JP4982708B2 - 溶着箔およびこの箔を有するランプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項1の上位概念に記載の形式の溶着箔と該溶着箔を備えたランプに関する。この溶着箔は特にモリブデン箔であって、白熱ランプおよび放電ランプのシールのために通常行われるプレス封止部で使用される。
【0002】
【従来の技術】
米国特許第5021711号明細書により既に、溶着箔およびこの溶着箔を有するランプが公知である。酸化から良好に保護するために、Al、Cr、Si、TiまたはTaから成る保護層が箔に設けられている。その厚さは5〜100nmである。
【0003】
同様の技術がドイツ連邦共和国特許出願公開第3006846号明細書により公知である。この技術では同じ目的で、Ta、Nb、V、Cr、Ti、Y、La、HfまたはScから成る層が考慮されている。層厚さは10〜200nmである。
【0004】
実際には、モリブデン箔とピンの溶接接合部の領域において酸化からモリブデン箔を保護するために主として部分的なクロムめっきが行われる。この極めて手間のかかる方法では、ピンと箔との間に抵抗溶接によって製造される溶接結合部を手で、砂のような媒体内に、クロムめっきが行われるべき高さまで差し込む。化学反応によって、環境的に好ましくない工程で部分的なクロムめっきが行われる。このようなクロムの析出(酸化保護)により、箔・ピン結合部の高い耐熱性が得られる。この場合、耐熱性は約550℃までである。
【0005】
箔・ピン結合部の酸化が箔シール部の損傷のためではなく、モリブデン箔が腐食作用をする封入物構成部分(例えば金属ハロゲン化物)または充填ガスによって作用されるために生じるランプもある。このような作用を制限するために、モリブデン箔はこれまで、ガラス金属結合物を改良するようにサンドブラストされていた。しかしながらサンドブラストは抵抗溶接の際の多量の不良品につながる。何故ならばこれにより絶縁性のAl2O3粒子がモリブデン箔表面に残留するからである。さらに抵抗溶接電極の摩耗は極めて著しい。箔にサンドブラストされている場合には、約70回溶接すると既に電極の交換が必要である(このような処理がされていない箔では交換間隔は約1000回の溶接がである)。従って電極をより頻繁に交換しなければならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、請求項1の上位概念に記載の形式の溶着箔を改良して、酸化と腐食に対して良好に保護されており、かつ溶接可能性が保証されているような溶着箔を提供し、このような溶着箔を有するランプを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、溶着箔の基体上に載置された層がルテニウムを有しているようにした。
【0008】
【発明の効果】
酸化及び腐食を防止するために、かつ良好な溶接可能性のために、モリブデン箔には部分的にまたは有利には全面的に純粋なルテニウムまたはルテニウムを有する化合物が被覆される。被覆材料としてはとりわけ純粋なルテニウムおよび、共晶の組成を有するモリブデン・ルテニウム合金が適している。
【0009】
ルテニウムを含有する層の層厚さは有利には0.02〜1.0μmである。特に有利な構成では層厚さは0.02〜0.09μmである。
【0010】
被覆は公知の被覆法によって行われ、有利にはスパッタリングにより行われる。
【0011】
ルテニウムまたはルテニウム合金により被覆されたモリブデン箔は、クロム、シリコン、アルミニウム等により被覆されたモリブデン箔とは異なり、極めて良好に溶接可能である。
【0012】
有利な構成では、ピン・箔溶接結合部の耐酸化性は、箔のために使用することのできる同様のまたは類似の層材料による給電線の被覆により高められる。
【0013】
本発明による電気的なランプは石英ガラスまたは硬質ガラスから成るランプ容器を有していて、このランプ容器にはこのランプ容器の少なくとも1つのプレス封止部の構成部分であるモリブデン箔貫通案内部が設けられている。少なくとも1つのプレス封止部には少なくとも1つのモリブデン箔がガス密にプレス封止されている。単数若しくは複数のモリブデン箔には本発明によれば、ルテニウムを含有する層が被覆されている。
【0014】
シール部はプレス封止部または溶着部として形成されている。
【0015】
ルテニウム(純正または合金としての)から成る層を箔に設けることにより初めて、フィリグリー(filigrane)状の給電線を(場合によっては巻き体として構成して)確実かつ簡単に箔に接続することができるようになる。これまで行っていたペースト(モリブデンまたはプラチナ)を利用する抵抗溶接、即ち内実の給電部のためにしか適していない、もしくはフィリグリー状の給電線においては、極めて多くの不良品を生ぜしめるような抵抗溶接に代わって、本願発明では、(有利には共晶のMo−Ru合金を使用して)硬ろう接過程を行うことができる。このためには比較的低い温度で充分である(典型的には、純粋なRuよりも約360℃低い)。約2300℃ではなく、約1900〜2000℃の温度にしか達せられない。
【0016】
有利には内部給電線はコイル状ではなく、10〜100μmの、特に10〜50μmの直径を有している。
【0017】
特に有利な構成では、内側の給電線は単コイルであって、約20〜150μmの、特に20〜80μmの外径を有している。
【0018】
モリブデンから成る箔と、金属ワイヤ、特に10〜100μmの直径を有する金属ワイヤとの間の導電接続部を形成するための方法は、箔に、ワイヤとのコンタクト面の領域でルテニウムを含有する層を設けることを特徴としている。このワイヤは特にタングステンから製造されている。
【0019】
第2の実施例では、金属ワイヤは単コイルであってよく、従って巻き体を形成している。特に巻き体の外径は20〜80μmである。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に図面につき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0021】
図1に概略的に示した本発明の有利な実施例は、約24000Wの電気的な出力消費を有する高圧放電ランプに関するものである。このランプは石英ガラスから成る放電容器1を有している。この放電容器1は放電室2と、該放電室2の互いに反対に位置する側に配置された円筒状の2つの管球シャフト3とを有している。これら2つの管球シャフト3のうち図面では1つだけが部分的に、断面されて図示されている。タングステンから成る2つの電極4はそれぞれ放電室2から一方の管球シャンク3まで延びていて、ここでそれぞれ円板状のモリブデンプレート7にろう接されている。モリブデンプレート7には、中空の石英ガラスロッド8の周面に沿って均一に配置されている4つのモリブデン箔5が溶接されている。中空の石英ガラスロッド8はモリブデン箔5とともに中空管球シャフト3の内部に挿入された。モリブデン箔5は管球シャフト3の石英ガラスと、中空の石英ガラスロッド8の石英ガラスとともにガス密な溶着部6を形成する。石英ガラスに溶着されたモリブデン箔5は、75nmのルテニウム層を有している。電極4には管球シャフト3の領域でモリブデン箔10が巻き付けられるが、これは石英ガラスには溶着されていない。
【0022】
図2に示した本発明の実施例では、片側でベース支持された高圧放電ランプが示されている。このランプは、片側でプレス封止された、石英ガラスから成る放電容器9を有している。この放電容器9には、腐食作用をする金属ハロゲン化物を有する、イオン化可能な封入物がガス密に封入されている。放電容器9の内側には2つの電極22,23が配置されており、これらの電極は、放電容器9のプレス封止部に埋め込まれたモリブデン箔24,25を介して、放電容器9から突出するそれぞれ1つの給電線26,27に導電的に接続されている。放電容器9は、片側で封止された、ガス密に閉鎖された囲繞管球28によって僅かな間隔をおいて完全に取り囲まれている。囲繞管球28は、約0.5質量%のセリウムでドーピングされた石英ガラスから成っている。囲繞管球28の内側には、室温で600〜700mbarの常温充填圧を有する窒素ガスが存在している。放電容器から突出する給電線26,27はそれぞれ、囲繞管球28の封止脚部に埋め込まれたモリブデン箔29,30を介して、囲繞管球28から外方に案内された各1つの給電線11,12に導電的に接続されている。片側で封止され片側でベース支持された外側管球13は囲繞管球28をガス密に取り囲んでいる。外側管球13は排気されており、同様に、約0.5質量%のセリウムによってドーピングされた石英ガラスから成っている。囲繞管球28から外方に案内された給電線11,12はそれぞれ、この外側管球13のプレス封止部に埋め込まれたモリブデン箔14,15を介して、外側管球13から外方に突出するそれぞれ1つの給電線16,17に導電的に接続されている。外側管球13から外方に案内された給電線16,17は、ベース18から突出するコンタクトピン19,20と電気的に接触している。この実施例で使用されたモリブデン箔は全て、共晶のMo−Ru合金によって被覆されていて、その厚さは500nmである。組成はモリブデンが43質量%、ルテニウムが57質量%(有利には少なくとも40%、有利には50%以上のルテニウム)である。給電線26,12,17はMo−Ru合金によって被覆されている。
【0023】
図3の実施例は、ハロゲン白熱ランプ35(12Vで100Wの出力)を示している。このハロゲン白熱ランプは、プレス封止部37によってガス密に閉鎖された石英ガラスから成るランプ管球36を有している。ランプ管球のプレス封止部には2つのモリブデン箔38が埋め込まれている。ランプ管球の内側には、二重コイルの発光体39が存在している。この発光体39の一重に巻かれた端部は内側の給電線40として働く。内部給電線はそれぞれ、プレス封止部に埋め込まれたモリブデン箔38に溶接されている。プレス封止部37からは2つの外側の給電線34が突出している。これらの給電線は2つのモリブデン箔のそれぞれ1つに接続されている。プレス封止部に埋め込まれた両モリブデン箔は、給電線40が固定されている側で片側で、90nmの厚さの共晶のMo−Ru合金によって被覆されている。
【0024】
コイル端部40は、15μmの太さのタングステンワイヤから成っている単コイルである。その外径は55μmである。コイル端部と箔とは、硬ろう接によって互いに結合されている。特に利点は、従来は抵抗溶接のために、コイルが押し込まれる粉体層(粒度の粗いモリブデン)が使用されなけれなならなかったことにある。溶接過程の電流通過の際には不均一な粉体層に基づき複数の分路が生じる。これにより多くの不良品が生じ、単コイルの給電線の外径の下限がほぼ80μmに制限されるが、本発明によれば相応の外径が20〜60μmで処理されている。従来のものに対して本願発明のものでは、ろうとして働くルテニウム層は、この箔に取り付けられた単コイルとを均一にぬらす。このような方法では分路は生じず、従って、箔に結合される特にコイル端部であるより小さな給電線が得られる。
【0025】
極端に微細な(10〜100μmの太さの)給電線も、同様の方法で箔に保護しながら確実に接続することができる。従って特に、高い出力(20W〜150W)を有する低電圧ランプのために、ルテニウム被覆された箔が特に適当であることが示されるが、高電圧ランプでの使用も推奨できる。製造過程は極めて簡単であって、2つの組み付けステップを省略でき、製造コストを70%まで削減できる。全般照明または自動車照明のためのハロゲンランプに特に適している。
【0026】
即ちルテニウム被覆により、箔と給電線との間の良好な結合技術が得られ、この場合この原理は内部給電線のためにも外部給電線のためにもあてはまる。しかしながら一般的に内部給電線は臨界的である。従ってルテニウム被覆は、箔の片側に、給電部のコンタクト面の近傍でしか被着することができない。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属ハロゲンランプを示す断面図である。
【図2】白熱ランプの別の実施例を示す断面図である。
【図3】金属ハロゲンランプの別の実施例を示す部分図である。
【符号の説明】
1 放電容器、 2 放電室、 3 管球シャフト、 4 電極、 5 モリブデン箔、 6 溶着部、 7 モリブデンプレート、 8 石英ガラスロッド、 9 放電容器、 10 モリブデン箔、 11,12 給電線、 13 外側管球、 14,15 モリブデン箔、 16,17 給電線、 18 ベース、 19,20 コンタクトピン、 22,23 電極、 24,25 モリブデン箔、 26,27 給電線、 28 囲繞管球、 29,30 モリブデン箔、 36 ランプ管球、 37 プレス封止部、 38 モリブデン箔、 39 発光体、 40 給電線
Claims (15)
- ランプを形成するための溶着箔であって、純粋なまたはドープされたモリブデンから成る金属性の基体と、該基体上に載置された層とから成っており、該層がルテニウムを有している形式のものにおいて、
該層の厚さが20nm〜90nmであって、該層は片側で、即ち、給電線が固定される側で設けられていることを特徴とする溶着箔。 - 前記層が、純粋なルテニウムまたはルテニウム化合物もしくはルテニウム合金から成っている、請求項1記載の溶着箔。
- 前記合金が共晶のモリブデン・ルテニウム合金である、請求項2記載の溶着箔。
- 請求項1から3のいずれか1項記載の溶着箔を有することを特徴とするランプ。
- ランプであって、硬質ガラスまたは石英ガラスから成るランプ容器(1)を有しており、該ランプ容器の少なくとも一方の端部にはシール部(3)が設けられており、前記ランプ容器内には発光手段と封入物とが設けられており、シール部に少なくとも1つのモリブデン箔が、ガス密な貫通案内部(3,5,8)の部分として設けられており、この場合、貫通案内部が内部給電線を有していて、モリブデン箔にルテニウムを含有する層が設けられている形式のものにおいて、
該層の厚さが20nm〜90nmであって、該層は片側で、即ち、内部給電線が固定される側で設けられていることを特徴とするランプ。 - シール部がプレス封止部又は溶着部として形成されている、請求項5記載のランプ。
- 外部給電線に、前記箔と同様のまたは類似のルテニウムを含有する層材料が被覆されている、請求項5記載のランプ。
- 内部給電線はコイル状ではなく、10〜250μmの直径を有している、請求項5記載のランプ。
- 前記直径が10〜50μmである、請求項8記載のランプ。
- 内部給電線は単コイルであって、20〜150μmの外径を有している、請求項5記載のランプ。
- 前記外径が20〜80μmである、請求項10記載のランプ。
- モリブデンから成る箔と、10〜250μmの直径を有する金属ワイヤとの間の導電的な接続部を製造するための方法において、
箔に、ワイヤとのコンタクト面の領域でルテニウムを含有する層を設け、該層の厚さが20nm〜90nmであることを特徴とする、導電的な接続部を製造するための方法。 - ワイヤをタングステンから製造する、請求項12記載の方法。
- 金属ワイヤは単コイルであって、従って巻き体を形成している、請求項12記載の方法。
- 前記巻き体の外径が20〜80μmである、請求項14記載の方法。
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