EP1958239A2 - High-pressure discharge lamp comprising a ceramic discharge vessel - Google Patents

High-pressure discharge lamp comprising a ceramic discharge vessel

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Publication number
EP1958239A2
EP1958239A2 EP06841274A EP06841274A EP1958239A2 EP 1958239 A2 EP1958239 A2 EP 1958239A2 EP 06841274 A EP06841274 A EP 06841274A EP 06841274 A EP06841274 A EP 06841274A EP 1958239 A2 EP1958239 A2 EP 1958239A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
discharge lamp
discharge vessel
pressure discharge
stopper
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06841274A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Trypke
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.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP1958239A2 publication Critical patent/EP1958239A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H01J61/361—Seals between parts of vessel
    • H01J61/363—End-disc seals or plug seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/32—Seals for leading-in conductors
    • H01J5/40—End-disc seals, e.g. flat header

Definitions

  • the invention is based on a high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel according to the preamble of claim 1. It is in particular metal halide lamps, in particular for general lighting, or else high-pressure sodium lamps.
  • the sealing area should be vacuum-tight and resistant to high temperatures and not susceptible to corrosion.
  • This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
  • Particularly advantageous Ausgestaltun ⁇ gen can be found in the dependent claims.
  • the stopper consists in one piece of at least one end of the discharge vessel from a molybdenum-vanadium alloy (MoV), the vanadium content being below 50% by weight.
  • MoV molybdenum-vanadium alloy
  • the plug tion a weldability with the imple ⁇ is possible in a simple manner.
  • an electrical conductivity of this layer of at least 5 m ⁇ is required.
  • the advantage of this one-piece plug is that it can be kept very short, which makes it easier to miniaturize the lamp.
  • a proportion of the vanadium in the range from 20 to 40% by weight is preferred, since the relative expansion differences can then be kept sufficiently small.
  • the ceramic discharge vessel has che tubular end regions ⁇ in which the plug is fitted.
  • the stopper sits in the end area through direct sintering.
  • the bushing is connected to this stopper in a vacuum-tight manner by welding, in particular by laser welding.
  • 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.
  • the material of the implementing ⁇ tion should, at least as regards the efficient thermal Ausdehnungsko- be as well as possible into the special ⁇ on its composition adjusted to the stopper. Ideally, it agrees with it, but deviate ⁇ tions are possible.
  • the stopper is connected to the end of the discharge vessel without glass solder. In general, this is done by direct sintering. The implementation by means of direct sintering is also connected to the stopper.
  • a decisive advantage of the present invention is that, with a suitable choice of the relative proportion of vanadium in the stopper, there are no significant thermal expansion differences.
  • the seal is permanently ⁇ DERS particular, because a strong and durable connection is achieved by welding, which in this Hin ⁇ view of the art of the fuel sintering or smelting superior to Ü.
  • small expansion differences result in implementation of pure metals such as molybdenum and tungsten and highly enriched with metal cermet not so quick to tears, as tensions by Elas ⁇ ticity of the metal are more easily degraded.
  • the leadthrough can be a pin made of high-temperature-resistant metal, in particular tungsten or molybdenum, or a cermet which consists of a mixture of aluminum oxide and tungsten or molybdenum.
  • the bushing is a tube made of high-temperature-resistant metal.
  • This shape is particularly advantageous for high-watt lamps (typically 250 to 400 W).
  • the use of a tube as a lead-through has the advantage that even larger bores in the stopper, which are necessary for leading through large electrodes for high-watt lamps, can be sealed without excessive heat losses for the electrode.
  • this opening can be selected independently of the electrode size. In this case the Opening can be closed subsequently with a filling pin, said filling pin, tube and cermet welded in a step ⁇ ver.
  • a separate filling hole in the stopper as was often necessary in the past, can therefore be pulled completely out of the way.
  • the present invention is a high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel (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 more ⁇ -part plug. At least at one end of the discharge vessel ⁇ described construction is realized.
  • An electrically conductive bushing is passed through a central bore of the stopper in a vacuum-tight manner, to which an electrode with a shaft is attached, which projects into the interior of the discharge vessel.
  • the feedthrough is a component made of a metal or a cermet, the metal content of which is so high that it can be welded like a metal, the feedthrough being fastened in the stopper by means of a welded connection, that is to say without a glass solder.
  • the stopper itself is attached to the discharge vessel without glass solder. This happens üb ⁇ SHORT- by direct sintering.
  • the feedthrough is a pin made of electrically conductive cermet, the shaft of the electrode being butt-welded to the end face of the pin. The pin itself is welded to the plug. The advantage of this arrangement is that the thermal expansion difference between the pin and the plug is relatively small.
  • cermet is not as good a heat conductor as metal.
  • the bushing is advantageously inserted into the plug so that contact with the filling is minimized and the temperature load is reduced.
  • the bushing is an electrically conductive pin made of metal.
  • the pin 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. They can be coated with rhenium.
  • the invention ultimately leads to capillary-free ceramic metal halide lamps.
  • the function of the capillaries is to guide the sealing point, usually by means of glass solder, into an uncritical temperature range.
  • Non-critical temperature range here means that the different coefficients of linear expansion of the materials in the melting zone do not lead to crack formation in the ceramic.
  • the temperature of the glass solder in the melting zone must be kept so low that no reactions with the filling will occur or the glass solder will become viscous again.
  • An electrode system is led through the capillary into the discharge vessel.
  • Parts of the electrode system previously these are Mo and Nb components, are used for the current passage .
  • the inside diameter of the capillary and the outside diameter of the electrode system must be selected so that the diameters cannot overlap, ie the assemblies are machine-compatible.
  • there is always a free space in the capillary the so-called dead volume. Since the capillary, Menden because of remo ⁇ temperature on the capillary as a cold trap part of the filling settles in this dead volume (sometimes irreversible). This results in color tempera ⁇ turstreuonne at any time of the burning time. Corrective measures, such as increasing the filling quantity, are only possible to a limited extent without triggering other early failure mechanisms.
  • a plug according to the present invention which is preferably carried out by means of a laser sersch singung, lasts only a few milliseconds ⁇ customer. Heating up the entire discharge vessel, as has been done up to now, is avoided by the short laser pulse time.
  • the lamp length can be reduced by the invention, ie compact lamps are more likely to be realized.
  • the invention saves the electrode system and lamp manufacture expensive materials, such as Nb (Zr) and reduces the vertical range of manufacture in the electrode system and burner manufacture. There is a synergy effect with regard to the design and the shutter speed with regard to discharge vessels for high pressure sodium lamps.
  • Discharge vessel in various exemplary embodiments
  • Figure 5 shows a high pressure sodium lamp with ceramic
  • Discharge vessel partly in section.
  • a metal halide lamp with an output of 150 W is shown schematically in FIG.
  • Composed of egg ⁇ nem defines a lamp axis cylindrical outer bulb 1 of quartz glass, which is crimped on two sides (2) and ended (3).
  • the axially arranged discharge vessel 4 made of Al 2 O 3 ceramic is bulged in the middle and has two cylindrical ends 6. It is held in the outer bulb 1 by means of two current leads 7, which are connected to the base parts 3 via foils 8.
  • the power supply lines 7 are welded to bushings 9, which are each fitted in a stopper 11 at the end 6 of the discharge vessel.
  • the bushings 9 are pins made of cermet or molybdenum with a diameter of approx. 1 mm.
  • the cermet is capable of routing ⁇ and weldable and consists of about 50 Vol .-% Wolf ⁇ ram (or molybdenum), balance alumina.
  • Both bushings 9 protrude from the outside of the stopper 11 and hold electrodes 14 on the discharge side, consisting of an electrode shaft 15 made of tungsten and a helix 16 pushed on at the discharge end .
  • the filling of the discharge vessel consists of mercury and additions of metal halides.
  • the end plugs 11 consist of a Mo-V alloy, the proportion of vanadium being between 10 and 50% by weight.
  • the proportion of vanadium is preferably 20 to 40% by weight. This makes them particularly well suited for welding to bushings, especially with pure Mo pins.
  • the plug 11 consists of MoV and is partially inserted in the cylindrical end 6 of the discharge vessel.
  • the stopper is sintered directly into the end 6, i.e. without glass solder.
  • Dir ⁇ sintering the discharge vessel is initially still in the green state when the plug is inserted into the end of shrinks during final sintering of the plug.
  • Typical sintering temperatures are from 1500 to 2000 ° C. This technique is known per se, see EP-A 887 839.
  • the shrinkage is in the order of magnitude of several up to 20 percent.
  • the stopper can be a cermet made of Mo, V and Al2O3, which is electrically conductive and can be welded.
  • the stopper can also consist of a MoV alloy, which is weldable anyway.
  • the plug 11 is connected on its outer surface to the bushing 9 by laser welding. The welding points are denoted by 12.
  • the stop consists ⁇ fen 11 from about 25 wt .-% vanadium and the balance molybdenum.
  • the implementation at the ends 6 of the discharge vessel is realized by a molybdenum tube 30 which is welded into a plug made of MoV 31 at the outer end (19).
  • the molybdenum tube 30 holds the electrode 32 by means of a crimp 33.
  • the lead-through tube 35 made of molybdenum can also have a continuous cylindrical shape.
  • the electrode 32 is fastened eccentrically with a wide head 39 (two-layer coil).
  • the plug 37 made of MoV the plug 37 is first connected to the molybdenum tube 35 by sintering.
  • the tube 35 After evacuation and filling, the tube 35 is closed with a metal pin 36 which is welded to the tube 35.
  • the tube 35 is welded to the plug 37 at the same time. That is, the endgommeti ⁇ takes place ge, permanent sealing of the bore of the plug 19 by welding, as this technique is superior to a direct sintering.
  • the pipe technology is also very suitable for large wattages in which the electrode has a large diameter and large transverse dimensions.
  • the pipe diameter is relatively uncritical because the difference in thermal expansion behavior between the bushing and the outermost layer at the end of the plug can be kept very small.
  • a similar material, in particular the same material, is selected for the tube and the outermost layer of the stopper.
  • the bushing is made of pure molybdenum (pin or tube).
  • the above values are selected such that the difference in ther ⁇ mix expansion coefficient is small, and have approximately the same distance to each other. The load is therefore evenly distributed.
  • a temperature of 1000 ° C. is used as a benchmark.
  • a high pressure sodium lamp 20 is shown in FIG.
  • the discharge vessel 21 is made of Al 2 O 3 and has the shape of a tube with a constant diameter, in the end of which a plug 22 made of MoV is sintered.
  • the same composition of the materials can be used as for metal halide lamps, with regard to the discharge vessel and the stopper.
  • the filling contains sodium and mercury as well as noble gas, as is known per se.
  • the outer diameter of the bushing 23, for example made of niobium, is matched as well as possible to the diameter of the bore 24 in the stopper and corresponds in particular to an accuracy of at least 95%.
  • the implementation can advantageously also be a pin made of tungsten or molybdenum or rhenium, in particular also be coated with rhenium. This results in a particularly reliable welding with the plug made of MoV.
  • a glass solder can additionally improve the seal, which is applied in a known manner to the outside of the contact zone between the stopper and the discharge vessel.

Abstract

At least on one end (6a) of a metal halogenide lamp comprising a ceramic discharge vessel, the stopper (11) homogeneously consists of an MoV alloy. The stopper is welded to the duct (9) on the outside.

Description

Hochdruckentladungslampe mit keramischem Entladungsgefäß  High-pressure discharge lamp with ceramic discharge tube
Technisches Gebiet Technical field
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe mit keramischem Entladungsgefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Me- tallhalogenidlampen, insbesondere für Allgemeinbeleuchtung, oder auch um Natriumhochdrucklampen. The invention is based on a high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel according to the preamble of claim 1. It is in particular metal halide lamps, in particular for general lighting, or else high-pressure sodium lamps.
Stand der Technik State of the art
Aus der EP-A 887 840 ist eine gattungsgemäße Lampe be¬ kannt, bei der die Abdichtung der Durchführung im kerami- sehen Entladungsgefäß als Direkteinsinterung mittels ei¬ nes Stopfens aus verschweißbarem Material erfolgt. Dabei wird ein mehrteiliger Stopfen verwendet, der aus einzelnen Lagen eines Cermets besteht, in dem verschiedene An¬ teile Metall-Keramik vorliegen. Ein derartiger Stopfen muss jedoch extra vorher hergestellt werden und ist teu¬ er. Außerdem ist er relativ lang, da mindestens vier Schichten notwendig sind. From EP-A 887 840 a generic lamp be ¬ is known, in which view the seal of the implementation in the ceramic discharge vessel as in directly by means of ei ¬ nes plug takes place from weldable material. In this case, a multi-part plug is used, which consists of individual layers of a cermet, in which various parts are present on ¬ metal-ceramic. However, such plugs must be specially prepared in advance and is teu he ¬. It is also relatively long because at least four layers are necessary.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Metallha- logenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die eine lange Lebensdauer besitzt und dabei auf Glaslot verzich¬ tet. Insbesondere soll der Abdichtungsbereich vakuumdicht und hochtemperaturbeständig und nicht korrosionsanfällig sein. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltun¬ gen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. It is an object of the present invention to provide a Metallha- logenidlampe with ceramic discharge vessel according to the preamble of claim 1 is provide which has a long life while tet verzich ¬ on glass solder. In particular, the sealing area should be vacuum-tight and resistant to high temperatures and not susceptible to corrosion. This object is achieved by the characterizing features of claim 1. Particularly advantageous Ausgestaltun ¬ gen can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß besteht der Stopfen an mindestens einem Ende des Entladungsgefäßes einteilig aus einer Molybdän- Vanadium-Legierung (MoV) , wobei der Vanadium-Gehalt unter 50 Gew.-% liegt. Wesentlich für die Erfindung ist dabei, daß der Stopfens eine Verschweißbarkeit mit der Durchfüh¬ rung auf einfache Art und Weise ermöglicht. Zu diesem Zweck ist eine elektrische Leitfähigkeit dieser Schicht von mindestens 5 mΩ erforderlich. Der Vorteil dieses einteiligen Stopfens ist, dass er sehr kurz gehalten werden kann, wodurch die Lampe besser miniaturisiert werden kann . According to the invention, the stopper consists in one piece of at least one end of the discharge vessel from a molybdenum-vanadium alloy (MoV), the vanadium content being below 50% by weight. Essential to the invention is that the plug tion a weldability with the imple ¬ is possible in a simple manner. For this purpose, an electrical conductivity of this layer of at least 5 mΩ is required. The advantage of this one-piece plug is that it can be kept very short, which makes it easier to miniaturize the lamp.
Bevorzugt ist ein Anteil des Vanadiums im Bereich von 20 bis 40 Gew.-%, da dann die relativen Ausdehnungsunterschiede genügend klein gehalten werden können. A proportion of the vanadium in the range from 20 to 40% by weight is preferred, since the relative expansion differences can then be kept sufficiently small.
Das keramische Entladungsgefäß hat rohrförmige Endberei¬ che, in denen der Stopfen eingepasst ist. Der Stopfen sitzt im Endbereich durch Direkteinsinterung. The ceramic discharge vessel has che tubular end regions ¬ in which the plug is fitted. The stopper sits in the end area through direct sintering.
Die Durchführung ist mit diesem Stopfen vakuumdicht durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, verbunden. Der Vorteil einer Abdichtung des Entladungsgefäßes durch Schweißen liegt in der hohen Korrosionsbeständigkeit, ho- hen Temperaturbelastbarkeit und hohen Festigkeit einer solchen Schweißung.  The bushing is connected to this stopper in a vacuum-tight manner by welding, in particular by laser welding. 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 Durchfüh¬ rung sollte, zumindest was den thermischen Ausdehnungsko- effizienten betrifft, möglichst gut an den Stopfen, ins¬ besondere an dessen Zusammensetzung, angepasst sein. Im Idealfall stimmt sie mit ihr überein, doch sind Abwei¬ chungen möglich. Der Stopfen ist mit dem Ende des Entladungsgefäßes glas- lotfrei verbunden. Im allgemeinen geschieht dies durch Direkteinsinterung. Ebenso ist auch die Durchführung mittels Direkteinsinterung mit dem Stopfen verbunden. Ein entscheidender Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß bei geeigneter Wahl des relativen Anteils von Vanadium am Stopfen keine nennenswerten thermischen Ausdehnungsunterschiede auftreten. Die Abdichtung ist beson¬ ders dauerhaft, weil durch Verschweißen eine feste und dauerhafte Verbindung erzielt wird, die in dieser Hin¬ sicht der Technik des Einsinterns oder Einschmelzens ü- berlegen ist. Außerdem führen kleine Dehnungsunterschiede bei Durchführung aus reinen Metallen wie Molybdän und Wolfram und bei hoch mit Metall angereicherten Cermets nicht so schnell zu Rissen, da Spannungen durch die Elas¬ tizität des Metalls leichter abgebaut werden. A pin or tube that is electrically conductive can be used as a feedthrough. The material of the implementing ¬ tion should, at least as regards the efficient thermal Ausdehnungsko- be as well as possible into the special ¬ on its composition adjusted to the stopper. Ideally, it agrees with it, but deviate ¬ tions are possible. The stopper is connected to the end of the discharge vessel without glass solder. In general, this is done by direct sintering. The implementation by means of direct sintering is also connected to the stopper. A decisive advantage of the present invention is that, with a suitable choice of the relative proportion of vanadium in the stopper, there are no significant thermal expansion differences. The seal is permanently ¬ DERS particular, because a strong and durable connection is achieved by welding, which in this Hin ¬ view of the art of the fuel sintering or smelting superior to Ü. In addition, small expansion differences result in implementation of pure metals such as molybdenum and tungsten and highly enriched with metal cermet not so quick to tears, as tensions by Elas ¬ ticity of the metal are more easily degraded.
Die Durchführung kann ein Stift aus hochtemperaturbeständigem Metall, insbesondere Wolfram bzw. Molybdän, oder aus einem Cermet sein, das aus einer Mischung von Alumi- niumoxid und Wolfram bzw. Molybdän besteht. The leadthrough can be a pin made of high-temperature-resistant metal, in particular tungsten or molybdenum, or a cermet which consists 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 E- lektrodensystem, bestehend aus rohrförmiger Durchführung und Elektrode, verwendet und dieses provisorisch mit ein¬ sintert wenn der Stopfen im Ende des Entladungsgefäßes eingesintert wird, kann diese Öffnung unabhängig von der Elektrodengröße gewählt werden. In diesem Fall wird die Öffnung nachträglich mit einem Füllstift verschlossen, wobei Füllstift, Rohr und Cermet in einem Schritt ver¬ schweißt werden können. Auf eine separate Füllbohrung im Stopfen, wie bisher oft notwendig, kann daher ganz ver- ziehtet werden. In a second embodiment, the bushing is a tube made of high-temperature-resistant metal. This shape is particularly advantageous for high-watt lamps (typically 250 to 400 W). The use of a tube as a lead-through has the advantage that even larger bores in the stopper, which are necessary for leading through large electrodes for high-watt lamps, can be sealed without excessive heat losses for the electrode. If one lektrodensystem an E-, consisting of tubular implementation and electrode used, and this temporarily with a ¬ sinters when the plug in the end of the discharge vessel is sintered, this opening can be selected independently of the electrode size. In this case the Opening can be closed subsequently with a filling pin, said filling pin, tube and cermet welded in a step ¬ ver. A separate filling hole in the stopper, as was often necessary in the past, can therefore be pulled completely out of the way.
Im einzelnen handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Hochdruckentladungslampe 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 mehr¬ teilige Stopfen. Zumindest bei einem Ende des Entladungs¬ gefäßes ist die beschriebene Konstruktion verwirklicht. Durch eine zentrale Bohrung des Stopfens ist eine elekt- risch 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 üb¬ licherweise durch Direkteinsinterung. In einer 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. Vorteilhaft ist die Durchführung in den Stopfen vertieft eingesetzt, so daß der Kontakt mit der Füllung minimiert und die Temperaturbelastung reduziert wird. In detail, the present invention is a high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel (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 more ¬-part plug. At least at one end of the discharge vessel ¬ described construction is realized. An electrically conductive bushing is passed through a central bore of the stopper in a vacuum-tight manner, to which an electrode with a shaft is attached, which projects into the interior of the discharge vessel. The feedthrough is a component made of a metal or a cermet, the metal content of which is so high that it can be welded like a metal, the feedthrough being fastened in the stopper by means of a welded connection, that is to say without a glass solder. In addition, the stopper itself is attached to the discharge vessel without glass solder. This happens üb ¬ SHORT- by direct sintering. In a preferred embodiment, the feedthrough is a pin made of electrically conductive cermet, the shaft of the electrode being butt-welded to the end face of the pin. The pin itself is welded to the plug. The advantage of this arrangement is that the thermal expansion difference between the pin and the plug is relatively small. In addition, cermet is not as good a heat conductor as metal. The bushing is advantageously inserted into the plug so that contact with the filling is minimized and the temperature load is reduced.
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. Sie können mit Rhenium beschichtet sein. In a second particularly preferred embodiment, which is particularly suitable for small-watt lamps, the bushing is an electrically conductive pin made of metal. The pin 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. They can be coated with rhenium.
Die Erfindung führt letztlich zu kapillarfreien keramischen Metallhalogenidlampen . Die Funktion der Kapillaren besteht darin, den Punkt der Abdichtung, gewöhnlich mittels Glaslot, in einen unkritischen Temperaturbereich zu führen. Unkritischer Temperaturbereich bedeutet hier, dass die unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten der Materialien in der Einschmelzzone nicht zu einer Rissbildung in der Keramik führen. Außerdem muss die Temperatur des Glaslots in der Einschmelzzone so niedrig gehalten werden, dass keine Reaktionen mit der Füllung auftreten wird bzw. das Glaslot wieder viskos wird. The invention ultimately leads to capillary-free ceramic metal halide lamps. The function of the capillaries is to guide the sealing point, usually by means of glass solder, into an uncritical temperature range. Non-critical temperature range here means that the different coefficients of linear expansion of the materials in the melting zone do not lead to crack formation in the ceramic. In addition, the temperature of the glass solder in the melting zone must be kept so low that no reactions with the filling will occur or the glass solder will become viscous again.
Durch die Kapillare wird ein Elektrodensystem bis in das Entladungsgefäß geführt. Teile des Elektrodensystems, bisher sind dies Mo- und Nb-Bauteile, dienen der Strom¬ durchleitung. Der Innendurchmesser der Kapillare und der Außendurchmesser des Elektrodensystems müssen so gewählt werden, dass keine Überschneidung der Durchmesser möglich ist, d.h. die Baugruppen maschinentauglich sind. Folglich bildet sich immer ein Freiraum in der Kapillare aus, das sogenannte Totvolumen. Da die Kapillare, wegen der abneh¬ menden Temperatur über die Kapillare, wie eine Kühlfalle wirkt, setzt sich ein Teil der Füllung in diesem Totvolumen (teils irreversibel) ab. Dies führt zu Farbtempera¬ turstreuungen zu jeder Zeit der Brenndauer. Abstellmaßnahmen, wie z.B. eine Füllmengenerhöhung, sind nur im be- grenzten Umfang möglich, ohne wiederum anderen Frühausfallmechanismen auszulösen. An electrode system is led through the capillary into the discharge vessel. Parts of the electrode system, previously these are Mo and Nb components, are used for the current passage . The inside diameter of the capillary and the outside diameter of the electrode system must be selected so that the diameters cannot overlap, ie the assemblies are machine-compatible. As a result, there is always a free space in the capillary, the so-called dead volume. Since the capillary, Menden because of remo ¬ temperature on the capillary as a cold trap part of the filling settles in this dead volume (sometimes irreversible). This results in color tempera ¬ turstreuungen at any time of the burning time. Corrective measures, such as increasing the filling quantity, are only possible to a limited extent without triggering other early failure mechanisms.
Ein weiterer Nachteil der bisherigen Verschlusstechnik mittels Glaslot ist die Einschmelzprozessdauer, die einige Sekunden in Anspruch nimmt. Verbunden mit dem kosten- intensiven maschinellen Aufwand unterliegt auch die Einschmelzlänge einer verfahrensbedingten Streuung. Insbesondere Einschmelzlängen am oberen Rand der zulässigen Längenstreuung sind bei verschiedenen Anwendungen kritisch. Untersuchungen zeigen, das längere Einschmelzungen eher zu einer Rissbildung führen. Ein Verschluss nach vorliegender Erfindung, der bevorzugt mittels einer La- serschweißung ausgeführt wird, dauert nur wenige Millise¬ kunden. Ein Aufheizung des gesamten Entladungsgefäßes, wie es bisher geschieht, wird durch die kurze Laserim- pulszeit vermieden. Another disadvantage of the previous sealing technology using glass solder is the melting process, which takes a few seconds. In connection with the cost-intensive mechanical effort, the melting length is also subject to a process-related spread. In particular, melting lengths at the upper edge of the permissible length spread are critical in various applications. Studies show that longer melts are more likely to crack. A plug according to the present invention, which is preferably carried out by means of a laser serschweißung, lasts only a few milliseconds ¬ customer. Heating up the entire discharge vessel, as has been done up to now, is avoided by the short laser pulse time.
Weiter kann durch die Erfindung die Lampenlänge reduziert werden, d.h. Kompaktlampen sind eher zu realisieren. Die Erfindung erspart der Elektrodensystem- und Lampenfertigung teuere Materialien, wie z.B. Nb(Zr) und reduziert die Fertigungstiefe in der Elektrodensystem- und Brennerfertigung. Ein Synergieeffekt hinsichtlich der Konstruktion und Verschlusszeit ergibt sich im Hinblick auf Ent¬ ladungsgefäße für Natriumhochdrucklampen. Furthermore, the lamp length can be reduced by the invention, ie compact lamps are more likely to be realized. The invention saves the electrode system and lamp manufacture expensive materials, such as Nb (Zr) and reduces the vertical range of manufacture in the electrode system and burner manufacture. There is a synergy effect with regard to the design and the shutter speed with regard to discharge vessels for high pressure sodium lamps.
Figuren Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 eine Metallhalogenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß, teilweise im Schnitt; Figures In the following, the invention will be explained in more detail using several exemplary embodiments. Show it: 1 shows a metal halide lamp with a ceramic discharge vessel, partly in section;
Figur 2 bis 4 ein Detail des Endbereichs des keramischem Figures 2 to 4 a detail of the end region of the ceramic
Entladungsgefäßes in verschiedenen Ausführungs- beispielen;  Discharge vessel in various exemplary embodiments;
Figur 5 eine Natriumhochdrucklampe mit keramischem Figure 5 shows a high pressure sodium lamp with ceramic
Entladungsgefäß, teilweise im Schnitt.  Discharge vessel, partly in section.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform Description of a preferred embodiment
In Figur 1 ist schematisch eine Metallhalogenidlampe mit einer Leistung von 150 W dargestellt. Sie besteht aus ei¬ nem 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 ausgebaucht und be- sitzt zwei zylindrische Enden 6. 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 verschweißt, die jeweils in einem Stopfen 11 am Ende 6 des Entladungs- gefäßes eingepasst sind. A metal halide lamp with an output of 150 W is shown schematically in FIG. Composed of egg ¬ nem defines a lamp axis cylindrical outer bulb 1 of quartz glass, which is crimped on two sides (2) and ended (3). The axially arranged discharge vessel 4 made of Al 2 O 3 ceramic is bulged in the middle and has two cylindrical ends 6. It is held in the outer bulb 1 by means of two current leads 7, which are connected to the base parts 3 via foils 8. The power supply lines 7 are welded to bushings 9, which are each fitted in a stopper 11 at the end 6 of the discharge vessel.
Die Durchführungen 9 sind Stifte aus Cermet oder Molybdän mit einem Durchmesser von ca. 1 mm. Das Cermet ist leit¬ fähig und schweißbar und besteht aus etwa 50 Vol.-% Wolf¬ ram (oder auch Molybdän) , Rest Aluminiumoxid. Beide Durchführungen 9 stehen außen am Stopfen 11 über und haltern entladungsseitig Elektroden 14, bestehend aus einem Elektrodenschaft 15 aus Wolfram und einer am entla- dungsseitigen Ende aufgeschobenen Wendel 16. Die Durchführung 9 ist jeweils mit dem Elektrodenschaft 15 sowie mit der äußeren Stromzuführung 7 stumpf verschweißt. Die Füllung des Entladungsgefäßes besteht neben einem i- nerten Zündgas, z.B. Argon, aus Quecksilber und Zusätzen an Metallhalogeniden . Möglich ist beispielsweise auch die Verwendung einer Metallhalogenid-Füllung ohne Quecksil- ber, wobei für das Zündgas Xenon ein hoher Druck gewählt wird. The bushings 9 are pins made of cermet or molybdenum with a diameter of approx. 1 mm. The cermet is capable of routing ¬ and weldable and consists of about 50 Vol .-% Wolf ¬ ram (or molybdenum), balance alumina. Both bushings 9 protrude from the outside of the stopper 11 and hold electrodes 14 on the discharge side, consisting of an electrode shaft 15 made of tungsten and a helix 16 pushed on at the discharge end . In addition to an inert ignition gas, for example argon, the filling of the discharge vessel consists of mercury and additions of metal halides. For example, it is also possible to use a metal halide filling without mercury, with a high pressure being selected for the xenon ignition gas.
Die Endstopfen 11 bestehen aus einer Mo-V-Legierung, wobei der Anteil des Vanadiums zwischen 10 und 50 Gew.-% beträgt. Bevorzugt liegt der Anteil des Vanadiums bei 20 bis 40 Gew.-%. Damit eignen sie sich besonders gut für die Verschweißung mit den Durchführungen, insbesondere mit reinen Mo-Stiften. The end plugs 11 consist of a Mo-V alloy, the proportion of vanadium being between 10 and 50% by weight. The proportion of vanadium is preferably 20 to 40% by weight. This makes them particularly well suited for welding to bushings, especially with pure Mo pins.
In Fig. 2 ist ein Endbereich des Entladungsgefäßes im De¬ tail gezeigt. Der Stopfen 11 besteht einheitlich aus MoV und ist im zylindrischen Ende 6 des Entladungsgefäßes teilweise eingesetzt. Der Stopfen ist direkt, also ohne Glaslot, in das Ende 6 eingesintert. Bei der Direktein¬ sinterung ist das Entladungsgefäß zunächst noch im grünen Zustand, wenn der Stopfen in das Ende eingesetzt wird und schrumpft während des Endsinterns auf den Stopfen auf. Typische Temperaturen des Sinterns liegen bei 1500 bis 2000 0C. Diese Technik ist an sich bekannt, siehe EP-A 887 839. die Schrumpfung liegt in der Größenordnung mehrerer bis zu 20 Prozent. Der Stopfen kann dabei ein Cermet aus Mo, V und AI2O3 sein, das elektrisch leitend ist und schweißbar ist. Der Stopfen kann aber auch aus einer MoV-Legierung bestehen, die ohnehin schweißbar ist. In jedem Fall ist der Stopfen 11 an seiner Außenfläche mit der Durchführung 9 durch La- serschweißen verbunden. Die Schweißpunkte sind mit 12 be¬ zeichnet. Im konkreten Fall der Figur 2 besteht der Stop¬ fen 11 aus etwa 25 Gew.-% Vanadium, Rest Molybdän. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die Durchführung an den Enden 6 des Entladungsgefäßes durch ein Molybdänrohr 30 realisiert, das in einem Stopfen aus MoV 31 am äußeren Ende eingeschweißt (19) ist. Das Molyb- dänrohr 30 hält die Elektrode 32 mittels einer Crimpung 33. An end region of the discharge vessel is shown in detail in FIG. 2. The plug 11 consists of MoV and is partially inserted in the cylindrical end 6 of the discharge vessel. The stopper is sintered directly into the end 6, i.e. without glass solder. When Dir ¬ sintering the discharge vessel is initially still in the green state when the plug is inserted into the end of shrinks during final sintering of the plug. Typical sintering temperatures are from 1500 to 2000 ° C. This technique is known per se, see EP-A 887 839. The shrinkage is in the order of magnitude of several up to 20 percent. The stopper can be a cermet made of Mo, V and Al2O3, which is electrically conductive and can be welded. The stopper can also consist of a MoV alloy, which is weldable anyway. In any case, the plug 11 is connected on its outer surface to the bushing 9 by laser welding. The welding points are denoted by 12. In the specific case of Figure 2, the stop consists ¬ fen 11 from about 25 wt .-% vanadium and the balance molybdenum. In a further exemplary embodiment in FIG. 3, the implementation at the ends 6 of the discharge vessel is realized by a molybdenum tube 30 which is welded into a plug made of MoV 31 at the outer end (19). The molybdenum tube 30 holds the electrode 32 by means of a crimp 33.
Das Durchführungsrohr 35 aus Molybdän kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel einer hochwattigen Lampe mit 250 W Leistung (Figur 4) auch durchgehend zylindrisch ge- formt sein. An seinem entladungsseitigen Ende ist außen die Elektrode 32 mit breitem Kopf 39 (zweilagige Wendel) exzentrisch befestigt. Zur provisorischen Fixierung im Stopfen 37 aus MoV wird der Stopfen 37 mit dem Molybdänrohr 35 zunächst durch Sintern verbunden.  In a further exemplary embodiment of a high-watt lamp with a power of 250 W (FIG. 4), the lead-through tube 35 made of molybdenum can also have a continuous cylindrical shape. At its end on the discharge side, the electrode 32 is fastened eccentrically with a wide head 39 (two-layer coil). For provisional fixation in the plug 37 made of MoV, the plug 37 is first connected to the molybdenum tube 35 by sintering.
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 dabei gleichzeitig mit dem Stopfen 37 verschweißt. Das heißt, daß die endgülti¬ ge, dauerhafte Abdichtung der Bohrung des Stopfens durch Schweißen 19 erfolgt, da diese Technik einer Direkteinsinterung überlegen ist. After evacuation and filling, the tube 35 is closed with a metal pin 36 which is welded to the tube 35. The tube 35 is welded to the plug 37 at the same time. That is, the endgülti ¬ takes place ge, permanent sealing of the bore of the plug 19 by welding, as this technique is superior to a direct sintering.
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 in which the electrode has a large diameter and large transverse dimensions. The pipe diameter is relatively uncritical because the difference in thermal expansion behavior between the bushing and the outermost layer at the end of the plug can be kept very small. A similar material, in particular the same material, is selected for the tube and the outermost layer of the stopper.
Das Zuschweißen des Ringspalts zwischen Rohr und Stopfen bzw. Rohr und Füllstift ist auch bei großen Durchmessern dieser Teile problemlos möglich. Bei großen Wattagen sind Rohre als Durchführung bevorzugt, weil Stifte, die an den benötigten großen Durchmes¬ ser 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 ersten Mal in der Lage, Metallha- logenidlampen 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. The welding of the annular gap between pipe and plug or pipe and filler pin is possible even with large diameters of these parts. For large wattages tubes are preferred as the implementation because pins which are adapted to the required large diam ¬ ser of the electrode, too much heat would escape. This would lead to considerable starting difficulties when igniting the lamp. This is the first time that the tube technology presented here has been able to reliably seal metal halide lamps with a ceramic discharge vessel even with large wattages (more than 150 W). As is known, the size of the electrode (in particular its outer diameter) increases with the power, but according to the invention the diameter of the bushing no longer has to be increased accordingly.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Durchführung aus reinem Molybdän (Stift oder Rohr) . Die obigen Werte sind so gewählt, daß die Differenz im ther¬ mischen Ausdehnungskoeffizienten gering ist und etwa gleichen Abstand zueinander haben. Die Belastung ist daher gleichmäßig verteilt. Dabei ist eine Temperatur von 1000 0C als Maßstab genommen. In a particularly preferred embodiment, the bushing is made of pure molybdenum (pin or tube). The above values are selected such that the difference in ther ¬ mix expansion coefficient is small, and have approximately the same distance to each other. The load is therefore evenly distributed. A temperature of 1000 ° C. is used as a benchmark.
In Figur 5 ist eine Natriumhochdrucklampe 20 gezeigt. Hier ist das Entladungsgefäß 21 aus Al2O3 gefertigt und hat die Gestalt eines Rohrs mit konstantem Durchmesser, in dessen Ende jeweils ein Stopfen 22 aus MoV eingesintert ist. Dabei kann die gleiche Zusammensetzung der Ma- terialien wie bei Metallhalogenidlampen verwendet werden, was das Entladungsgefäß und den Stopfen betrifft. Die Füllung enthält Natrium und Quecksilber sowie Edelgas, wie an sich bekannt. A high pressure sodium lamp 20 is shown in FIG. Here, the discharge vessel 21 is made of Al 2 O 3 and has the shape of a tube with a constant diameter, in the end of which a plug 22 made of MoV is sintered. The same composition of the materials can be used as for metal halide lamps, with regard to the discharge vessel and the stopper. The filling contains sodium and mercury as well as noble gas, as is known per se.
Der Außendurchmesser der Durchführung 23, beispielsweise aus Niob, ist dem Durchmesser der Bohrung 24 im Stopfen möglichst gut angepasst und entspricht ihm insbesondere auf mindestens 95 % genau.  The outer diameter of the bushing 23, for example made of niobium, is matched as well as possible to the diameter of the bore 24 in the stopper and corresponds in particular to an accuracy of at least 95%.
Die Durchführung kann vorteilhaft auch ein Stift aus Wolfram oder Molybdän oder Rhenium sein, insbesondere auch mit Rhenium beschichtet sein. Damit ergibt sich eine besonders zuverlässige Verschweißung mit dem Stopfen aus MoV. The implementation can advantageously also be a pin made of tungsten or molybdenum or rhenium, in particular also be coated with rhenium. This results in a particularly reliable welding with the plug made of MoV.
Bei der Direkteinsinterung des Stopfens im Ende des Ent- ladungsgefäßes kann zusätzlich ein Glaslot die Abdichtung verbessern, das in bekannter Weise außen au die Kontaktzone zwischen Stopfen und Entladungsgefäß aufgetragen ist .  When the plug is sintered directly into the end of the discharge vessel, a glass solder can additionally improve the seal, which is applied in a known manner to the outside of the contact zone between the stopper and the discharge vessel.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Hochdruckentladungslampe mit keramischem Entladungs¬ gefäß (4) aus Aluminiumoxid, wobei das Entladungsge¬ fäß zwei Enden (6) besitzt, die mit Stopfen (11) ver¬ schlossen sind, und wobei durch diese Stopfen eine elektrisch leitende Durchführung ( 9, 10; 20; 30; 35) va¬ kuumdicht hindurchgeführt ist, an der eine Elektrode (14) mit einem Schaft (15) befestigt ist, die in das Innere des Entladungsgefäßes hineinragt, wobei der Stopfen aus einem verschweißbaren Material besteht, wobei der Stopfen mit der Durchführung verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen eintei¬ lig ist und aus einer Legierung der Metalle Molybdän und Vanadium besteht, wobei der Anteil des Vanadiums höchsten 50 Gew.-% beträgt. 1. A high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge ¬ tube (4) of aluminum oxide, the discharge vessel having two ends (6), the ver ¬ with a stopper (11) are closed, and wherein by these plugs, an electrically conductive lead-through (9, 10 ; 20; 30; 35) va ¬ kuumdicht passed is fixed to the one electrode (14) having a shank (15), which projects into the interior of the discharge vessel, said plug consists of a weldable material, said stopper having is the implementation welded characterized in that the plug is eintei ¬ lig and is composed of an alloy of the metals molybdenum and vanadium, wherein the proportion of the vanadium is at most 50 wt .-%.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass der Anteil des Vanadiums zwischen 20 und 40 Gew.-% beträgt. 2. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the proportion of vanadium is between 20 and 40% by weight.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Durchführung ein Stift aus Mo- lybdän oder Wolfram oder Rhenium ist oder aus deren Mischungen zusammengesetzt ist. 3. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the bushing is a pin made of molybdenum or tungsten or rhenium or is composed of their mixtures.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Durchführung (9) mit der äu¬ ßersten Schicht des Stopfens durch eine Schweißung (19) verbunden ist und wobei die innerste Schicht (IIa) des Stopfens ohne Glaslot im Ende des Entla¬ dungsgefäßes befestigt ist. 4. A high-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized indicates overall that the bushing (9) with the externa ¬ ßersten layer of the plug is connected by a weld (19) and wherein the innermost layer (IIa) of the plug without solder glass in the end of Entla ¬ manure vessel is attached.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass der Stopfen in den Endbereich des Entladungsgefäßes direkt eingesintert ist. 5. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the plug is sintered directly into the end region of the discharge vessel.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus Aluminium¬ oxid besteht. 6. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the discharge vessel consists of aluminum ¬ oxide.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Durchführung ein Rohr (30; 35) aus hochtemperaturbeständigem Metall, insbesondere Wolfram oder Molybdän, ist. 7. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized ge ¬ indicates that the implementation of a tube (30; 35) made of high temperature resistant metal, in particular tungsten or molybdenum.
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