EP1114438B1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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EP1114438B1
EP1114438B1 EP00943843A EP00943843A EP1114438B1 EP 1114438 B1 EP1114438 B1 EP 1114438B1 EP 00943843 A EP00943843 A EP 00943843A EP 00943843 A EP00943843 A EP 00943843A EP 1114438 B1 EP1114438 B1 EP 1114438B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component part
discharge lamp
niobium
pressure discharge
tantalum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00943843A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1114438A1 (de
Inventor
Reinhard Baake
David Francis Lupton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WC Heraus GmbH and Co KG
Original Assignee
WC Heraus GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by WC Heraus GmbH and Co KG filed Critical WC Heraus GmbH and Co KG
Publication of EP1114438A1 publication Critical patent/EP1114438A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1114438B1 publication Critical patent/EP1114438B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/36Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel, through whose wall at least one current feedthrough is guided, wherein the current feedthrough and the discharge vessel are gas-tightly connected by means of a sealing compound, wherein the current feedthrough is formed from a first item of niobium, tantalum or one on niobium and / or tantalum-based alloy and at least a second component formed of a material that is more resistant to oxidation than niobium, tantalum or a niobium and / or tantalum based alloy, wherein the range of the connection between the first and the second component either is covered with the sealing compound or is formed by the melted mass, and wherein a discharge electrode is arranged at a arranged in the discharge vessel end of the current feedthrough.
  • a lamp in which a current feedthrough of a glass-tantalum mixture is used together with a quartz glass vessel, wherein the concentration of the tantalum changes along the current feedthrough.
  • the fusion between current feedthrough and quartz glass vessel takes place only in a region in which the content of tantalum in SiO 2 is less than 2% by volume.
  • the end of the current leadthrough, which contains a high proportion of tantalum, projects out of the quartz glass vessel and is only partially coated with an oxidation-protective layer of glass, metal oxide or noble metal.
  • niobium components are used as current feedthroughs for a discharge lamp.
  • the use of such a discharge lamp in a temperature range of 200-300 ° C or in a high-moisture atmosphere is recommended especially in connection with an outer capsule, which protects the current feedthroughs from oxidation and corrosion.
  • An example shows the discharge lamp and the current feedthroughs inside a gas-tight glass capsule filled with inert gas.
  • a high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel and with metal halide filling, which is arranged in a protection vessel of quartz glass is known.
  • the ends of the ceramic discharge vessel are closed with ceramic plugs, in each of which a current feedthrough with a round diameter is sintered gas-tight.
  • the current feedthroughs are designed so that the end of the current feedthrough, which projects into the discharge vessel and is in contact with the metal halide filling, is formed from corrosion-resistant tungsten, molybdenum, rhenium or alloys of these metals.
  • the other end of the current feedthroughs, which protrudes from the discharge vessel and is surrounded by the protective vessel of quartz glass, is formed for example of niobium, which is arranged protected against corrosion by the metal halide filling.
  • the present invention is based on the problem of providing a further possibility to increase the resistance of current feedthroughs, which are arranged in or on high-pressure discharge lamps, in particular to sodium high-pressure discharge lamps, against oxidation and corrosion.
  • the problem is solved once that the first item at least partially protrudes into the discharge vessel and the second item at least partially protrudes from the discharge vessel, that the second item dipped in a maximum of 50% of the thickness of the sealing compound and that the oxidation-resistant material is a metal or a Metal alloy with elements from Groups IVB and / or VIII of the Periodic Table (according to CAS).
  • a major advantage of high pressure discharge lamps with such formed current feedthroughs is that they can be operated without an additional external protective enclosure, such as glass.
  • the outer dimensions of the lamp can be made significantly smaller. This is particularly important if there is a small amount of space available for the lamp at the place of use.
  • the elements Ti and / or Pt and / or Pd and / or Ni and / or Fe and / or Ir are contained in the oxidation-resistant metal and / or the oxidation-resistant metal alloy.
  • the first item of niobium and the second item is made of titanium.
  • Titanium and the niobium alloy NbZr1 were chosen as comparison materials: Table 1: Weight increase of titanium and NbZr1 in (%) as a function of the aging time in air at elevated temperatures (- means: no measurement carried out) Temperature time 400 ° C 500 ° C 600 ° C 650 ° C 700 ° C Ti NbZr1 Ti NbZr1 Ti NbZr1 Ti NbZr1 1h 0 0,039 0,035 3,206 0,051 - 0.058 0,122 - 6h 0 3,295 - - 0,136 - 0.188 - 0,417 - 13h 0 - - - 0.17 - 0.365 - 0,762 - 29h 0 - - - 0,356 -
  • the problem is further solved in that the first item at least partially protrudes into the discharge vessel and the second item at least partially protrudes from the discharge vessel, that the second item dives in a maximum of 50% of the thickness of the sealed mass and that the oxidation resistant material is made of a ceramic , Ceramics made of Al 2 O 3 and / or MoSi 2 and / or (Mo, W) Si 2 and / or SiC and / or Si 3 N 4 are particularly preferred here.
  • a lamp with such configured current feedthroughs without an additional outer protective enclosure, for example made of glass can be operated and thus the external dimensions are low.
  • the current feedthrough can be formed at least partially in the form of a cylinder and / or a tube.
  • a current feedthrough for discharge lamps comprising as a first item a cylinder and / or a tube of niobium, tantalum or niobium and / or tantalum based alloys, one end of said first component having a second component of oxidation resistant metal and / or a more oxidation resistant one Metal alloy is gas-tight and electrically conductive and wherein the second item has the form of a protective cap forms a preferred embodiment.
  • the discharge lamp if the current feedthrough is the first item to comprise a cylinder and / or a tube made of niobium, tantalum or niobium and / or or tantalum-based alloys and when one end of said first item is gas-tightly connected to a second item of oxidation-resistant metal and / or a more oxidation-resistant metal alloy and if said second item is gas-tightly connected to a third item formed of an electrically conductive material is, and when the second and the third item together as a protective cap.
  • the first item may be electrically connected to the second and the third item or only with the third item.
  • a further embodiment of the discharge lamp is formed in that the current feedthrough as a first item a cylinder and / or a tube of niobium, tantalum or based on niobium and / or tantalum-based alloys and that one end of this first item with a second item of ceramic is gas-tightly connected and that the second item is gas-tightly connected to a third item, which is formed of an electrically conductive material, and that the second and the third item are formed together as a protective cap.
  • the first item may be electrically connected only connected to the third item.
  • the third item may be formed as a disk or cap or plug or formed from a shapeless, hardenable mass.
  • the electrically conductive material of the third item may be wholly or partly formed of Cu and / or Ag. But it is also possible that the electrically conductive material of the third item is formed wholly or partly from the same material as the second item.
  • the individual parts can be connected, for example, by welding and / or soldering and / or squeezing and / or screwing and / or bonding and / or gluing.
  • soldering ideally gas-tight, electrically non-conductive connections between two individual parts are formed by soldering with a glass solder.
  • An example after soldering performed squeezing the two items makes the electrically conductive connection between the two.
  • the above-described, particularly advantageous embodiments of the discharge lamp according to the invention have current feedthrough with two or three individual parts and are ideally made so that the first and the second item by soldering and / or squeezing and / or welding and that the second and the third item are connected by gluing.
  • the oxidation-resistant material used has a melting point greater than 1200 ° C. and an expansion coefficient of less than or equal to 10 ⁇ 10 -6 K -1 .
  • the described high-pressure discharge lamp according to the invention is particularly suitable in connection with a sodium filling in the discharge vessel, since a sodium filling attacking the discharge vessel protruding part of niobium, tantalum or a niobium or tantalum based alloy less corrosive than a metal halide filling.
  • Fig. 1 shows one of the two ends of a tubular discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current feedthrough 2.
  • the discharge vessel 1 is made in this case of Al 2 O 3 .
  • the end of the discharge vessel 1 and the current feedthrough 2 are gas-tight soldered to a glass solder 3.
  • the current feedthrough 2 consists of a first, cylindrical individual part 2a, for example of the niobium alloy NbZr1, and a second cylindrical individual part 2b, for example of titanium.
  • the individual parts 2a and 2b are here electrically welded together.
  • the transition region between the two individual parts 2 a and 2 b is covered by the glass solder 3.
  • the second item 2b protrudes from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first item 2a protrudes from NbZr1 into the discharge vessel 1 and thus is exposed to oxidation no direct contact with the ambient air.
  • Fig. 2 shows as already Fig. 1 one of the two ends of a tubular Al 2 O 3 discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current feedthrough 2.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current feedthrough 2 are gas-tight soldered to a glass solder 3.
  • the current leadthrough 2 consists of a first, cylindrical component 2a, for example of the niobium alloy NbZr1, and a second tubular component 2b, for example of titanium.
  • the tubular item 2b is closed on one side.
  • the items 2a and 2b have been electrically connected here by quests.
  • the transition area between the two parts 2a and 2b is covered by the Glaslot.3 and soldered gas-tight.
  • the second item 2b protrudes from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first item 2a NbZr1 protrudes into the discharge vessel 1 and the second, unilaterally closed tubular member 2b and thus exposed to oxidation no direct contact with the ambient air.
  • Fig. 3 shows one of the two tubular ends of an Al 2 O 3 discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current feedthrough 2.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current feedthrough 2 are gas-tight soldered by a glass solder 3.
  • the current feedthrough 2 consists of a first, tube-shaped individual part 2a, for example of the niobium alloy NbZr1, and a second tubular shaped part 2b, for example of titanium.
  • the tubular item 2b is closed on one side with a third item in the form of a plug 2c.
  • the individual parts 2a and 2b are electrically connected here by welding.
  • the transition region between the two individual parts 2 a and 2 b is covered by the glass solder 3.
  • the second item 2b protrudes with the formed as a plug 2c third item from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first item 2a protrudes from NbZr1 into the discharge vessel 1 and thus oxidation protected is exposed to direct contact with the ambient air.
  • the electrically conductive connection between the second individual part 2b and the third item formed as a stopper 2c can be selected depending on the temperature load and is glued here, for example.
  • the material for the third item in the form of a plug 2c is for example made of silver.
  • Fig. 4 also shows one of the two ends of a tubular Al 2 O 3 - discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current feedthrough 2a; 2 B.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current feedthrough 2a; 2b are gas-tight soldered through a glass solder 3.
  • the current feedthrough 2a; 2b consists of a first tube-shaped individual part 2a, for example of the niobium alloy NbZr1, and a second tube-shaped single part 2b, for example of titanium, closed on one side.
  • the items 2a and 2b are here by soldering to the glass solder 3 gas-tight, but not electrically connected.
  • the transition region between the two individual parts 2 a and 2 b is covered by the glass solder 3.
  • the second item 2b protrudes out of the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first item 2a of NbZr1 projects into the discharge vessel 1 and the second tube-shaped item 2b closed on one side and is thus exposed to no direct contact with the ambient air, protected against oxidation.
  • the electrically conductive connection between the second item 2b and the first item 2a is here by a crimp, indicated by the arrows, produced only after soldering with the glass solder 3.
  • Fig. 5 shows one of the two ends of a tubular Al 2 O 3 - discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current feedthrough 2.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current feedthrough 2 are gas-tight soldered by a glass solder 3.
  • the current feedthrough 2 consists of a first tubular element 2a, for example of the niobium alloy NbZr1, and a second tubular element 2b, for example of Al 2 O 3 .
  • the tubular member 2b is closed on one side with a third item in the form of a plug 2c.
  • the items 2a and 2b are here by soldering to the glass solder 3 gas-tight, but not electrically connected.
  • the transition region between the two individual parts 2 a and 2 b is covered by the glass solder 3.
  • the second item 2b protrudes with the formed as a plug 2c third item from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first item 2a protrudes from NbZr1 into the discharge vessel 1 and thus oxidation protected is exposed to direct contact with the ambient air.
  • the electrically conductive connection between the first item 2a and the plug 2c and the gas-tight connection between the second item 2b and the third item 2c can be selected depending on the temperature load and are here, for example, connected to a conductive adhesive.
  • the choice of material for the third item in the form of the plug 2c can be selected as required, for example, from the metals silver or titanium.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß, durch dessen Wand mindestens eine Stromdurchführung geführt ist, wobei die Stromdurchführung und das Entladungsgefäß mittels einer Einschmelzmasse gasdicht verbunden sind, wobei die Stromdurchführung gebildet ist aus einem ersten Einzelteil aus Niob, Tantal oder aus einer auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierung und mindestens einem zweiten Einzelteil, das aus einem Material gebildet ist, das oxidationsbeständiger ist als Niob, Tantal oder eine auf Niob und / oder Tantal basierende Legierung, wobei der Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Einzelteil entweder mit der Einschmelzmasse bedeckt ist oder durch die Einschmelzmasse gebildet ist, und wobei an einem im Entladungsgefäß angeordneten Ende der Stromdurchführung eine Entladungselektrode angeordnet ist.
  • Derartiges ist aus der Deutschen Gebrauchsmusterveröffentlichung G 86 28 310 bekannt, wobei Niob in Verbindung mit dem oxidationsbeständigeren Material Wolfram als Stromdurchführung für Hochdruckentladungslampen eingesetzt wird. Dabei wird eine gasdichte Einschmelzung und eine konstruktiv sehr aufwendige Anordnung verwendet, um das Niob vor Korrosion durch aggressive Metallhalogenide im Entladungsgefäß zu schützen. Dabei ragt das Wolfram in das Entladungsgefäß hinein, während das Niob aus dem Entladungsgefäß herausragt. Das Niob außerhalb des Entladungsgefäßes ist gegen oxidativen Angriff ungeschützt. Daher ist davon auszugehen, dass das Entladungsgefäß von der Atmosphäre isoliert in einer hier nicht dargestellten-äußeren-Schutzkapsel betrieben werden muss.
  • Aus der EP 930 639 A1 ist eine Lampe bekannt, bei der eine Stromdurchführung aus einem Glas-Tantal-Gemisch zusammen mit einem Quarzglasgefäß eingesetzt wird, wobei sich die Konzentration des Tantals entlang der Stromdurchführung ändert.
  • Die Verschmelzung zwischen Stromdurchführung und Quarzglasgefäß erfolgt nur in einem Bereich, in dem der Gehalt an Tantal im SiO2 kleiner 2Vol% beträgt. Das Ende der Stromdurchführung, das einen hohen Anteil an Tantal enthält, ragt dabei aus dem Quarzglasgefäß heraus und ist nur teilweise mit einer Oxidations-Schutzschicht aus Glas, Metalloxid oder Edelmetall überzogen.
  • Auch in der GB 2 178 230 A werden Bauteile aus Niob als Stromdurchführungen für eine Entladungslampe verwendet. Der Einsatz einer solchen Entladungslampe in einem Temperaturbereich von 200 - 300°C beziehungsweise in einer Atmosphäre mit hohem Feuchtigkeitsgehalt wird vor allem im Zusammenhang mit einer äußeren Kapsel empfohlen, die die Stromdurchführungen vor Oxidation und Korrosion schützt.
    So zeigt ein Beispiel die Entladungslampe und die Stromdurchführungen innerhalb einer mit Edelgas gefüllten, gasdicht verschlossenen Schutzkapsel aus Glas.
  • Aus der US 5,404,078 ist eine Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß und mit Metallhalid-Füllung bekannt, die in einem Schutzgefäß aus Quarzglas angeordnet ist. Die Enden des keramischen Entladungsgefäßes sind mit keramischen Stopfen verschlossen, in die jeweils eine Stromdurchführung mit rundem Durchmesser gasdicht eingesintert ist.
    Die Stromdurchführungen sind so ausgeführt, dass das Ende der Stromdurchführung, das in das Entladungsgefäß hineinragt und in Kontakt zur Metallhalid-Füllung steht, aus korrosionsbeständigem Wolfram, Molybdän, Rhenium oder aus Legierungen dieser Metalle gebildet ist. Das andere Ende der Stromdurchführungen, welches aus dem Entladungsgefäß herausragt und von dem Schutzgefäß aus Quarzglas umgeben ist, ist beispielsweise aus Niob gebildet, das vor Korrosion durch die Metallhalid-Füllung geschützt angeordnet ist.
  • Aus der Veröffentlichung "Niobium in High Temperature Applications" des Autors H. Inouye, die auf einer am 08.11.1981 in San Francisco abgehaltenen Tagung basiert (Proceedings of the International Symposium), ist das Problem der extrem niedrigen Oxidationsbeständigkeit von Niob und dessen Legierungen bereits bei niedrigen Temperaturen ab ca. 400°C bekannt. Das dem Niob eng verwandte Metall Tantal verhält sich dazu ähnlich.
    Aufgrund dieser Eigenschaft ist der Einsatzbereich dieser Metalle und ihrer Legierungen bei erhöhten Temperaturen stark begrenzt. So sind bereits Beschichtungen bekannt, die die Oxidationsbeständigkeit erhöhen. Dabei handelt es sich üblicherweise um Silizid- oder Aluminidbeschichtungen, die nur unter hohem Aufwand aufgebracht werden können. Zudem resultiert die Sprödigkeit dieser Schichten in einer Beeinträchtigung der Thermoschockbeständigkeit verbunden mit der Bildung von Rissen oder Abplatzungen der Schicht. Die beabsichtigte Schutzfunktion der Beschichtung geht damit verloren und die Oxidation des Metalls kann ausgehend von den Fehlstellen in der Schicht voranschreiten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, eine weitere Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, die Beständigkeit von Stromdurchführungen, die in oder an Hochdruckentladungslampen, insbesondere an Natrium-Hochdruckentladungslampen, angeordnet sind, gegen Oxidation und Korrosion zu erhöhen.
  • Das Problem wird einmal dadurch gelöst, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefäß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefäß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material ein Metall oder eine Metall-Legierung mit Elementen aus den Gruppen IVB und / oder VIII des Periodensystems ( gemäß CAS ) ist.
  • Ein großer Vorteil von Hochdruckentladungslampen mit derart gestalteten Stromdurchführungen ist, dass sie ohne eine zusätzliche äußere Schutzkapselung, beispielsweise aus Glas, betrieben werden können. So können die Außenmaße der Lampe entscheidend kleiner gestaltet werden. Dies ist besonders wichtig, wenn am Einsatzort ein geringes Platzangebot für die Lampe zur Verfügung steht.
  • Besonders bevorzugt ist, wenn die Elemente Ti und / oder Pt und / oder Pd und / oder Ni und / oder Fe und / oder Ir im oxidationsbeständigeren Metall und / oder der oxidationsbeständigeren Metall-Legierung enthalten sind. Bewährt hat sich insbesondere, wenn das erste Einzelteil aus Niob und das zweite Einzelteil aus Titan gebildet ist.
  • Nachfolgende Tabelle soll lediglich beispielhaft zur Verdeutlichung der erhöhten Oxidationsbeständigkeit der oben aufgeführten Materialien gegenüber Niob, Tantal, oder auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen dienen. Als Vergleichsmaterialien wurden Titan und die Niob-Legierung NbZr1 gewählt: Tabelle 1: Gewichtszunahme von Titan und NbZr1 in (%) in Abhängigkeit der Auslagerungszeit an Luft bei erhöhten Temperaturen ( -- bedeutet: keine Messung durchgeführt )
    Temperatur Zeit 400°C 500°C 600°C 650° C 700° C
    Ti NbZr1 Ti NbZr1 Ti NbZr1 Ti NbZr1 Ti NbZr1
    1h 0 0,039 0,035 3,206 0,051 - 0,058 0,122 -
    6h 0 3,295 - - 0,136 - 0,188 - 0,417 -
    13h 0 - - - 0,17 - 0,365 - 0,762 -
    29h 0 - - - 0,356 - 1,005 - 1,188 -
    69h - - - - 0,285 - - - - -
    100h - - - - 0,392 - - - - -
  • Das Problem wird weiterhin dadurch gelöst, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefäß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefäß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material aus einer Keramik ist. Besonders bevorzugt ist hier Keramik aus Al2O3 und / oder MoSi2 und / oder (Mo,W)Si2 und / oder SiC und / oder Si3N4. Auch hier ist es ein großer Vorteil, dass eine Lampe mit derart gestalteten Stromdurchführungen ohne eine zusätzliche äußere Schutzkapselung, beispielsweise aus Glas, betrieben werden kann und somit die Außenmaße gering sind.
  • Die Stromdurchführung kann mindestens teilweise in Form eines Zylinders und / oder eines Röhrchens ausgebildet sein. Eine Stromdurchführung für Entladungslampen, die als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, wobei ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus oxidationsbeständigerem Metall und / oder einer oxidationsbeständigeren Metall-Legierung gasdicht und elektrisch leitend verbunden ist und wobei das zweite Einzelteil die Form einer Schutzkappe aufweist, bildet eine bevorzugte Ausführungsform.
  • Vorteilhaft für die Entladungslampe ist außerdem, wenn die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist und wenn ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus oxidationsbeständigerem Metall und / oder einer oxidationsbeständigeren Metall-Legierung gasdicht verbunden ist und wenn das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und wenn das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind. Dabei kann das erste Einzelteil elektrisch leitend mit dem zweiten und dem dritten Einzelteil oder nur mit dem dritten Einzelteil verbunden sein.
  • Eine weitere Ausführungsform der Entladungslampe wird dadurch gebildet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist und dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus Keramik gasdicht verbunden ist und dass das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und dass das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind. Hier kann das erste Einzelteil elektrisch leitend auch nur mit dem dritten Einzelteil verbunden sein.
  • Das dritte Einzelteil kann als Scheibe oder Kappe oder Stopfen ausgebildet oder aus einer formlosen, aushärtbaren Masse gebildet sein. Das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles kann ganz oder teilweise aus Cu und / oder Ag gebildet sein. Möglich ist aber auch, dass das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles ganz oder teilweise aus dem gleichen Material wie das zweite Einzelteil gebildet ist.
  • Die Einzelteile können beispielsweise durch Schweißen und / oder Löten und / oder Quetschen und / oder Verschrauben und / oder Bonden und / oder Kleben verbunden sein. So sind idealerweise gasdichte, elektrisch nicht leitende Verbindungen zwischen zwei Einzelteilen durch Löten mit einem Glaslot ausgebildet. Ein nach dem Löten beispielsweise ausgeführtes Quetschen der beiden Einzelteile stellt die elektrisch leitende Verbindung zwischen beiden her. Die oben bereits beschriebenen, besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Entladungslampe besitzen Stromdurchführung mit zwei oder auch drei Einzelteilen und sind idealerweise so hergestellt, dass das erste und das zweite Einzelteil durch Löten und / oder Quetschen und / oder Schweißen und dass das zweite und das dritte Einzelteil durch Kleben verbunden sind.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das verwendete oxidationsbeständigere Material einen Schmelzpunkt größer 1200°C und einen Ausdehnungskoeffizienten kleiner oder gleich 10•10-6 K-1 aufweist.
  • Die beschriebene erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe ist besonders in Verbindung mit einer Natrium-Füllung im Entladungsgefäß geeignet, da eine Natrium-Füllung das in das Entladungsgefäß ragende Teil aus Niob, Tantal oder eine auf Niob oder Tantal basierende Legierung weniger korrosiv angreift als eine Metallhalid-Füllung.
  • Anhand der Figuren 1 bis 5 soll die Erfindung nun näher erläutert werden. Es zeigen
  • Fig. 1
    Entladungslampe mit einer Stromdurchführung aus zwei zylinderförmigen Einzelteilen
    Fig. 2
    Entladungslampe mit einer Stromdurchführung aus einem ersten zylinderförmigen und einem zweiten röhrchenförmigen, einseitig geschlossenen Einzelteil
    Fig. 3
    Entladungslampe mit einer Stromdurchführung aus zwei röhrchenförmigen Einzelteilen und einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens
    Fig. 4
    Entladungslampe mit Stromdurchführung aus einem ersten röhrchenförmigen Einzelteil und einem zweiten röhrchenförmigen, einseitig verschlossenen Einzelteil
    Fig. 5
    Entladungslampe mit Stromdurchführung aus einem ersten röhrchenförmigen Einzelteil und einem zweiten röhrchenförmigen Einzelteil und einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens.
  • Fig. 1 zeigt eines der beiden Enden eines rohrförmigen Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2. Das Entladungsgefäß 1 ist in diesem Fall aus Al2O3 hergestellt. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2 sind gasdicht mit einem Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2 besteht aus einem ersten, zylinderförmigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZr1, und einem zweiten zylinderförmigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier elektrisch leitend miteinander verschweißt. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZr1 in das Entladungsgefäß 1 hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist.
  • Fig. 2 zeigt wie bereits Fig. 1 eines der beiden Enden eines rohrförmigen Al2O3 - Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2 sind gasdicht mit einem Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2 besteht aus einem ersten, zylinderförmigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZr1, und einem zweiten röhrchenförmigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan. Das röhrchenförmige Einzelteil 2b ist einseitig geschlossen. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Questschen elektrisch verbunden worden. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot.3 bedeckt und gasdicht verlötet. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZr1 in das Entladungsgefäß 1 und das zweite, einseitig geschlossene röhrchenförmige Einzelteil 2b hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist.
  • Auch Fig. 3 zeigt eines der beiden rohrförmigen Enden eines Al2O3- Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2 sind gasdicht durch ein Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2 besteht aus einem ersten, röhrchenförmigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZr1, und einem zweiten röhrchenförmigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan. Das röhrchenförmige Einzelteil 2b ist einseitig mit einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens 2c verschlossen. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Schweißen elektrisch leitend verbunden. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b mit dem als Stopfen 2c ausgebildeten dritten Einzelteil aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZr1 in das Entladungsgefäß 1 hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Einzelteil 2b und dem als Stopfen 2c ausgebildeten dritten Einzelteil kann je nach Temperaturbelastung gewählt werden und ist hier beispielsweise geklebt. Das Material für das dritte Einzelteil in Form eines Stopfens 2c ist beispielsweise aus Silber.
  • Fig. 4 zeigt ebenfalls eines der beiden Enden eines rohrförmigen Al2O3- Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2a; 2b. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2a; 2b sind gasdicht durch ein Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2a; 2b besteht aus einem ersten, röhrchenförmigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZr1, und einem zweiten, einseitig geschlossenen röhrchenförmigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Löten mit dem Glaslot 3 gasdicht, aber nicht elektrisch verbunden. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt. Somit ragt as zweite Einzelteil 2b aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZr1 in das Entladungsgefäß 1 und das zweite, einseitig geschlossenen röhrchenförmige Einzelteil 2b hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Einzelteil 2b und dem ersten Einzelteil 2a wird hier durch eine Quetschverbindung, angedeutet durch die Pfeile, erst nach dem Löten mit dem Glaslot 3 hergestellt.
  • Fig. 5 zeigt eines der beiden Enden eines rohrförmigen Al2O3 - Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2 sind gasdicht durch ein Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2 besteht aus einem ersten, röhrchenförmigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZr1, und einem zweiten röhrchenförmigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Al2O3. Das röhrchenförmige Einzelteil 2b ist einseitig mit einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens 2c geschlossen. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Löten mit dem Glaslot 3 gasdicht, aber nicht elektrisch verbunden. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b mit dem als Stopfen 2c ausgebildeten dritten Einzelteil aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZr1 in das Entladungsgefäß 1 hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Einzelteil 2a und dem Stopfen 2c und die gasdichte Verbindung zwischen dem zweiten Einzelteil 2b und dem dritten Einzelteil 2c können je nach Temperaturbelastung gewählt werden und sind hier beispielsweise mit einem leitfähigen Kleber verbunden. Ebenso kann die Materialwahl für das dritte Einzelteil in Form des Stopfens 2c je nach Anforderung gewählt werden, beispielsweise aus den Metallen Silber oder Titan.

Claims (19)

  1. Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß (1), durch dessen Wand mindestens eine Stromdurchführung (2) geführt ist, wobei die Stromdurchführung und das Entladungsgefäß mittels einer Einslchmelzmasse (3) gasdicht verbunden sind, wobei die Stromdurchführung gebildet ist aus einem ersten Einzelteil (2a) aus Niob, Tantal oder aus einer auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierung und mindestens einem zweiten Einzelteil (2b), das aus einem Material gebildet ist, das oxidationsbeständiger ist als Niob, Tantal oder eine auf Niob und / oder Tantal basierende Legierung, wobei der Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Einzelteil entweder mit der Einschmelzmasse bedeckt ist oder durch die Einschmelzmasse gebildet ist, und wobei an einem im Entladungsgefäß angeordneten Ende der Stromdurchführung eine Entladungselektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefäß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefäß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material ein Metall oder eine Metall-Legierung mit Elementen aus den Gruppen IVB und / oder VIII des Periodensystems ist.
  2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente Ti und / oder Pt und / oder Pd und / oder Ni und / oder Fe und / oder Ir im oxidationsbeständigeren Metall und / oder der oxidationsbeständigeren Metall-Legierung enthalten sind.
  3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil aus Niob und das zweite Einzelteil aus Titan gebildet ist.
  4. Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß (1), durch dessen Wand mindestens eine Stromdurchführung (2) geführt ist, wobei die Stromdurchführung und das Entladungsgefäß mittels einer Einschmelzmasse (3) gasdicht verbunden sind, wobei die Stromdurchführung gebildet ist aus einem ersten Einzelteil (2a) aus Niob, Tantal oder aus einer auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierung und mindestens einem zweiten Einzelteil (2b), das aus einem Material gebildet ist, das oxidationsbeständiger ist als Niob, Tantal oder einer auf Niob und / oder Tantal basierende Legierung, wobei der Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Einzelteil entweder mit der Einschmelzmasse bedeckt ist oder durch die Einschmelzmasse gebildet ist, und wobei an einem im Entladungsgefäß angeordneten Ende der Stromdurchführung eine Entladungselektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefäß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefäß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material aus einer Keramik ist.
  5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das oxidationsbeständigere Material aus Keramik aus Al2O3 und / oder MoSi2 und / oder (Mo,W)Si2 und / oder SiC und / oder Si3N4 gebildet ist.
  6. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung mindestens teilweise in Form eines Zylinders und / oder eines Röhrchens ausgebildet ist.
  7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus oxidationsbeständigerem Metall und / oder einer oxidationsbeständigeren Metall-Legierung gasdicht und elektrisch leitend verbunden ist und dass das zweite Einzelteil als Schutzkappe ausgebildet ist.
  8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und/oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus oxidationsbeständigerem Metall und / oder einer oxidationsbeständigeren Metall-Legierung gasdicht verbunden ist, dass das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil (2c) gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und dass das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind.
  9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil elektrisch leitend mit dem zweiten und dem dritten Einzelteil oder nur mit dem dritten Einzelteil verbunden ist.
  10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus Keramik gasdicht verbunden ist, dass das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und dass das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind.
  11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil elektrisch leitend mit dem dritten Einzelteil verbunden ist.
  12. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Einzelteil als Scheibe oder Kappe oder Stopfen ausgebildet oder aus einer formlosen, aushärtbaren Masse gebildet ist.
  13. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles ganz oder teilweise aus Cu und / oder Ag gebildet ist.
  14. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles ganz oder teilweise aus dem gleichen Material wie das zweite Einzelteil gebildet ist.
  15. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile durch Schweißen und / oder Löten und / oder Quetschen und / oder Verschrauben und / oder Bonden und / oder Kleben verbunden sind.
  16. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass gasdichte, elektrisch nicht leitende Verbindungen zwischen zwei Einzelteilen durch Löten mit einem Glaslot ausgebildet sind und dass durch ein nach dem Löten ausgeführtes Quetschen der beiden Einzelteile die elektrisch leitende Verbindung ausgebildet ist.
  17. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Einzelteil aus mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11 durch Löten und / oder Quetschen und / oder Schweißen und dass das zweite und das dritte Einzelteil aus mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11 durch Kleben verbunden sind.
  18. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das oxidationsbeständigere Material einen Schmelzpunkt größer 1200°C und einen Ausdehnungskoeffizienten kleiner oder gleich 10.10-6 K-1 aufweist.
  19. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckentladungslampe als Natrium-Hochdruckentladungslampe ausgestaltet ist.
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