the technique of sintering or melting is superior.
- small differences in elongation lead to pure Metals such as molybdenum and tungsten and those highly enriched with metal Cermets do not crack as quickly because of tension due to elasticity of the metal are more easily mined.
- for the innermost Layer of the stopper can be selected a material that that of the discharge vessel resembles, so that the seal is permanent in this area.
- the leadthrough can be a pin made of high temperature resistant metal, in particular tungsten or molybdenum, or from a cermet, which is made of a mixture of aluminum oxide and tungsten or molybdenum.
- the bushing is made of a pipe high temperature resistant metal.
- This shape is for high watt lamps (typically 250 to 400 W) is particularly advantageous.
- the use of a Pipe as implementation has the advantage that even larger holes in Plugs for the passage of large electrodes for high-watt lamps are sealed without too much heat loss for the electrode can be. If you have an electrode system consisting of tubular feedthrough and electrode, used and this provisionally already together with the stopper in the end of the discharge vessel sinters, the tubular opening can be independent of the electrode size to get voted. In this case, this opening is only after the Filling closed with a filler pen, filling pen, tube and cermet in can be welded in one step. On a separate filling hole in the Plugging, as was often necessary in the past, can therefore be dispensed with entirely.
- the present invention is a metal halide lamp with ceramic discharge tube (made of aluminum oxide), which is usually surrounded by an outer bulb.
- the discharge vessel has two ends which are closed with sealing means. These are usually one- or multi-part plugs. At least with one The following construction is realized at the end of the discharge vessel.
- a central bore of the sealant is an electrically conductive feedthrough passed vacuum-tight, on which an electrode with a Shaft is attached, which protrudes into the interior of the discharge vessel.
- the Implementation is a component made of a metal or a cermet, the Metal content is so high that it is weldable like a metal, the Carried out by means of a welded joint, i.e. without glass solder, in the stopper is attached. In addition, the stopper itself is without glass solder in the discharge vessel attached. This is usually done by direct sintering.
- the ceramic part of the cermet consists of aluminum oxide, the metallic Part made from tungsten, molybdenum or rhenium.
- the basic structure of suitable materials for cermets is known per se, see for example the prior art mentioned at the beginning or the documents EP-A 528 428 and EP-A 609 477.
- the material of the suitable according to the invention However, the cermet component must be both weldable and electrically conductive be.
- a concrete example is a cermet with a share of 50 vol.% Molybdenum, remainder aluminum oxide. Other examples of this can be found in the parallel applications mentioned at the beginning.
- the implementation is a Pen made of electrically conductive cermet
- the shaft of the electrode on the End face of the pin is butt welded.
- the pen itself is with the stopper welded.
- the advantage of this arrangement is that the thermal expansion difference between pin and plug is relatively small.
- cermet is not as good a heat conductor as metal.
- the implementation is recessed into the plug, so that contact with the filling is minimized and the temperature load is reduced becomes.
- the bushing is an electric one conductive pin made of metal.
- the pen itself can serve as an electrode shaft or be connected to it. It can also protrude beyond the plug to facilitate the connection to the external power supply.
- This lead-through pin is preferably made of tungsten or molybdenum.
- a metal halide lamp with an output of 150 W is shown schematically in FIG. It consists of a cylindrical outer bulb 1 made of quartz glass which defines a lamp axis and is squeezed (2) and base (3) on two sides.
- the axially arranged discharge vessel 4 made of Al 2 O 3 ceramic is bulged in the middle 5 and has two cylindrical ends 6a and 6b. It is held in the outer bulb 1 by means of two power leads 7, which are connected to the base parts 3 via foils 8.
- the power supply lines 7 are welded to bushings 9, 10, which are each fitted in a plug 11 at the end of the discharge vessel.
- the bushings 9, 10 are cermet pins with a diameter of approx. 1 mm.
- the cermet is conductive and weldable and consists of approximately 50 vol .-% tungsten (or molybdenum), the rest aluminum oxide.
- Both bushings 9, 10 are on the outside of the stopper 11 and hold Electrode 14 on the discharge side, consisting of an electrode shaft 15 Tungsten and a helix 16 pushed on at the discharge end.
- the bushing 9, 10 is in each case with the electrode shaft 15 and with the outer power supply 7 butt welded.
- the diameter of the Wendel is slightly smaller than that of the feedthrough, so the whole electrode system subsequently in the corresponding central hole in the stopper can be introduced.
- the discharge vessel is filled, e.g. Argon, from mercury and additives to metal halides.
- Argon e.g. Argon
- the end plugs 11 essentially consist of an axially layered cermet with the ceramic component Al 2 O 3 and the metallic component tungsten or molybdenum. They are sintered directly into the ends 6.
- the Plug 11 consists of four axially stacked circular rings, Layers or layers, the innermost of which faces the discharge.
- the innermost Annulus 11a consists of pure aluminum oxide or a cermet with low metal content.
- the cermet contains the innermost Circular ring maximum 8 vol .-% metal, rest aluminum oxide.
- the circular ring 11a is partially inserted in the end 6a of the discharge vessel and with the cylindrical Sintered directly at the end 6a of the discharge vessel (i.e. without glass solder).
- the second annulus 11b contains 10 to 25 vol .-% metal, the third Circular ring 11c between 25 and 40 vol .-% metal.
- the fourth annulus 11d contains at least 50 vol .-% metal and is therefore weldable. He is at his External surface connected to the bushing 9 by laser welding.
- the plug 11 consists of an innermost Layer 11a with 7.5 vol% molybdenum.
- the second layer 11b has 15% by volume Molybdenum, the third (11c) 30% by volume, the outermost (11d) 50% by volume.
- the bushing 20 is a pin made of pure molybdenum.
- the plug 21 consists of six layers of a cermet each form a circular ring.
- the innermost layer 21a contains 5 to 8% by volume Molybdenum, remainder aluminum oxide.
- the second annulus 21b contains 10-25 Vol .-% molybdenum, the third annulus 21c between 25 and 40 vol .-%.
- the fourth circular ring 21d contains 50 to 70 vol .-% molybdenum, the fifth 21e 70 to 90 vol%.
- the outermost annulus 21 f consists of pure molybdenum and is therefore very easy to weld.
- a collar-shaped extension piece 21g equipped, which is about 1 mm in length and a wall thickness of about 0.5 mm.
- the bushing 20 is slightly above this collar 21g and has a lateral thickening 23 at its outer end (such as a cutting burr or weld spot) that is performing 20 fixed in the plug 21.
- the outermost annulus 21f including the collar 21g is in shape with the bushing 20 by a weld 19 connected to a melting ball.
- the plug 21 consists of an innermost layer 21a with 5 vol.% Molybdenum.
- the second layer 21b has 15% by volume of molybdenum, the third (21c) 30% by volume, the fourth (21d) has 55% by volume, the fifth (21e) approximately 80 vol%.
- the outermost layer 21f including the collar 21g is made of pure molybdenum or a weldable cermet with a high molybdenum content. In this embodiment, the relative differences very low in coefficient of thermal expansion.
- the feed-through pin 20 is so far into the central one Bore 22 of the plug inserted until it is fixed by the thickening 23 is.
- Closing is carried out by welding (19 denotes the Sweat bead) of the end of the pin with the last cermet layer 21f inclusive the collar 21g.
- the contacting of an external power supply (7), see Figure 1, can easily here directly on the collar 21g of the outermost layer of the plug because it is also highly conductive.
- Figure 3a shows that the bore itself was first used for evacuation and filling becomes. Only then ( Figure 3b) the pin itself is inserted and welded on the outside. This welding technique is quick compared to the sintering technique and easy to run and does not require high temperatures outside of the welding area.
- the molybdenum tube 30 holds the electrode 32 by means of a crimp 33 into which the electrode is welded gas-tight. Again, the hole in the Plug used first for filling. Only then will the tubular electrode system inserted and the annular gap welded closed at the outer end.
- the feed-through tube 35 made of molybdenum can be used in a further exemplary embodiment a high-watt lamp with 250 W power (Figure 5) also be cylindrical throughout. At its discharge end the electrode 32 with a wide head 39 (two-layer coil) is eccentric on the outside attached. For the provisional fixation in the plug 37, the outermost one Layer 37f of the plug with the molybdenum tube 35 first by sintering connected.
- the tube 35 After evacuation and filling, the tube 35 is filled with a metal pin 36 closed, which is welded to the tube 35.
- the tube 35 will welded to the outermost layer 37f of the plug 37 at the same time.
- the size of the electrode is therefore not limited by the plug bore.
- the tubular bushing is used before the metal pin is inserted 36 as a filling opening.
- this ensures that the filling opening is independent of the electrode size, which depends on the wattage of the lamp can.
- the pipe technology is also very suitable for large wattages where the Electrode has a large diameter and large transverse dimensions.
- the pipe diameter is relatively uncritical because the difference in thermal expansion behavior between bushing and outermost Layer at the end of the stopper can be kept very small. In doing so, Pipe and outermost layer of the plug a similar material, in particular the same material, chosen.
- the implementation is finished pure molybdenum (pin or tube).
- the stopper consists of a cermet with six layers.
- the metal part of the cermet is tungsten, since with this metal because of its larger expansion compared to molybdenum the thermal expansion coefficient of each layer is easier can be controlled.
- the innermost layer consists of 2 vol .-% tungsten (corresponding to 10% by weight of tungsten), balance aluminum oxide. It is that Very well adapted end of the discharge vessel, that of pure aluminum oxide consists.
- the second layer contains approximately 15% by volume of tungsten, correspondingly 46 wt% tungsten.
- the third layer contains about 28 vol% tungsten, corresponding to 67% by weight of tungsten.
- the fourth layer contains about 42 Vol .-% tungsten, corresponding to 78 wt .-% tungsten.
- the fifth layer contains about 56% by volume of tungsten, corresponding to 88% by weight of tungsten.
- the outermost Layer contains about 69 vol .-% tungsten, corresponding to 90 wt .-% tungsten. This last layer is therefore the coefficient of thermal expansion ideally adapted to the bushing made of molybdenum.
- the above values are chosen so that the difference in the coefficient of thermal expansion about the same distance for all layers of the stopper to each other.
- the load is therefore evenly distributed.
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
- Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
Abstract
Description
Diese Anmeldung steht in engem Zusammenhang mit folgenden Anmeldungen:internes Aktenzeichen 97P5541, 97P5542, 97-1-001, 93-1-480.This registration is closely related to the following registrations: internal Case number 97P5541, 97P5542, 97-1-001, 93-1-480.
Die Erfindung geht aus von einer Metallhalogenidlampe mit keramischem
Entladungsgefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich
dabei insbesondere um Lampen, deren Betriebstemperatur relativ hoch ist,
und in der Größenordnung von bis zu 1000 °C liegt.The invention is based on a metal halide lamp with a ceramic
Discharge vessel according to the preamble of
Ein wesentliches Problem bei derartigen Lampen ist die dauerhafte Abdichtung der Durchführung im keramischen Entladungsgefäß mittels eines keramischen Stopfens. Hierfür sind bereits viele Lösungsvorschläge angeboten worden. Häufig wird dabei ein Rohr oder Stift aus Metall (Wolfram oder Molybdän) als Durchführung in einem Stopfen aus Keramik mittels Glaslot/Schmelzkeramik eingelötet oder direkt eingesintert. Dabei entsteht aber keine Verbindungsschicht zwischen Keramik und Metall, so daß keine dauerhafte Abdichtung erzielt werden kann. Als Material für den Stopfen ist daher auch Cermet, also ein Verbundmaterial aus Keramik und Metall, vorgeschlagen worden (US-PS 5 404 078 und US-PS 5 592 049).A major problem with such lamps is permanent sealing the implementation in the ceramic discharge vessel by means of a ceramic Stuffing. There are already many proposed solutions for this been. A tube or pin made of metal (tungsten or Molybdenum) as a feed-through in a ceramic stopper using glass solder / melting ceramic soldered or sintered directly. But this creates no connection layer between ceramic and metal, so that no permanent Sealing can be achieved. As a material for the stopper is therefore also proposed cermet, a composite material made of ceramic and metal (U.S. Patent 5,404,078 and U.S. Patent 5,592,049).
Zur besseren Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten wurden auch schon Stopfen erprobt, die aus mehreren Schichten Cermet mit unterschledlichem Verhältnis Metall/Keramik bestehen. Aus der EP-A 650 184 ist ein nichtleitender Cermet-Stopfen bekannt mit axial angeordneten Schichten. Die Abdichtung ist jedoch sehr kompliziert und verwendet eine Durchführung mit Gewinde, eine äußere Metallscheibe (Flansch) und ein Metall- oder Glaslot.For better adaptation of the thermal expansion coefficient Also tried plugs that consist of several layers of cermet with a subtle There is a metal / ceramic ratio. From EP-A 650 184 is a non-conductive cermet plug known with axially arranged layers. However, the sealing is very complicated and uses a bushing with thread, an outer metal disc (flange) and a metal or Glass solder.
Aus der US-PS 4 602 956 ist bereits eine Metallhalogenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß bekannt, bei der die Elektrode in eine Durchführung, die als Scheibe aus elektrisch leitendem Cermet ausgeführt ist, eingesintert ist. Die Durchführung ist außerdem von einem ringförmigen Stopfen aus Cermet umgeben, der mit dem keramischen Entladungsgefäß aus Aluminiumoxid mittels Glaslot verbunden ist. Das Glaslot wird jedoch durch die aggressiven Füllungsbestandteile (insbesondere Halogene) korrodiert. Die Lebensdauer ist aus diesen Gründen eher gering. Nachteilig an dieser Anordnung ist weiterhin, daß das Einbetten der Elektrode in die Cermet-Durchführung zu Spannungen und schließlich zu Rissen und Sprüngen im Cermet führen kann. Aufgrund des großen Durchmessers der scheibenartigen Durchführung, die elektrisch leitend ist, kann außerdem der Entladungsbogen leicht bis zur Durchführung zurückschlagen, was zur schnellen Schwärzung führt.A metal halide lamp with a ceramic lamp is already known from US Pat. No. 4,602,956 Discharge vessel known, in which the electrode in a passage, which is designed as a disc made of electrically conductive cermet, sintered is. The implementation is also of an annular plug surrounded by cermet, the one with the ceramic discharge vessel Alumina is connected by means of glass solder. The glass solder is however through the aggressive filling components (especially halogens) corrodes. For these reasons, the lifespan is rather short. Disadvantage of this Arrangement is further that the embedding of the electrode in the cermet feedthrough to tensions and finally to cracks and cracks in the Cermet can lead. Due to the large diameter of the disc-like The discharge arc can also carry out, which is electrically conductive hit back slightly to carry out what for quick Darkness leads.
Aus der Fig. 16 der US-PS 4 155 758 ist eine spezielle Anordnung für eine
Metallhalogenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß ohne Außenkolben
bekannt, bei der eine Durchführung als Stift aus elektrisch leitendem
Cermet ausgebildet ist. Die Elektrode ist in das Cermet eingesintert. Der
Cermet-Stift ist in einen Stopfen aus reinem Aluminiumoxid eingesintert.
Dieser ist mittels Glaslot mit dem Entladungsgefäß verbunden. Diese Anordnung
besitzt ähnliche Nachteile wie oben erwähnt.16 of US-
In der EP-A 587 238 ist eine Metallhalogenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß beschrieben, die ein extrem langgezogenes Kapillarrohr aus Aluminiumoxid als inneres Stopfenteil benötigt, in dem mittels Glaslot eine stiftartige metallische Durchführung am äußeren Ende (Einschmelzbereich) befestigt ist. Dabei kommt es entscheidend darauf an, daß der Einschmelzbereich auf ausreichend niedriger Temperatur liegt. Der Durchführungsstift kann aus zwei Teilen bestehen, von denen der der Entladung zugewandte Teil aus elektrisch leitendem Cermet, das Carbid, Silizid oder Nitrid enthält, gefertigt sein kann. Diese Abdichtungstechnik bewirkt eine große Gesamtlänge des Entladungsgefäßes. Sie ist sehr aufwendig herzustellen und basiert zudem ebenfalls auf dem korrosionsanfälligen Glaslot. Ein besonders gravierender Nachteil ist, daß im Spalt zwischen Kapillarrohr und Durchführung ein erhebliches Totvolumen entsteht, in dem ein großer Teil der Füllung kondensiert, so daß zum einen eine erhebliche Überdosierung der Füllung notwendig ist. Außerdem hat die aggressive Füllung von vornherein intensiven Kontakt mit korrosionsanfälligen Komponenten im Abdichtungsbereich. Diese Technik ist nur bei kleinen Wattstufen (bis 150 W) zu gebrauchen, weil bei größeren Innendurchmessern des Kapillarrohrs der Unterschied im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Durchführungsstift aus Cermet und dem Kapillarrohr zu groß wird.EP-A 587 238 describes a metal halide lamp with a ceramic discharge vessel described that an extremely elongated capillary tube Aluminum oxide as the inner part of the plug, in which a glass solder is used pin-like metallic feedthrough at the outer end (melting area) is attached. It is crucial that the melting area is at a sufficiently low temperature. The implementation pin can consist of two parts, one of which faces the discharge Part made of electrically conductive cermet containing carbide, silicide or nitride, can be made. This sealing technique creates a large overall length of the discharge vessel. It is very complex to manufacture and based also on the corrosion-prone glass solder. A particularly serious one The disadvantage is that in the gap between the capillary tube and bushing A significant dead volume arises in which a large part of the filling condensed, so that on the one hand a considerable overdosing of the filling necessary is. In addition, the aggressive filling is intense from the start Contact with corrosion-prone components in the sealing area. This technique can only be used with small wattages (up to 150 W) because the difference in the case of larger inner diameters of the capillary tube coefficient of thermal expansion between the grommet cermet and the capillary tube become too large.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Metallhalogenidlampe mit
keramischem Entladungsgefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen,
die eine lange Lebensdauer besitzt und dabei auf Glaslot nahezu
völlig verzichtet. Insbesondere soll der Abdichtungsbereich vakuumdicht
und hochtemperaturbeständig und nicht korrosionsanfällig sein.It is an object of the present invention to use a metal halide lamp
to provide a ceramic discharge vessel according to the preamble of
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen
Ansprüchen. This object is achieved by the characterizing features of
Erfindungsgemäß besteht der Stopfen an mindestens einem Ende des Entladungsgefäßes aus mindestens vier axial geschichteten Lagen aus einem Cermet, bestehend aus Aluminiumoxid und Metall (Wolfram oder Molybdän). Der Metallgehalt nimmt nach außen hin (also mit zunehmender Entfernung von der Entladung) zu. Unter Cermet ist dabei hier der Einfachheit halber auch eine innerste bzw. äußerste Lage aus reinem Aluminiumoxid bzw. aus reinem Metall zu verstehen. Wesentlich für die Erfindung ist dabei, daß die äußerste Schicht des Stopfens einen derart hohen Gehalt an Metall aufweist, daß sie eine Verschweißbarkeit dieser Schicht mit der Durchführung ermöglicht. Zu diesem Zweck ist eine elektrische Leitfähigkeit dieser Schicht von mindestens 5 mΩ erforderlich. Dies entspricht einem Anteil des Metalls von mindestens 50 Vol.-%. Mit zunehmender Zahl der Schichten kann auch der Metallgehalt der äußersten Schicht angehoben werden. Ab einer Gesamtzahl von sechs Schichten kann die äußerste Schicht aus reinem Metall bestehen, da dann die relativen Ausdehnungsunterschiede genügend klein gehalten werden können.According to the invention, the stopper is at at least one end of the discharge vessel from at least four axially layered layers from a cermet, consisting of aluminum oxide and metal (tungsten or molybdenum). The metal content decreases towards the outside (i.e. with increasing distance from discharge) to. Cermet is here for the sake of simplicity also an innermost or outermost layer made of pure aluminum oxide or to understand pure metal. It is essential for the invention that the outermost layer of the plug has such a high metal content, that it allows a weldability of this layer with the implementation. For this purpose, an electrical conductivity of this layer is of at least 5 mΩ required. This corresponds to a proportion of the metal from at least 50% by volume. As the number of layers increases, so too Metal content of the outermost layer can be raised. From a total number of six layers, the outermost layer can be made of pure metal, since the relative expansion differences are then kept sufficiently small can be.
Die Durchführung ist mit dieser letzten Schicht vakuumdicht durch Schweißen verbunden. Von den anderen weiter innen liegenden Schichten ist die Durchführung durch einen Kapillarspalt (einige µm breit) beabstandet. Der Vorteil einer Abdichtung des Entladungsgefäßes durch Schweißen liegt in der hohen Korrosionsbeständigkeit, hohen Temperaturbelastbarkeit und hohen Festigkeit einer solchen Schweißung.With this last layer, the bushing is vacuum-tight by welding connected. This is from the other layers lying further inside Passage through a capillary gap (a few microns wide) spaced. Of the The advantage of sealing the discharge vessel by welding lies in the high corrosion resistance, high temperature resistance and high Strength of such a weld.
Als Durchführung kann ein Stift oder Rohr, das elektrisch leitend ist, verwendet werden. Das Material der Durchführung sollte, zumindest was den thermischen Ausdehnungskoeffizienten betrifft, möglichst gut an die äußerste Schicht des Stopfens, insbesondere an dessen Zusammensetzung, angepaßt sein. Im Idealfall stimmt sie mit ihr überein, doch sind Abweichungen möglich. Beispielsweise kann die äußerste Schicht und ebenso die Durchführung aus reinem Metall bestehen. Alternativ können beide jeweils aus schweißbarem Cermet mit einem Metallgehalt von mindestens 50 Vol.-% bestehen.A pin or tube that is electrically conductive can be used as a feedthrough will. The material of the implementation should, at least what the thermal expansion coefficient concerns, as good as possible to the outermost Layer of the plug, especially adapted to its composition be. Ideally, it matches her, but there are deviations possible. For example, the outermost layer and also the feedthrough are made of pure metal. Alternatively, both can be made from weldable cermet with a metal content of at least 50% by volume.
Die innerste Schicht des Stopfens ist mit dem Ende des Entladungsgefäßes glaslotfrei verbunden. Im allgemeinen geschieht dies durch Direkteinsinterung.The innermost layer of the stopper is with the end of the discharge vessel connected without glass solder. In general, this is done by direct sintering.
Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß bei Ähnlichkeit des für die äußerste Schicht des Stopfens und für die Durchführung verwendeten Materials garantiert ist, daß keine nennenswerten thermischen Ausdehnungsunterschiede auftreten. Die Abdichtung ist besonders dauerhaft, weil durch Verschweißen eine feste und dauerhafte Verbindung erzielt wird, die in dieser Hinsicht der Technik des Einsinterns oder Einschmelzens überlegen ist. Außerdem führen kleine Dehnungsunterschiede bei reinen Metallen wie Molybdän und Wolfram und bei hoch mit Metall angereicherten Cermets nicht so schnell zu Rissen, da Spannungen durch die Elastizität des Metalls leichter abgebaut werden. Andererseits kann für die innerste Schicht des Stopfens ein Material gewählt werden, das dem des Entladungsgefäßes ähnelt, so daß auch in diesem Bereich die Abdichtung dauerhaft ist.A key advantage of the present invention is that in the case of similarity for the outermost layer of the plug and for the implementation used material is guaranteed that no significant thermal Expansion differences occur. The seal is particularly durable, because a strong and permanent connection is achieved by welding is in this regard the technique of sintering or melting is superior. In addition, small differences in elongation lead to pure Metals such as molybdenum and tungsten and those highly enriched with metal Cermets do not crack as quickly because of tension due to elasticity of the metal are more easily mined. On the other hand, for the innermost Layer of the stopper can be selected a material that that of the discharge vessel resembles, so that the seal is permanent in this area.
Die Durchführung kann ein Stift aus hochtemperaturbeständigem Metall, insbesondere Wolfram bzw. Molybdän, oder aus einem Cermet sein, das aus einer Mischung von Aluminiumoxid und Wolfram bzw. Molybdän besteht.The leadthrough can be a pin made of high temperature resistant metal, in particular tungsten or molybdenum, or from a cermet, which is made of a mixture of aluminum oxide and tungsten or molybdenum.
In einer zweiten Ausführungsform ist die Durchführung ein Rohr aus hochtemperaturbeständigem Metall. Diese Form ist bei hochwattigen Lampen (typisch 250 bis 400 W) besonders vorteilhaft. Die Verwendung eines Rohrs als Durchführung hat den Vorteil, daß auch größere Bohrungen im Stopfen, die zum Durchführen großer Elektroden für hochwattige Lampen notwendig sind, ohne allzu große Wärmeverluste für die Elektrode abgedichtet werden können. Wenn man ein Elektrodensystem, bestehend aus rohrförmiger Durchführung und Elektrode, verwendet und dieses provisorisch bereits zusammen mit dem Stopfen im Ende des Entladungsgefäßes einsintert, kann die rohrförmige Öffnung unabhängig von der Elektrodengröße gewählt werden. In diesem Fall wird diese Öffnung erst nach dem Füllen mit einem Füllstift verschlossen, wobei Füllstift, Rohr und Cermet in einem Schritt verschweißt werden können. Auf eine separate Füllbohrung im Stopfen, wie bisher oft notwendig, kann daher ganz verzichtet werden.In a second embodiment, the bushing is made of a pipe high temperature resistant metal. This shape is for high watt lamps (typically 250 to 400 W) is particularly advantageous. The use of a Pipe as implementation has the advantage that even larger holes in Plugs for the passage of large electrodes for high-watt lamps are sealed without too much heat loss for the electrode can be. If you have an electrode system consisting of tubular feedthrough and electrode, used and this provisionally already together with the stopper in the end of the discharge vessel sinters, the tubular opening can be independent of the electrode size to get voted. In this case, this opening is only after the Filling closed with a filler pen, filling pen, tube and cermet in can be welded in one step. On a separate filling hole in the Plugging, as was often necessary in the past, can therefore be dispensed with entirely.
Im einzelnen handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Metallhalogenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß (aus Aluminiumoxid), das üblicherweise von einem Außenkolben umgeben ist. Das Entladungsgefäß besitzt zwei Enden, die mit Mitteln zum Abdichten verschlossen sind. Üblicherweise sind dies ein- oder mehrteilige Stopfen. Zumindest bei einem Ende des Entladungsgefäßes ist folgende Konstruktion verwirklicht. Durch eine zentrale Bohrung des Abdichtmittels ist eine elektrisch leitende Durchführung vakuumdicht hindurchgeführt, an der eine Elektrode mit einem Schaft befestigt ist, die in das Innere des Entladungsgefäßes hineinragt. Die Durchführung ist ein Bauteil aus einem Metall oder einem Cermet, dessen Metallgehalt so hoch ist, daß es wie ein Metall verschweißbar ist, wobei die Durchführung mittels einer Schweißverbindung, also ohne Glaslot, im Stopfen befestigt ist. Außerdem ist auch der Stopfen selbst ohne Glaslot im Entladungsgefäß befestigt. Dies geschieht üblicherweise durch Direkteinsinterung.More specifically, the present invention is a metal halide lamp with ceramic discharge tube (made of aluminum oxide), which is usually surrounded by an outer bulb. The discharge vessel has two ends which are closed with sealing means. These are usually one- or multi-part plugs. At least with one The following construction is realized at the end of the discharge vessel. By a central bore of the sealant is an electrically conductive feedthrough passed vacuum-tight, on which an electrode with a Shaft is attached, which protrudes into the interior of the discharge vessel. The Implementation is a component made of a metal or a cermet, the Metal content is so high that it is weldable like a metal, the Carried out by means of a welded joint, i.e. without glass solder, in the stopper is attached. In addition, the stopper itself is without glass solder in the discharge vessel attached. This is usually done by direct sintering.
Der keramische Anteil des Cermets besteht aus Aluminiumoxid, der metallische Anteil aus Wolfram, Molybdän oder Rhenium. Die prinzipielle Struktur von geeigneten Materialien für Cermets ist an sich bekannt, siehe beispielsweise den eingangs erwähnten Stand der Technik oder die Schriften EP-A 528 428 und EP-A 609 477. Das Material des erfindungsgemäß geeigneten Cermet-Bauteils muß aber sowohl schweißbar, als auch elektrisch leitend sein. Ein konkretes Beispiel ist ein Cermet mit einem Anteil von 50 Vol.-% Molybdän, Rest Aluminiumoxid. Andere Beispiele hierzu finden sich in den eingangs erwähnten Parallelanmeldungen.The ceramic part of the cermet consists of aluminum oxide, the metallic Part made from tungsten, molybdenum or rhenium. The basic structure of suitable materials for cermets is known per se, see for example the prior art mentioned at the beginning or the documents EP-A 528 428 and EP-A 609 477. The material of the suitable according to the invention However, the cermet component must be both weldable and electrically conductive be. A concrete example is a cermet with a share of 50 vol.% Molybdenum, remainder aluminum oxide. Other examples of this can be found in the parallel applications mentioned at the beginning.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Durchführung ein Stift aus elektrisch leitendem Cermet, wobei der Schaft der Elektrode an der Stirnfläche des Stifts stumpf verschweißt ist. Der Stift selbst ist mit dem Stopfen verschweißt. Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß der thermische Ausdehnungsunterschied zwischen Stift und Stopfen relativ gering ist. Außerdem ist Cermet nicht so gut wärmeleitend wie Metall. Schließlich ermöglicht ein Stift aus Cermet, daß weniger Schichten des Stopfens benötigt werden. Statt fünf oder sechs Schichten für den Stopfen, die bei einer metallischen Durchführung notwendig sind, genügen hier bereits vier Schichten.In a particularly preferred embodiment, the implementation is a Pen made of electrically conductive cermet, the shaft of the electrode on the End face of the pin is butt welded. The pen itself is with the stopper welded. The advantage of this arrangement is that the thermal expansion difference between pin and plug is relatively small. Furthermore cermet is not as good a heat conductor as metal. Finally allows a pen made of cermet that fewer layers of the plug are needed. Instead of five or six layers for the stopper, which is a metallic Four layers are sufficient.
Vorteilhaft ist die Durchführung in den Stopfen vertieft eingesetzt, so daß der Kontakt mit der Füllung minimiert und die Temperaturbelastung reduziert wird.The implementation is recessed into the plug, so that contact with the filling is minimized and the temperature load is reduced becomes.
In einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform, die sich insbesondere für kleinwattige Lampen eignet, ist die Durchführung ein elektrisch leitender Stift aus Metall. Der Stift kann selbst als Elektrodenschaft dienen oder mit diesem verbunden sein. Er kann auch über den Stopfen außen hinausragen um die Verbindung zur äußeren Stromzuführung zu erleichtern. Dieser Durchführungsstift besteht bevorzugt aus Wolfram oder Molybdän.In a second particularly preferred embodiment, which is particularly Suitable for small-watt lamps, the bushing is an electric one conductive pin made of metal. The pen itself can serve as an electrode shaft or be connected to it. It can also protrude beyond the plug to facilitate the connection to the external power supply. This lead-through pin is preferably made of tungsten or molybdenum.
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1- eine Metallhalogenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß, teilweise im Schnitt,
Figur 2- eine Darstellung des Endbereichs des Entladungsgefäßes der
Lampe nach Figur 1, Figur 3- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Endbereichs für ein keramisches Entladungsgefäß, vor (Figur 3a) und nach (Figur 3b) dem Einsetzen der Durchführung
Figur 4- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Endbereichs für ein keramisches Entladungsgefäß,
Figur 5- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Endbereichs für ein keramisches Entladungsgefäß.
- Figure 1
- a metal halide lamp with ceramic discharge vessel, partly in section,
- Figure 2
- 2 shows a representation of the end region of the discharge vessel of the lamp according to FIG. 1,
- Figure 3
- a further exemplary embodiment of an end region for a ceramic discharge vessel, before (FIG. 3a) and after (FIG. 3b) the insertion of the bushing
- Figure 4
- another embodiment of an end region for a ceramic discharge vessel,
- Figure 5
- a further embodiment of an end region for a ceramic discharge vessel.
In Figur 1 ist schematisch eine Metallhalogenidlampe mit einer Leistung von
150 W dargestellt. Sie besteht aus einem eine Lampenachse definierenden
zylindrischen Außenkolben 1 aus Quarzglas, der zweiseitig gequetscht (2)
und gesockelt (3) ist. Das axial angeordnete Entladungsgefäß 4 aus Al2O3-Keramik
ist in der Mitte 5 ausgebaucht und besitzt zwei zylindrische Enden
6a und 6b. Es ist mittels zweier Stromzuführungen 7, die mit den Sockelteilen
3 über Folien 8 verbunden sind, im Außenkolben 1 gehaltert. Die Stromzuführungen
7 sind mit Durchführungen 9, 10 verschweißt, die jeweils in
einem Stopfen 11 am Ende des Entladungsgefäßes eingepaßt sind.A metal halide lamp with an output of 150 W is shown schematically in FIG. It consists of a cylindrical
Die Durchführungen 9, 10 sind Stifte aus Cermet mit einem Durchmesser
von ca. 1 mm. Das Cermet ist leitfähig und schweißbar und besteht aus etwa
50 Vol.-% Wolfram (oder auch Molybdän), Rest Aluminiumoxid.The
Beide Durchführungen 9, 10 stehen außen am Stopfen 11 über und haltern
entladungsseitig Elektroden 14, bestehend aus einem Elektrodenschaft 15 aus
Wolfram und einer am entladungsseitigen Ende aufgeschobenen Wendel 16.
Die Durchführung 9, 10 ist jeweils mit dem Elektrodenschaft 15 sowie mit
der äußeren Stromzuführung 7 stumpf verschweißt. Der Durchmesser der
Wendel ist etwas Kleiner als der der Durchführung, so daß das ganze Elektrodensystem
nachträglich in die entsprechende zentrale Bohrung des Stopfens
eingeführt werden kann.Both
Die Füllung des Entladungsgefäßes besteht neben einem inerten Zündgas, z.B. Argon, aus Quecksilber und Zusätzen an Metallhalogeniden. Möglich ist beispielsweise auch die Verwendung einer Metallhalogenid-Füllung ohne Quecksilber, wobei für das Zündgas Xenon ein hoher Druck gewählt wird.In addition to an inert ignition gas, the discharge vessel is filled, e.g. Argon, from mercury and additives to metal halides. Is possible for example, the use of a metal halide filling without Mercury, whereby a high pressure is selected for the ignition gas xenon.
Die Endstopfen 11 bestehen im wesentlichen aus einem axial geschichteten Cermet mit der keramischen Komponente Al2O3 und der metallischen Komponente Wolfram oder auch Molybdän. Sie sind in die Enden 6 direkt eingesintert.The end plugs 11 essentially consist of an axially layered cermet with the ceramic component Al 2 O 3 and the metallic component tungsten or molybdenum. They are sintered directly into the ends 6.
In Fig. 2 ist ein Endbereich des Entladungsgefäßes im Detail gezeigt. Der
Stopfen 11 besteht aus vier axial übereinander geschichteten Kreisringen,
Schichten oder Lagen, deren innerster der Entladung zugewandt ist. Der innerste
Kreisring 11a besteht aus reinem Aluminiumoxid oder einem Cermet
mit geringem Metallgehalt. Vorzugsweise enthält das Cermet des innersten
Kreisrings maximal 8 Vol.-% Metall, Rest Aluminiumoxid. Der Kreisring 11a
ist im Ende 6a des Entladungsgefäßes teilweise eingesetzt und mit dem zylindrische
Ende 6a des Entladungsgefäßes direkt (also ohne Glaslot) versintert.
Der zweite Kreisring 11b enthält 10 bis 25 Vol.-% Metall, der dritte
Kreisring 11c zwischen 25 und 40 Vol.-% Metall. Der vierte Kreisring 11d
enthält mindestens 50 Vol.-% Metall und ist daher schweißbar. Er ist an seiner
Außenfläche mit der Durchführung 9 durch Laserschweißen verbunden.An end region of the discharge vessel is shown in detail in FIG. 2. Of the
Im konkreten Fall der Figur 2 besteht der Stopfen 11 aus einer innersten
Schicht 11a mit 7,5 Vol.-% Molybdän. Die zweite Schicht 11b hat 15 Vol.-%
Molybdän, die dritte (11c) 30 Vol.-%, die äußerste (11d) 50 Vol.-%. In the specific case of Figure 2, the
In Figur 3a, 3b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen derartigen
Endbereich dargestellt. Die Durchführung 20 ist ein Stift aus reinem Molybdän.
Hier besteht der Stopfen 21 aus sechs Schichten eines Cermets, die
jeweils einen Kreisring bilden. Die innerste Schicht 21a enthält 5 bis 8 Vol.-%
Molybdän, Rest Aluminiumoxid. Der zweite Kreisring 21b enthält 10 -25
Vol.-% Molybdän, der dritte Kreisring 21c zwischen 25 und 40 Vol.-%. Der
vierte Kreisring 21d enthält 50 bis 70 Vol.-% Molybdän, der fünfte 21e 70 bis
90 Vol.-%. Der äußerste Kreisring 21 f besteht aus reinem Molybdän und ist
daher sehr gut schweißbar. Er ist mit einem kragenförmigen Verlängerungsstuck
21g ausgestattet, das etwa 1 mm Länge und eine Wandstärke von etwa
0,5 mm besitzt. Die Durchführung 20 steht etwas über diesen Kragen 21g
über und weist an ihrem äußeren Ende eine seitliche Verdickung 23
(beispielsweise einen Schneidgrat oder Schweißpunkt) auf, die die Durchführung
20 im Stopfen 21 fixiert. Der äußerste Kreisring 21f einschließlich Kragen
21g ist mit der Durchführung 20 durch eine Schweißung 19 in Gestalt
einer Schmelzkugel verbunden.In Figure 3a, 3b is another embodiment of such
End area shown. The
In einem konkreten Fall besteht der Stopfen 21 aus einer innersten Schicht
21a mit 5 Vol.-% Molybdän. Die zweite Schicht 21b hat 15 Vol.-% Molybdän,
die dritte (21c) 30 Vol.-%, die vierte (21d) hat 55 Vol.-%, die fünfte (21e) etwa
80 Vol.-%. Die äußerste Schicht 21f einschließlich des Kragens 21g besteht aus
reinem Molybdän oder einem schweißbaren Cermet mit hohem Molybdänanteil.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die relativen Unterschiede
im thermischen Ausdehnungskoeffizienten sehr gering.In a specific case, the
Bei dieser Variante wird der Durchführungsstift 20 so weit in die zentrale
Bohrung 22 des Stopfens hineingesteckt, bis er durch die Verdickung 23 fixiert
ist. Das Verschließen erfolgt durch Verschweißen (19 bezeichnet die
Schweißperle) des Stiftendes mit der letzten Cermetschicht 21f einschließlich
des Kragens 21g. Die Kontaktierung einer äußeren Stromzuführung (7), siehe
Figur 1, kann hier problemlos direkt am Kragen 21g der äußersten Schicht
des Stopfens erfolgen, da dieser ebenfalls gut leitfähig ist. Figur 3a zeigt, daß
die Bohrung selbst zunächst zum Evakuieren und Füllen hergenommen
wird. Erst dann (Figur 3b) wird der Stift selbst eingeführt und außen verschweißt.
Diese Schweißtechnik ist im Vergleich zur Sintertechnik schnell
und einfach ausführbar und erfordert keine hohen Temperaturen außerhalb
des Schweißbereichs.In this variant, the feed-through
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Figur 4) ist an beiden Enden 6a und
6b des Entladungsgefäßes die Durchführung ein Molybdänrohr 30, das in
einem sechslagigen Cermet-Stopfen 31 am äußeren Ende eingeschweißt (19)
ist.In a further exemplary embodiment (FIG. 4), 6a and
6b of the discharge vessel performing a
Das Molybdänrohr 30 hält die Elektrode 32 mittels einer Crimpung 33, in die
die Elektrode gasdicht eingeschweißt ist. Auch hier wird die Bohrung im
Stopfen zunächst zum Füllen benutzt. Erst dann wird das rohrförmige Elektrodensystem
eingesetzt und der Ringspalt am äußeren Ende zugeschweißt.The
Das Durchführungsrohr 35 aus Molybdän kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel
einer hochwattigen Lampe mit 250 W Leistung (Figur 5) auch
durchgehend zylindrisch geformt sein. An seinem entladungsseitigen Ende
ist außen die Elektrode 32 mit breitem Kopf 39 (zweilagige Wendel) exzentrisch
befestigt. Zur provisorischen Fixierung im Stopfen 37 wird die äußerste
Schicht 37f des Stopfens mit dem Molybdänrohr 35 zunächst durch Sintern
verbunden.The feed-through
Das Rohr 35 wird nach dem Evakuieren und Füllen mit einem Metallstift 36
verschlossen, der mit dem Rohr 35 verschweißt wird. Das Rohr 35 wird
gleichzeitig mit der äußersten Schicht 37f des Stopfens 37 verschweißt. Das
heißt, daß die endgültige, dauerhafte Abdichtung der Bohrung des Stopfens
durch Schweißen erfolgt, da diese Technik einer Direkteinsinterung überlegen
ist.After evacuation and filling, the
Die Verwendung eines Rohrs als Durchführung hat den Vorteil, daß an ihm
die Elektrode sehr leicht befestigt werden kann. Das hat den zusätzlichen
Vorteil, daß die relativ breite Elektrode trotzdem mittels einer viel kleineren
Bohrung im Stopfen in das Entladungsgefäß eingebracht werden kann. Dabei
wird der Stopfen zusammen mit dem bereits vorher lose darin eingesetzten
Elektrodensystem in das Ende 6 des Entladungsgefäßes eingeführt und direkt
eingesintert. Gleichzeitig erfolgt dabei die provisorische Einsinterung
der Durchführung im äußersten Stopfenende (letzte Schicht des Stopfens).
Alternativ kann das Ende der Durchführung mit einem querliegenden Anschlag
versehen sein um eine provisorische Halterung zu erzielen.The use of a tube as a feedthrough has the advantage that on it
the electrode can be attached very easily. That has the extra
Advantage that the relatively wide electrode is nevertheless by means of a much smaller one
Bore in the plug can be made in the discharge vessel. Here
the plug is inserted into it together with the one previously loosely
Electrode system inserted into the
Somit ist die Größe der Elektrode nicht durch die Stopfenbohrung limitiert. Außerdem dient die rohrförmige Durchführung vor dem Einführen des Metallstifts 36 als Füllöffnung.The size of the electrode is therefore not limited by the plug bore. In addition, the tubular bushing is used before the metal pin is inserted 36 as a filling opening.
Insbesondere ist dadurch sichergestellt, daß die Füllöffnung unabhängig von der Elektrodengröße, die von der Wattage der Lampe abhängt, gewählt werden kann.In particular, this ensures that the filling opening is independent of the electrode size, which depends on the wattage of the lamp can.
Die Rohrtechnik ist auch für große Wattagen sehr gut geeignet, bei denen die Elektrode eine großen Durchmesser und große Querabmessungen besitzt. Der Rohrdurchmesser ist deswegen relativ unkritisch, weil die Differenz im thermischen Ausdehnungsverhalten zwischen Durchführung und äußerster Schicht am Stopfenende sehr klein gehalten werden kann. Dabei wird für Rohr und äußerste Schicht des Stopfens ein ähnliches Material, insbesondere das gleiche Material, gewählt.The pipe technology is also very suitable for large wattages where the Electrode has a large diameter and large transverse dimensions. The pipe diameter is relatively uncritical because the difference in thermal expansion behavior between bushing and outermost Layer at the end of the stopper can be kept very small. In doing so, Pipe and outermost layer of the plug a similar material, in particular the same material, chosen.
Das Zuschweißen des Ringspalts zwischen Rohr und Stopfen bzw. Rohr und Füllstift ist auch bei großen Durchmessern dieser Teile problemlos möglich.The welding of the annular gap between pipe and plug or pipe and Filler pen is also possible with large diameters of these parts.
Bei großen Wattagen sind Rohre als Durchführung bevorzugt, weil Stifte, die an den benötigten großen Durchmesser der Elektrode angepaßt sind, zuviel Wärme entziehen würden. Dies würde zu erheblichen Anlaufschwierigkeiten beim Zünden der Lampe führen. Damit ist die hier vorgestellte Rohrtechnik zum erstenmal in der Lage, Metallhalogenidlampen mit keramischem Entladungsgefäß auch bei großen Wattagen (mehr als 150 W) zuverlässig abzudichten. Bekanntlich nimmt die Größe der Elektrode (insbesondere ihr Außendurchmesser) mit der Leistung zu, aber erfindungsgemäß muß jetzt der Durchmesser der Durchführung nicht mehr entsprechend vergrößert werden.For large wattages, pipes are preferred as feedthroughs because pins that are adapted to the required large diameter of the electrode, too much Would remove heat. This would cause considerable start-up difficulties when lighting the lamp. This is the pipe technology presented here for the first time able to use metal halide lamps with ceramic Discharge vessel reliable even with large wattages (more than 150 W) to seal. As is known, the size of the electrode increases (in particular their outer diameter) with the performance, but according to the invention the diameter of the bushing must no longer be appropriate be enlarged.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Durchführung aus reinem Molybdän (Stift oder Rohr). Der Stopfen besteht aus einem Cermet mit sechs Schichten. Der Metallanteil des Cermets ist Wolfram, da sich mit diesem Metall wegen seiner im Vergleich zu Molybdän größeren Ausdehnung der thermische Ausdehnungskoeffizient der einzelnen Schicht leichter steuern läßt. Die innerste Schicht besteht aus 2 Vol.-% Wolfram (entsprechend 10 Gew.-% Wolfram), Rest Aluminiumoxid. Sie ist damit dem Ende des Entladungsgefäßes sehr gut angepaßt, das aus reinem Aluminiumoxid besteht. Die zweite Schicht enthält etwa 15 Vol.-% Wolfram, entsprechend 46 Gew.-% Wolfram. Die dritte Schicht enthält etwa 28 Vol.-% Wolfram, entsprechend 67 Gew.-% Wolfram. Die vierte Schicht enthält etwa 42 Vol.-% Wolfram, entsprechend 78 Gew.-% Wolfram. Die fünfte Schicht enthält etwa 56 Vol.-% Wolfram, entsprechend 88 Gew.-% Wolfram. Die äußerste Schicht enthält etwa 69 Vol.-% Wolfram, entsprechend 90 Gew.-% Wolfram. Diese letzte Schicht ist daher dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Durchführung aus Molybdän ideal angepaßt.In a particularly preferred embodiment, the implementation is finished pure molybdenum (pin or tube). The stopper consists of a cermet with six layers. The metal part of the cermet is tungsten, since with this metal because of its larger expansion compared to molybdenum the thermal expansion coefficient of each layer is easier can be controlled. The innermost layer consists of 2 vol .-% tungsten (corresponding to 10% by weight of tungsten), balance aluminum oxide. It is that Very well adapted end of the discharge vessel, that of pure aluminum oxide consists. The second layer contains approximately 15% by volume of tungsten, correspondingly 46 wt% tungsten. The third layer contains about 28 vol% tungsten, corresponding to 67% by weight of tungsten. The fourth layer contains about 42 Vol .-% tungsten, corresponding to 78 wt .-% tungsten. The fifth layer contains about 56% by volume of tungsten, corresponding to 88% by weight of tungsten. The outermost Layer contains about 69 vol .-% tungsten, corresponding to 90 wt .-% tungsten. This last layer is therefore the coefficient of thermal expansion ideally adapted to the bushing made of molybdenum.
Die obigen Werte sind so gewählt, daß die Differenz im thermischen Ausdehnungskoeffizienten für alle Schichten des Stopfens etwa gleichen Abstand zueinander haben. Die Belastung ist daher gleichmäßig verteilt. Dabei ist eine Temperatur von 1000 °C als Maßstab genommen.The above values are chosen so that the difference in the coefficient of thermal expansion about the same distance for all layers of the stopper to each other. The load is therefore evenly distributed. Here is a temperature of 1000 ° C taken as a benchmark.
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