EP2404310A1 - Elektrische lampe mit abdichtung und verfahren zur herstellung - Google Patents

Elektrische lampe mit abdichtung und verfahren zur herstellung

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Publication number
EP2404310A1
EP2404310A1 EP10711613A EP10711613A EP2404310A1 EP 2404310 A1 EP2404310 A1 EP 2404310A1 EP 10711613 A EP10711613 A EP 10711613A EP 10711613 A EP10711613 A EP 10711613A EP 2404310 A1 EP2404310 A1 EP 2404310A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glass
electric lamp
lamp according
micro
cracks
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.)
Withdrawn
Application number
EP10711613A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Stange
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2404310A1 publication Critical patent/EP2404310A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01J61/366—Seals for leading-in conductors

Definitions

  • the invention relates to an electric lamp according to the preamble of claim 1.
  • Such lamps are in particular high-pressure discharge lamps with glass vessel or even halogen incandescent lamps. They are particularly applicable for general lighting, automotive lighting or photo-optical lighting. Another starting point is a manufacturing method for such a lamp.
  • DE 20 2007 009 118U and DE-A 10 2005 013 759 disclose an electric lamp in which the formation of harmful cracks in the glass is prevented by adding a structure to the power supply, which can serve as a starting point for relief jumps in the glass , This creates micro-cracks indirectly in the glass, preventing large cracks that lead to leaks.
  • EP-A 1065698 A similar technical teaching is disclosed in EP-A 1065698.
  • the entire film area is specially prepared to improve the tightness.
  • the object of the present invention is to provide an electric lamp in which jumps in the glass are reliably avoided in a simple manner. Another object is to provide a manufacturing method for such a lamp.
  • Solved is a fundamental problem that occurs in all intimate embedding of components in glass: Due to the different thermal expansion coefficients can occur in temperature changes jumps in the glass, which can lead to the destruction of the glass body.
  • the resulting relief jumps can either be avoided (A) or limited in their damage potential (B) by attempting to generate a large number of distributed and thus less large cracks, which reduces the potential total damage. Thus, there are no more product-destructive crack sizes or shapes.
  • Examples of (A) are release agents between metal and glass, known Mo rolls on W electrode pins or a kind of ceramic stocking, see US 5107177.
  • Examples of (B) is a tungsten filament around a core pin to control the jump image, see DE-A 10 2004 057 906.
  • a suitable focused laser eg Nd: Yag
  • a structure of microcracks can be introduced into the glass below Tg.
  • Such microstructure structures are known, for example, by 3D images in glass blocks, which are offered as gifts.
  • Such an occupancy with micro-cracks near the component surfaces embedded in the glass leads to a very uniform relief of the tensile stresses in the glass. If the density of microcracks is very high, the component can be partially or even completely separated from the surrounding glass mass. It is also possible to locate the focus of the laser directly on the surface of the embedded component.
  • the choice of microcrack structure in each case depends entirely on the geometry of the embedded component and follows this.
  • the inventive method no additional components are required for the prevention of macroscopic cracks in the embedding glass, thereby not only their costs continue, the processing is facilitated, potential sources of error continue to fall and it also component geometries of glass can be separated, which due to their shape can not be achieved with separating additional components.
  • the lamp vessel is typically made of quartz or Vycor or a glass with a relatively high proportion of SiO 2 or hard glass, as known per se from the prior art.
  • the sealing of the lamp vessel is carried out either as a melting or crushing, the exact nature of the seal does not occur here. Rather, it is crucial that the power supply system comprises a pin or electrode shaft that extends from the seal protruding into the interior of the piston. This is particularly critical for the tightness. For this reason, a crack in the glass preventing structure is applied in the area of this generally speaking internal power supply.
  • the preventive structure surrounds the inner power supply in a stocking-like manner.
  • the prevention structure is primarily generated in the glass itself. It is preferably generated as an interference center in the glass by means of laser bombardment.
  • the structure consists of individual punk-like interference centers, which have been produced by focusing the laser beam.
  • the interference centers are preferably arranged in a periodic structure near the inner power supply.
  • the distance of the interference centers from the inner power supply should be a maximum of 500 microns.
  • the length of the structure should be at least 1 mm.
  • the structure may preferably enclose a substantial part of the axial length of the inner power supply, in particular at least 50% of the length.
  • the structure is a stocking-like array of perturbation centers that are regularly arranged radially and axially in rows and columns around the inner power supply.
  • the distance of the individual interference centers in both the radial and axial directions is approximately the same.
  • the pattern of the interference centers can also be spirally wound around the inner power supply.
  • the extent of an interference center is preferably at most about 0.1 mm.
  • the maximum distance between the interference centers should be in particular about 200 to 600 microns, preferably it should not exceed 0.35 mm.
  • the temperature should, however, preferably still be above 100 ° C. In practice, in particular a range of about 200 to 600 0 C for the cooling glass has proven.
  • the production takes place by pulsed action of a focused laser, for the wavelength of the glass shows low absorption, for example, a Nd: YAG laser.
  • a CO2 laser is unsuitable.
  • FIG. 1 shows a discharge vessel for a high-pressure discharge lamp
  • Figure 2 shows a novel prevention structure in detail
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a novel prevention structure
  • FIG. 4 shows a detailed representation of a pinch-off area without a prevention structure as prior art
  • FIG. 5 shows a detailed representation of a pinch region with a helix as the prevention structure as prior art
  • FIG. 6 shows a detailed representation of a novel prevention structure in plan view (6a) and side view (6b);
  • FIG. 7 shows a detailed representation of a further exemplary embodiment of a novel prevention structure
  • FIG. 8 shows a detailed representation of a further embodiment of a novel prevention structure.
  • Preferred Embodiment of the Invention Figure 1 schematically shows a quartz glass discharge vessel 2 for a metal halide lamp 1 into which two electrodes 3 are inserted.
  • the discharge vessel has a central part 5 and two ends 4. At the ends sit two seals 6, which are designed as melts or bruises.
  • the discharge vessel and the seals are integrally made of a material such as quartz glass.
  • the discharge vessel 2 may be surrounded by an outer bulb, on which a socket sits, as known per se.
  • a power supply system provides an electrical connection from a bulb inside the bulb, here two electrodes, to the outside.
  • the power supply system consists of an inner power supply 8, a Mo film 9, which achieves the actual tightness, and an outer power supply 10th
  • the inner power supply 8 is considered here.
  • Figure 2 shows a detail with the inner power supply 8.
  • the interference centers should be placed as close as possible to the inner power supply 8.
  • Preferred is an arrangement according to Figure 3, where the distance between the interference centers to each other and to the inner power supply 8 is as low as possible, so that they surround a portion of the axial length of the inner power supply like a stocking. In this case, a regular array of interference centers can be generated.
  • individual axial lines 18 or individual radial circles or partial circles 19 can be generated around the inner current supply.
  • spirally wound structures 20 such as pearls can also be produced on a string and indeed one or more, depending on the selected "slope" of this helically guided around the feed line structure, see Figure 7.
  • this prevention structure 21 can also be applied in the area where the inner power supply is welded to the film 9. It is rather half shell-shaped above the end of the inner power supply attached. In addition, individual axial lines 18 along the inner power supply are shown here.
  • the induced crack structure may well have a certain distance to the metal, but the individual microcracks should still have the effect that is caused by the glass transition. Channels similar to a Kernwwicklung, which then do not unfold over a larger spatial extent damaging effects emerging cracks.
  • FIG. 3 completely shields the metal of the inner power supply 9 in a certain range by means of a dense structure of the micro-jumps and interference centers.
  • the laser it is quite possible to set the laser so that it does not pattern the internal power supply.
  • the metal is hardly changed.
  • a sharply focused Nd: YAG laser can produce such structures directly after embedding in the quartz glass as soon as the quartz glass has solidified and before the random jumps can occur.
  • Tg processing temperature
  • Tg processing temperature
  • a preferred lower limit is 30% of Tg.
  • the supply line ie in most cases the internal current supply
  • the supply line can be guide or the electrode pin, decouple in a well-defined form of the surrounding quartz, during further cooling no more tensions arise in the quartz, which endanger the product.
  • the application of the measure should therefore take place directly during the cooling phase or shortly thereafter.
  • the resulting structure shows a regularity in the jump structure and the shape of the microcracks. These differ recognizably from the random jumps.
  • the single micro-jump is very small and rather radially from one point (understood as the focus of the laser or interference center), whereas the stress-relieving stress crack 29 is a single big jump.
  • FIG. 4 shows the uncontrolled unloading jumps 30 without any prevention structure.
  • FIG. 5 shows the relief jumps 31 that form when a helix 32 is used as the prevention structure, as known per se.
  • FIG. 8 shows a detailed view of a micro-jump generated specifically during series production. It is pronounced of a three-dimensional, irregularly cut Christmas star.
  • the distance of the micro-jumps from each other does not have to be regular; in particular, it can fluctuate within a tolerance band.
  • the microcracks from the lead do not exceed 30% of the covering glass thickness or alternatively tive maximally 100 microns are spaced.
  • the diameter of a micro-jump to be recorded as an interference center in the glass amounts to a maximum of 25% of the covering glass thickness or alternatively a maximum of 200 ⁇ m.
  • An electric lamp having a bulb of glass surrounding a volume, wherein bulbs extend into the volume, and wherein a filling containing in particular metal halides is accommodated in the volume, wherein the bulbs at least by means of a feed line in the wall the piston is secured and sealed there, characterized in that at least part of the axial length of the feed line within the wall is surrounded by a prevention structure present in the glass itself.
  • An electric lamp according to claim 1 characterized in that the prevention structure are deliberately introduced microcracks in the glass. 3.
  • the micro-cracks are arranged axially regularly spaced one behind the other.
  • micro-cracks are arranged radially regularly spaced around the supply line.
  • micro-cracks are sleeve-like regularly spaced in the radial and axial directions are arranged around the feed line.
  • micro-jumps from the supply line a maximum of 30% of the covering glass thickness or alternatively a maximum of 100 microns are spaced.
  • diameter of a microcracking to be recorded as an interference center in the glass is at most 25% of the covering glass thickness or alternatively at most 200 ⁇ m.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Elektrische Lampe hat einen Kolben, in dem eine Zuleitung abgedichtet ist. Um Glassprünge zu vermeiden, wird das Glas entlang eines Teils der Zuleitung mit einer Verhinderungsstruktur versehen.

Description

ELEKTRISCHE LAMPE MIT ABDICHTUNG UND VERFAHREN ZUR
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Lampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen mit Glasgefäß oder auch Halogenglühlampen. Sie sind insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung, Automobilbeleuchtung oder fotooptische Beleuchtung anwendbar. Ein weiterer Ansatzpunkt ist ein Herstellverfahren für eine derartige Lampe.
Stand der Technik
Die DE 20 2007 009 118U und die DE-A 10 2005 013 759 offenbart eine elektrische Lampe, bei der die Ausbildung von schädlichen Sprüngen im Glas dadurch verhindert wird, dass der Stromzuführung eine Struktur zugefügt wird, die als Ausgangspunkt für Entlastungssprünge im Glas dienen kann. Dadurch entstehen mittelbar im Glas Mikrosprünge, die große Sprünge, die zur Undichtigkeit führen, verhin- dern.
Ein ähnliche technische Lehre ist in EP-A 1065698 offenbart. Hier wird auch der ganze Folienbereich speziell aufbereitet um die Dichtigkeit zu verbessern.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrische Lampe bereitzustellen, bei der Sprünge im Glas zuverlässig auf einfache Weise vermieden werden. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Herstellverfahren anzugeben für eine derartige Lampe.
Diese erste Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. die zweite Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Gelöst wird ein grundsätzliches Problem, das bei allen innigen Einbettungen von Bauteilen in Glas auftritt: Bedingt durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten können bei Temperaturwechseln Sprünge im Glas entstehen, die zur Zerstörung des Glaskörpers führen können.
In vielen Fällen handelt es sich dabei um Metalleinbet- tungen, oft um Refraktärmetalle in Quarzglas. Beim Einbetten ins Glas wird das Glas zum Schmelzen gebracht, um das Bauteil geformt und wieder abgekühlt. Unterhalb des Erstarrungspunkts (Tg) kann das Glas beim Abkühlen nicht weiter dem stärker schrumpfenden Metall folgen, mit dem es verbunden ist. Das Metall induziert somit im Glas Spannungen, wobei sich die Zugspannungen durch Risse und Sprünge im Glas entlasten..
Die entstehenden Entlastungssprünge können entweder vermieden werden (A) oder in ihrem Schadpotential begrenzt (B), indem versucht wird, eine große Anzahl, verteilter und somit weniger großer Risse zu erzeugen, was den potentiellen Gesamtschaden reduziert. Somit gibt es keine produktzerstörenden Rissgrößen oder -formen mehr.
Beispiele zu (A) sind Trennmittel zwischen Metall und Glas, bekannte Mo-Röllchen auf W-Elektrodenstiften oder eine Art keramischer Strumpf, siehe US 5107177.
Beispiele zu (B) ist eine Wolfram-Wendel um einen Kernstift, um das Sprungbild zu kontrollieren, siehe DE-A 10 2004 057 906. Mit einem geeigneten fokussierten Laser (z.B. Nd:Yag) kann unterhalb von Tg eine Struktur von Mikrosprüngen in das Glas eingebracht werden. Bekannt sind solche Mikro- sprungstrukturen z.B. durch 3D Bilder in Glasquadern, die als Geschenkartikel angeboten werden. Eine solche Belegung mit Mikrosprüngen nahe der im Glas eingebetteten Bauteiloberflächen führt zu einer sehr gleichmäßigen Entlastung der Zugspannungen im Glas. Wird die Dichte der Mikrosprünge sehr hoch, kann das Bauteil teilweise oder sogar gänzlich von der umgebenden Glasmasse getrennt werden. Dabei ist es auch möglich, den Fokus des Lasers direkt auf der Oberfläche des eingebetteten Bauteils zu lokalisieren. Die Wahl der Mikrocrack-Struktur hängt dabei im Einzelfall ganz von der Geometrie des eingebetteten Bauteils ab und folgt dieser.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden für die Vermeidung von makroskopischen Sprüngen im einbettenden Glas keine zusätzlichen Bauteile benötigt, Dadurch fallen nicht nur deren Kosten fort, auch wird die Bearbeitung erleichtert, potentielle Fehlerquellen fallen fort und es werden zudem Bauteilgeometrien von Glas abtrennbar, welche aufgrund ihrer Formgebung nicht mit abtrennenden Zusatzbauteilen erreicht werden können.
Das Lampengefäß besteht typisch aus Quarzglas oder Vycor oder einem Glas mit relativ hohem SiO2-Anteil oder auch Hartglas, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Die Abdichtung des Lampengefäßes ist entweder als Einschmelzung oder Quetschung ausgeführt, auf die genaue Art der Abdichtung kommt es hier nicht. Vielmehr ist ent- scheidend, dass das Stromzuführungssystem einen Stift oder Elektrodenschaft umfasst, der von der Abdichtung aus in das Innere des Kolbens hineinragt. Dieser ist für die Dichtigkeit besonders kritisch. Aus diesem Grund wird eine Sprünge im Glas verhindernde Struktur im Bereich dieser ganz allgemein gesprochen inneren Stromzuführung an- gewendet. Die Verhinderungsstruktur umgibt dabei strumpf- artig die innere Stromzuführung. Die Verhinderungsstruktur ist jedoch primär im Glas selbst erzeugt. Sie wird bevorzugt als Störzentrum im Glas mittels Laserbeschuss erzeugt. Die Struktur besteht aus einzelnen punkartigen Störzentren, die durch Fokussierung des Laserstrahls hergestellt worden sind. Die Störzentren sind dabei bevorzugt in einer periodischen Struktur nahe der innere Stromzuführung angeordnet. Dabei sollte der Abstand der Störzentren von der innere Stromzuführung maximal 500 μm betragen. Die Länge der Struktur sollte mindestens 1 mm betragen. Bevorzugt kann die Struktur aber einen wesentlichen Teil der axialen Länge der innere Stromzuführung umschließen, insbesondere mindestens 50% der Länge.
Bevorzugt ist die Struktur strumpfartig ein Array von Störzentren, die regelmäßig in Zeilen und Spalten um die innere Stromzuführung herum radial und axial angeordnet sind. Insbesondere ist dabei der Abstand der einzelnen Störzentren sowohl in radialer als auch axialer Richtung in etwa gleich. Das Muster der Störzentren kann auch spi- ralartig um die innere Stromzuführung herumgewunden sein. Die Ausdehnung eines Störzentrums ist bevorzugt maximal etwa 0,1 mm. Der maximale Abstand zwischen den Störzentren sollte insbesondere etwa 200 bis 600 μm betragen, bevorzugt sollte er 0,35 mm nicht überschreiten. Bei der Herstellung der Verhinderungsstruktur ist es im Prinzip möglich, sowohl während als auch nach dem Her- stellen der Abdichtung die Störzentren anzubringen Jedoch ist es erheblich vorteilhafter, die Störzentren gerade dann herzustellen, wenn bei der Herstellung der Abdichtung in der Abkühlphase bei einer Temperatur unter- halb von Tg die unterschiedlichen Kontraktionen der Materialien noch keine Spannung im Glas aufgebaut haben, die dessen lokale Materialfestigkeit überschreiten. Die Temperatur sollte aber bevorzugt noch oberhalb von 100 0C liegen. In der Praxis hat sich insbesondere ein Bereich von etwa 200 bis 600 0C für das erkaltende Glas bewährt.
Die Herstellung erfolgt durch gepulstes Einwirken eines fokussierten Lasers, für dessen Wellenlänge das Glas geringe Absorption zeigt, beispielsweise eines Nd:YAG- Lasers . Dagegen ist beispielsweise ein CO2-Laser ungeeig- net.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen :
Figur 1 ein Entladungsgefäß für eine Hochdruckentla- dungslampe;
Figur 2 eine neuartige Verhinderungsstruktur im Detail;
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer neuartigen Verhinderungsstruktur;
Figur 4 eine Detaildarstellung eines Quetschungsbe- reichs ohne Verhinderungsstruktur als Stand der Technik ;
Figur 5 eine Detaildarstellung eines Quetschungsbereichs mit Wendel als Verhinderungsstruktur als Stand der Technik; Figur 6 eine Detaildarstellung einer neuartigen Verhinderungsstruktur in Draufsicht (6a) und Seitenansicht (6b) ;
Figur 7 eine Detaildarstellung eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels einer neuartigen Verhinderungsstruktur;
Figur 8 eine Detaildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer neuartigen Verhinderungsstruktur .
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Figur 1 zeigt schematisch ein Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas für eine Metallhalogenidlampe 1, in das zwei Elektroden 3 eingeführt sind. Das Entladungsgefäß hat einen zentralen Teil 5 und zwei Enden 4. An den Enden sitzen zwei Abdichtungen 6, die als Einschmelzungen oder Quetschungen ausgeführt sind. Bevorzugt ist das Entladungsgefäß und die Abdichtungen integral aus einem Material wie Quarzglas hergestellt.
Das Entladungsgefäß 2 kann von einem Außenkolben umgeben sein, an dem ein Sockel sitzt, wie an sich bekannt. Ein Stromzuführungssystem vermittelt eine elektrische Verbindung von einem Leuchtmittel im Innern des Kolbens, hier zwei Elektroden, nach außen.
Das Stromzuführungssystem besteht aus einer inneren Stromzuführung 8, einer Mo-Folie 9, die die eigentliche Dichtigkeit erzielt, sowie einer äußeren Stromzuführung 10.
Erfindungswesentlich ist hier der Bereich, der mit einem Kreis hervorgehoben ist. Als Zuleitung wird hier die innere Stromzuführung 8 angesehen. Figur 2 zeigt ein Detail mit der inneren Stromzuführung 8. Dabei sind in unmittelbarer Nähe der inneren Stromzuführung 8 regelmäßig durch Laserbeschuss Störzentren 13 gebildet, von denen Mikrosprünge 15 ausgehen. Ihr axialer Abstand von der innere Stromzuführung beträgt etwa 200 μm. Der gewünschte Abstand hängt vom Typ der Lampe ab und liegt maximal bei etwa 30% der bedeckenden Glasdicke. Insbesondere sollten die Störzentren so nah wie möglich an die innere Stromzuführung 8 gesetzt werden. Bevorzugt ist eine Anordnung gemäß Figur 3, wo der Abstand der Störzentren zueinander und auch zur innere Stromzuführung 8 möglichst gering ist, so dass sie strumpfartig einen Teil der axialen Länge der innere Stromzuführung umgeben. Dabei kann ein regelmäßiges Array von Störzentren erzeugt werden. Es können aber auch gemäß Figur 6 einzelne axiale Linien 18 oder einzelne radiale Kreise oder Teilkreise 19 um die innere Stromzuführung erzeugt werden.
Außerdem können auch spiralig gewundene Strukturen 20 wie Perlen an einer Schnur erzeugt werden und zwar eine oder mehrere, je nach gewählter „Steigung" dieser wendelartig um die Zuleitung geführten Struktur, siehe Figur 7.
Gemäß Figur 6 kann diese Verhinderungsstruktur 21 auch im Bereich der Stelle aufgebracht werden, wo die innere Stromzuführung mit der Folie 9 verschweißt ist. Sie ist eher halbschalenförmig über dem Ende der innere Stromzuführung angebracht. Zudem sind hier einzelne axiale Linien 18 entlang der innere Stromzuführung dargestellt.
Die induzierte Sprungstruktur kann durchaus einen gewis- sen Abstand zum Metall haben, die einzelnen Mikrosprünge sollen aber noch die Wirkung haben, die durch die Glas- spannungen entstehenden Sprünge zu kanalisieren ähnlich wie eine Kernstiftwicklung, die dann nicht über eine größere räumliche Ausdehnung eine Schadwirkung entfalten.
Die Ausführungsform der Figur 3 schirmt dagegen das Me- tall der inneren Stromzuführung 9 in einem gewissen Bereich vollständig durch eine dichte Struktur der Mikro- sprünge und Störzentren ab.
Es ist durchaus möglich, den Laser so einzustellen, dass er die innere Stromzuführung nicht strukturiert. Tech- nisch gesehen ist es allerdings einfacher, direkt auf die eingebettete Oberfläche der Zuleitung zu fokussieren, da die Laserstrahlung auch bei leichter Fehl-Fokussierung dann dort in Form eines Mikroplasmas / lokaler Überhitzung an der gewünschten Stelle dicht über der Oberfläche der Zuleitung den Mikrosprung als Störzentrum im Glas ausbildet. Das Metall wird dabei kaum verändert.
Dabei kann beispielsweise ein scharf fokussierter Nd:YAG-Laser derartige Strukturen direkt nach dem Einbetten ins Quarzglas erzeugen, sobald das Quarzglas erstarrt ist und bevor die zufälligen Sprünge entstehen können. Daraus resultiert die Anforderung, dass die Bearbeitungstemperatur T des Glases unterhalb Tg liegt, insbesondere wenigstens 5% unterhalb Tg, wenn Tg in Kelvin gemessen wird. Eine bevorzugte Untergrenze ist 30% von Tg. Im Prinzip kann man zwar mit der Laserbehandlung bis vollständigen Abkühlung des Glases warten, doch kann dann nicht ausgeschlossen werden, dass sich bereits ungezielt Mikrosprünge gebildet haben, was die Wirksamkeit der hier vorgestellten Behandlung mindern würde. Mit einer ausreichend dichten Struktur von Mikrosprüngen lässt sich die Zuleitung, also meist die innere Stromzu- führung bzw. der Elektrodenstift, in genau definierter Form vom umgebenden Quarz abkoppeln, beim weiteren Abkühlen entstehen keine Spannungen mehr im Quarz, die das Produkt gefährden. Die Anwendung der Maßnahme sollte also direkt während der Abkühlphase oder kurz danach erfolgen.
Die entstehende Struktur zeigt eine Regelmäßigkeit in der Sprungstruktur und der Form der Mikrosprünge . Diese unterscheiden sich von den zufälligen Sprüngen erkennbar. Der einzelne Mikrosprung ist sehr klein und eher radial von einem Punkt (als Fokus des Lasers oder Störzentrum verstanden) ausgehend, der entlastende Spannungsriss 29 ist dagegen ein einzelner großer Sprung.
Figur 4 zeigt im Unterschied dazu die unkontrollierten Entlastungssprünge 30 ohne jegliche Verhinderungsstruk- tur.
Figur 5 zeigt die Entlastungssprünge 31, die sich ausbilden, wenn als Verhinderungsstruktur eine Wendel 32 verwendet wird wie an sich bekannt.
Es sei nochmals klargestellt, dass als Leuchtmittel so- wohl eine Wendel als auch das Gas zwischen zwei Elektroden in Frage kommt.
Figur 8 zeigt die Detailaufnahme eines bei der Serienfertigung gezielt erzeugten Mikrosprungs . Er erinnert an einen dreidimensionalen, unregelmäßig geschnittenen Weih- nachtsstern.
Der Abstand der Mikrosprünge voneinander muss nicht regelmäßig sein, er kann insbesondere innerhalb eines Toleranzbandes schwanken.
Insbesondere gilt, dass die Mikrosprünge von der Zulei- tung maximal 30% der bedeckenden Glasdicke oder alterna- tiv maximal 100 μm beabstandet sind. Des Weiteren gilt bevorzugt, dass der Durchmesser eines als Störzentrum im Glas aufzufassenden Mikrosprungs maximal 25% der bedeckenden Glasdicke oder alternativ maximal 200 μm beträgt. Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:
1. Elektrische Lampe mit einem Kolben aus Glas, der ein Volumen umgibt, wobei Leuchtmittel sich in das Volumen erstrecken, und wobei eine Füllung, die insbeson- dere Metallhalogenide enthält, im Volumen untergebracht ist, wobei das Leuchtmittel zumindest mittels einer Zuleitung in der Wand des Kolbens befestigt und dort abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der axialen Länge der Zuleitung innerhalb der Wand von einer Verhinderungsstruktur, die im Glas selbst vorliegt, umgeben ist.
2. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Verhinderungsstruktur gezielt eingebrachte Mikrosprünge im Glas sind. 3. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mikrosprünge axial regelmäßig beabstandet hintereinander angeordnet sind.
4. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mikrosprünge radial regelmäßig beabstandet um die Zuleitung angeordnet sind.
5. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrosprünge hülsenartig regelmäßig beabstandet in radialer und axialer Richtung um die Zuleitung angeordnet sind. 6. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mikrosprünge von der Zuleitung maximal 30% der bedeckenden Glasdicke oder alternativ maximal 100 μm beabstandet sind. 7. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Durchmesser eines als Störzentrum im Glas aufzufassenden Mikrosprungs maximal 25% der bedeckenden Glasdicke oder alternativ maximal 200 μm beträgt . 8. Verfahren zur Herstellung einer Verhinderungsstruktur bei einer elektrischen Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erhitzen und Verschließen des Kolbens ein Abkühlen des Abdichtungsbereichs, der die Zuleitung enthält, auf eine Temperatur von weniger als Tg des Glases, abgewartet wird, und anschließend der Umgebungsbereich zumindest eines Teils der Zuleitung mit einer Verhinderungsstruktur versehen wird, indem ein geeignet fokussierter Laser auf diesen Umgebungsbereich gerichtet wird.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Lampe mit einem Kolben aus Glas, der ein Volumen umgibt, wobei Leuchtmittel sich in das Volumen erstrecken, und wobei eine Füllung, die insbesondere Metallhalogenide enthält, im Volumen unterge- bracht ist, wobei das Leuchtmittel zumindest mittels einer Zuleitung in der Wand des Kolbens befestigt und dort abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der axialen Länge der Zuleitung innerhalb der Wand von einer Verhinderungsstruktur, die im Glas selbst vorliegt, umgeben ist.
2. Elektrische Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verhinderungsstruktur gezielt eingebrachte Mikrosprünge im Glas sind.
3. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mikrosprünge axial regelmäßig beabstandet hintereinander angeordnet sind.
4. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mikrosprünge radial regelmäßig beabstandet um die Zuleitung angeordnet sind.
5. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mikrosprünge hülsenartig regelmäßig beabstandet in radialer und axialer Richtung um die Zuleitung angeordnet sind.
6. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mikrosprünge von der Zuleitung maximal 30% der bedeckenden Glasdicke oder alternativ maximal 100 μm beabstandet sind.
7. Elektrische Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Durchmesser eines als Störzentrum im Glas aufzufassenden Mikrosprungs maximal 25% der bedeckenden Glasdicke oder alternativ maximal 200 μm beträgt .
8. Verfahren zur Herstellung einer Verhinderungsstruktur bei einer elektrischen Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erhitzen und Verschließen des Kolbens ein Abkühlen des Abdichtungsbereichs, der die Zuleitung enthält, auf eine Temperatur von weniger als Tg des Glases, abgewartet wird, und an- schließend der Umgebungsbereich zumindest eines Teils der Zuleitung mit einer Verhinderungsstruktur versehen wird, indem ein geeignet fokussierter Laser auf diesen Umgebungsbereich gerichtet wird.
EP10711613A 2009-03-03 2010-02-18 Elektrische lampe mit abdichtung und verfahren zur herstellung Withdrawn EP2404310A1 (de)

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DE102009011525A DE102009011525A1 (de) 2009-03-03 2009-03-03 Elektrische Lampe und Verfahren zur Herstellung
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EP10711613A Withdrawn EP2404310A1 (de) 2009-03-03 2010-02-18 Elektrische lampe mit abdichtung und verfahren zur herstellung

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