EP1580797A2 - Electrode system with an electrical feedthrough through a ceramic component - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrode system for a ceramic discharge lamp Discharge vessel comprising an electrode, a power supply line and a through the ceramic discharge tube led current passage, the platinum group metal or rhenium has a method for producing an electrode system in which a current feedthrough platinum group metal or rhenium-based flush with a metallic solder is soldered into the ceramic component, a preferred ceramic discharge vessel and the use of the electrode system or the preferred discharge vessel in metal halide lamps.
- an electrode system for a metal halide lamp comprising a ceramic discharge vessel, an electrically conductive bushing and a Electrode.
- the construction is designed for high operating temperatures.
- the light output is a lamp limited by its dimension.
- the object of the present invention is, on the one hand, the light output of To increase lamps and on the other hand to allow a smaller sizing.
- the object is achieved in that the current feedthrough through the ceramic discharge vessel Rhenium or platinum group metal metals, in particular of rhenium or a platinum group metal or a rhenium or platinum group metal alloy.
- a use according to the invention for metal halide lamps with increased luminous efficacy allows. Smaller lamps with improved light output are with the electrode system produced.
- the electrode system according to the invention stops in the area of the current feedthrough Temperatures up to 2000 ° C stood. Thus, also an improved color reproduction reachable.
- the inventive technique enables the manufacture of lamps increased radiation power, improved color reproduction and a considerable reduction the dimensions.
- the current feedthrough with a platinum group metal solder in soldered the ceramic discharge vessel.
- the electrode in tungsten the power supply as a base metal pin, Rhenium or platinum group metal as an essential component, as a main component or as a major part of the power supply, the current leadthrough made of rhenium or a rhenium alloy or of a platinum group metal or of a platinum group metal alloy, in particular iridium or iridium alloy, a ceramic discharge vessel made of alumina and a flush soldering of the current feedthrough in the discharge vessel.
- the current feedthrough consists of two joined together Balls of platinum group metal or rhenium, or their alloys, in which the Space between the balls and the discharge vessel with a platinum group metal-based solder is filled.
- the combination of the present invention up to 2000 ° C resistant current implementation and the direct soldering of the current feedthrough with the ceramic burner allows a compact new design of ceramic burner with optimized light output and reduced Metallhalogenidgehalt.
- the discharge vessel to the Shafts shortened, which are usually arranged to receive the current feedthrough.
- a power feed pin may optionally be between the power supply and the power feedthrough be arranged and electrically connect them together.
- the ceramic discharge vessel may be referred to as burner and comprise Al 2 O 3 , sapphire, yttrium aluminum garnet, aluminum nitride, aluminum oxynitride, silicon aluminum oxynitride, in particular consisting of Al 2 O 3 .
- the current feedthrough penetrates the ceramic discharge vessel gas-tight and connects the electrode with the power supply or the power supply pin.
- the solder is soldered flush to the current feedthrough and the discharge vessel.
- a solder of platinum group metal or their alloy is soldered flush to the current feedthrough and the discharge vessel.
- FIG. 1 shows a cross section of an electrode system according to the invention for use in metal halide lamps with a ceramic (Al 2 O 3 ) discharge vessel.
- FIG. 2 shows a cross section of the ceramic discharge vessel with integrated Electrode system.
- Figure 3 shows a comparison cross-section of a discharge vessel.
- This electrode system comprises an electrode 1, as typically in discharge lamps is used, a power supply line 3, which may be formed as a non-noble metal pin and a current feedthrough 2.
- the current feedthrough 2 contains as an essential component Rhenium or platinum group metal and consists of two joined balls.
- the assembled balls 2 fill with a Lot 4, the opening for the current feedthrough in the discharge vessel 5 from.
- the current feedthrough 2 protrudes minimally into the discharge vessel 5, so that the electrode material of the electrode 1 is not in contact with the discharge vessel 5 is coming.
- the interior of the discharge vessel 5 is sealed with the solder.
- the number of balls is arbitrary.
- the power supply line 3 is the electrical connection between the lamp base and the Current feedthrough 2 through the ceramic discharge vessel 5.
- a power supply pin attached.
- this pin exists i.d.R. made of a Nb alloy.
- lying current feedthrough 2 are in addition to Nb alloys and other materials based non-precious metals including refractory metals possible.
- the discharge vessel 5 has no ceramic shaft in the region of the current feedthrough on. Minor gains in this area can be beneficial. (Fig.2).
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrodensystem für eine Entladungslampe mit keramischem Entladungsgefäß umfassend eine Elektrode, eine Stromzuleitung und einer durch das keramische Entladungsgefäß geführten Stromdurchführung, die Platingruppenmetall oder Rhenium aufweist, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodensystems bei dem eine Stromdurchführung auf Platingruppenmetall- oder Rhenium-Basis bündig mit einem metallischen Lot in das Keramikbauteil eingelötet wird, ein dafür bevorzugtes keramisches Entladungsgefäß sowie die Verwendung des Elektrodensystems oder des bevorzugten Entladungsgefäßes in Metallhalogenidlampen.The present invention relates to an electrode system for a ceramic discharge lamp Discharge vessel comprising an electrode, a power supply line and a through the ceramic discharge tube led current passage, the platinum group metal or rhenium has a method for producing an electrode system in which a current feedthrough platinum group metal or rhenium-based flush with a metallic solder is soldered into the ceramic component, a preferred ceramic discharge vessel and the use of the electrode system or the preferred discharge vessel in metal halide lamps.
Aus DE 102 26 762 A1 ist ein Elektrodensystem für eine Metallhalogenidlampe bekannt, umfassend ein keramisches Entladungsgefäß, eine elektrisch leitende Durchführung und eine Elektrode. Die Konstruktion ist für hohe Einsatztemperaturen konzipiert. Allerdings ist die Lichtleistung einer Lampe durch deren Dimension begrenzt.From DE 102 26 762 A1 an electrode system for a metal halide lamp is known, comprising a ceramic discharge vessel, an electrically conductive bushing and a Electrode. The construction is designed for high operating temperatures. However, the light output is a lamp limited by its dimension.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einerseits die Lichtleistung von Lampen zu erhöhen und andererseits eine kleinere Dimensionierung zu ermöglichen.The object of the present invention is, on the one hand, the light output of To increase lamps and on the other hand to allow a smaller sizing.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Stromdurchführung durch das keramische Entladungsgefäß Rhenium oder Platingruppenmetall-Metalle aufweist, insbesondere aus Rhenium oder einem Platingruppenmetall oder einer Rhenium- oder Platingruppenmetall-Legierung besteht.The object is achieved in that the current feedthrough through the ceramic discharge vessel Rhenium or platinum group metal metals, in particular of rhenium or a platinum group metal or a rhenium or platinum group metal alloy.
Damit wird eine erfindungsgemäße Verwendung für Metallhalogenidlampen mit erhöhter Lichtausbeute ermöglicht. Kleinere Lampen mit verbesserter Lichtausbeute sind mit dem Elektrodensystem herstellbar. Das erfindungsgemäße Elektrodensystem hält im Bereich der Stromdurchführung Temperaturen bis zu 2000°C stand. Somit ist auch eine verbesserte Farbwiedergabe erreichbar.Thus, a use according to the invention for metal halide lamps with increased luminous efficacy allows. Smaller lamps with improved light output are with the electrode system produced. The electrode system according to the invention stops in the area of the current feedthrough Temperatures up to 2000 ° C stood. Thus, also an improved color reproduction reachable.
Weiterhin wird es erfindungsgemäß ermöglicht, die Entladungsgefäße ohne Schaft für die Stromdurchführung auszustatten. Dies ermöglicht wiederum ein weiteres Verkleinern der Lampendimension.Furthermore, it is possible according to the invention, the discharge vessels without shank for the Equip current feedthrough. This in turn allows a further reduction of the lamp dimension.
In synergistischer Weise ermöglicht die erfinderische Technik die Herstellung von Lampen mit erhöhter Strahlungsleistung, verbesserter Farbwiedergabe und einer beachtlichen Verkleinerung der Abmessungen.In a synergistic way, the inventive technique enables the manufacture of lamps increased radiation power, improved color reproduction and a considerable reduction the dimensions.
In vorzugsweiser Ausführung wird die Stromdurchführung mit einem Platingruppenmetall-Lot in das keramische Entladungsgefäß eingelötet.In a preferred embodiment, the current feedthrough with a platinum group metal solder in soldered the ceramic discharge vessel.
Weitere bevorzugte Ausführungen sind
die Ausführung der Elektrode in Wolfram,
die Stromzuleitung als ein Nichtedelmetallstift,
Rhenium oder Platingruppenmetall als wesentlicher Anteil, als Hauptbestandteil oder als übergeordneter
Anteil der Stromdurchführung,
die Stromdurchführung aus Rhenium oder einer Rheniumlegierung oder aus einem Platingruppenmetall
oder einer Platingruppenmetall-Legierung, insbesondere Iridium oder Iridiumlegierung,
ein keramisches Entladungsgefäß aus Aluminiumoxid und
ein bündiges Verlöten der Stromdurchführung im Entladungsgefäß.Further preferred embodiments are
the execution of the electrode in tungsten,
the power supply as a base metal pin,
Rhenium or platinum group metal as an essential component, as a main component or as a major part of the power supply,
the current leadthrough made of rhenium or a rhenium alloy or of a platinum group metal or of a platinum group metal alloy, in particular iridium or iridium alloy,
a ceramic discharge vessel made of alumina and
a flush soldering of the current feedthrough in the discharge vessel.
Wird das Design der Stromdurchführung in Form einer oder mehrerer zusammengefügter Kugeln ausgebildet, wird eine wirtschaftliche Fertigung des Elektrodensystems ermöglicht, insbesondere wenn die Stromdurchführung aus Platingruppenmetall oder Rhenium bzw. deren Legierungen besteht. Die Ausführung der Stromdurchführung in kugeliger Form erweist sich außerdem für die Herstellung von großen Stückzahlen als vorteilhaft.If the design of the power feedthrough in the form of one or more joined balls formed, an economical production of the electrode system is possible, in particular if the current feedthrough of platinum group metal or rhenium or their alloys consists. The execution of the current feedthrough in spherical form also proves for the production of large numbers as advantageous.
In einer bevorzugten Ausführung hiervon besteht die Stromdurchführung aus zwei zusammengefügten Kugeln aus Platingruppenmetall oder Rhenium, bzw. deren Legierungen, bei dem der Zwischenraum zwischen den Kugeln und dem Entladungsgefäß mit einem Lot auf Platingruppenmetall-Basis gefüllt wird. In a preferred embodiment thereof, the current feedthrough consists of two joined together Balls of platinum group metal or rhenium, or their alloys, in which the Space between the balls and the discharge vessel with a platinum group metal-based solder is filled.
Die Kombination aus der erfindungsgemäß bis zu 2000°C beständigen Stromdurchführung und die direkte Verlötung der Stromdurchführung mit dem Keramikbrenner ermöglicht ein kompaktes neues Design des Keramikbrenners mit optimierter Lichtausbeute und reduziertem Metallhalogenidgehalt.The combination of the present invention up to 2000 ° C resistant current implementation and the direct soldering of the current feedthrough with the ceramic burner allows a compact new design of ceramic burner with optimized light output and reduced Metallhalogenidgehalt.
Für die Stromdurchführung ist keine über die Gefäßwandbreite hinausragende Verlängerung mehr nötig. Der erfindungsgemäße Verzicht auf diesen Schaft ermöglicht eine direkte Verkleinerung der Lampendimension bei vergleichbarer Leistung von Lampen mit vergleichbarer Temperatur. Für die Herstellung kleiner Lampen spielt daher nicht nur die Leistungssteigerung über die Temperaturerhöhung eine Rolle. In bevorzugter Ausführung ist das Entladungsgefäß um die Schäfte verkürzt, die üblicherweise zur Aufnahme der Stromdurchführung angeordnet sind.For the current feedthrough, there is no extension projecting beyond the vessel wall width more necessary. The renunciation of this shaft according to the invention allows a direct reduction the lamp dimension with comparable performance of lamps with comparable temperature. For the production of small lamps, therefore, not only the performance increase plays over the temperature increase is important. In a preferred embodiment, the discharge vessel to the Shafts shortened, which are usually arranged to receive the current feedthrough.
Ein Stromzuleitungsstift kann optional zwischen der Stromzuleitung und der Stromdurchführung angeordnet sein und diese elektrisch miteinander verbinden.A power feed pin may optionally be between the power supply and the power feedthrough be arranged and electrically connect them together.
Das keramische Entladungsgefäß kann als Brenner bezeichnet werden und Al2O3, Saphir, Yttriumaluminiumgranat, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxinitrid, Siliziumaluminiumoxinitrid aufweisen, insbesondere aus Al2O3 bestehen.The ceramic discharge vessel may be referred to as burner and comprise Al 2 O 3 , sapphire, yttrium aluminum garnet, aluminum nitride, aluminum oxynitride, silicon aluminum oxynitride, in particular consisting of Al 2 O 3 .
Die Stromdurchführung durchdringt das keramische Entladungsgefäß gasdicht und verbindet die Elektrode mit der Stromzuleitung oder dem Stromzuleitungsstift. Erfindungsgemäß enthält die Stromdurchführung Rhenium oder Platingruppenmetall. Bevorzugt werden Legierungen dieser Metalle und insbesondere Stromdurchführungen aus Ir oder Ir Legierung.The current feedthrough penetrates the ceramic discharge vessel gas-tight and connects the electrode with the power supply or the power supply pin. Contains according to the invention the current feedthrough rhenium or platinum group metal. Preference is given to alloys of these Metals and in particular current feedthroughs of Ir or Ir alloy.
Vorzugsweise wird das Lot bündig an die Stromdurchführung und das Entladungsgefäß gelötet. Sehr geeignet hierfür ist ein Lot aus Platingruppenmetall oder deren Legierung.Preferably, the solder is soldered flush to the current feedthrough and the discharge vessel. Very suitable for this is a solder of platinum group metal or their alloy.
Im folgenden werden besondere Ausführungen der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.In the following special embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings.
Abbildung 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Elektrodensystems für den Einsatz in Metallhalogenidlampen mit keramischem (Al2O3) Entladungsgefäß.FIG. 1 shows a cross section of an electrode system according to the invention for use in metal halide lamps with a ceramic (Al 2 O 3 ) discharge vessel.
Abbildung 2 zeigt einen Querschnitt des keramischen Entladungsgefäßes mit integriertem Elektrodensystem. Figure 2 shows a cross section of the ceramic discharge vessel with integrated Electrode system.
Abbildung 3 zeigt einen Vergleichsquerschnitt eines Entladungsgefäßes.Figure 3 shows a comparison cross-section of a discharge vessel.
Dieses Elektrodensystem umfasst eine Elektrode 1 wie sie typischerweise in Entladungslampen
verwendet wird, eine Stromzuleitung 3, die als ein Nichtedelmetallstift ausgebildet sein kann
und eine Stromdurchführung 2. Die Stromdurchführung 2 enthält als wesentliche Komponente
Rhenium oder Platingruppenmetall und besteht aus zwei zusammengefügten Kugeln.This electrode system comprises an
Die zusammengefügten Kugeln 2 füllen mit einem Lot 4 die Öffnung für die Stromdurchführung
im Entladungsgefäß 5 aus. Dabei ragt die Stromdurchführung 2 minimal in das Entladungsgefäß
5, so dass das Elektrodenmaterial der Elektode 1 nicht in Berührung mit dem Entladungsgefäß
5 kommt. Der Innenraum des Entladungsgefäßes 5 wird mit dem Lot dicht verschlossen.The assembled
Die Anzahl der Kugeln ist beliebig. In der Ausführung mit einer Kugel kann das Lot 4 sowohl auf
der Elektrodenseite wie auch auf der Stromzuleitungsseite oder beidseitig aufgebracht werden.The number of balls is arbitrary. In the version with a ball, the
Die Stromzuleitung 3 dient der elektrischen Verbindung zwischen Lampensockel und der
Stromdurchführung 2 durch das keramische Entladungsgefäß 5. Vorzugsweise wird zur Kontaktierung
zwischen Stromzuleitung 3 und Stromdurchführung 2 ein Stromzuleitungsstift angebracht.
Bei Metallhalogenidlampen mit herkömmlicher Stromdurchführung 2 besteht dieser Stift
i.d.R. aus einer Nb-Legierung. Bei Metallhalogenidlampen mit der dieser Erfindung zugrunde
liegenden Stromdurchführung 2 sind neben Nb-Legierungen auch andere Werkstoffe auf Basis
von Nichtedelmetallen einschließlich der Refraktärmetalle möglich.The
Das Entladungsgefäß 5 weist keinen keramischen Schaft im Bereich der Stromdurchführung
auf. Geringfügige Verstärkungen in diesem Bereich können aber von Vorteil sein. (Abb.2).The
Durch die Verwendung eines Lots auf PGM-Basis sowie einer Stromdurchführung auf PGM- bzw. Re-Basis können während des Betriebs der Lampe im Bereich der Stromdurchführung höhere Temperaturen bis ca. 1900 °C auftreten, ohne dass es zu einer Beschädigung bzw. einer Beeinträchtigung der Funktionalität der Lampe kommt. Dies wiederum ermöglicht die Konstruktion von Lampen mit erheblich kompakterem Design (Abb. 2) als bei den herkömmlichen Metallhalogenidlampen (Abb. 3). By using a PGM-based solder as well as a current feed-through to PGM or re-base can during operation of the lamp in the field of power feedthrough Higher temperatures up to 1900 ° C occur without causing damage or a Impairment of the functionality of the lamp comes. This in turn allows the construction of lamps with a much more compact design (Figure 2) than the conventional ones Metal halide lamps (Fig. 3).
Aus Abb. 3 wird ersichtlich, dass bei dem herkömmlichen Lampendesign an beiden Enden des keramischen Entladungsgefäßes ein Schaft aus Al2O3 erforderlich ist, in den die Elektrodensysteme i. d. R. mit Hilfe eines glasartigen Lots eingelötet werden. Diese "Verlängerungen" sind bei den herkömmlichen Stromdurchführungen notwendig.From Fig. 3 it can be seen that in the conventional lamp design at both ends of the ceramic discharge vessel, a shaft made of Al 2 O 3 is required, in which the electrode systems are usually soldered using a glassy solder. These "extensions" are necessary in the conventional current feedthroughs.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Elektrodensystems mit einer Stromdurchführung auf PGM bzw. Re-Basis können diese keramischen "Verlängerungen" entfallen bzw. erheblich verkürzt werden (vgl. Abb. 2). Darüber hinaus ermöglicht das dieser Erfindung zugrunde liegende neue Elektrodensystem, die Lampen bei höheren Temperaturen zu betreiben, was zu einer besseren Farbwiedergabe und zu einer höheren Lichtausbeute führt.When using the electrode system according to the invention with a current feedthrough PGM or Re-base, these ceramic "extensions" omitted or significantly shortened (see Fig. 2). In addition, the basis of this invention allows new electrode system, which operate lamps at higher temperatures, resulting in a better color rendering and higher light output.
Claims (5)
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