WO2001006541A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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WO2001006541A1
WO2001006541A1 PCT/EP2000/005695 EP0005695W WO0106541A1 WO 2001006541 A1 WO2001006541 A1 WO 2001006541A1 EP 0005695 W EP0005695 W EP 0005695W WO 0106541 A1 WO0106541 A1 WO 0106541A1
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WO
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individual part
discharge lamp
niobium
tantalum
pressure discharge
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PCT/EP2000/005695
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Baake
David Francis Lupton
Original Assignee
W. C. Heraeus Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Priority to EP00943843A priority patent/EP1114438B1/de
Priority to JP2001511713A priority patent/JP2003505834A/ja
Priority to US09/787,649 priority patent/US6414451B1/en
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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

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp with a ceramic discharge vessel, through the wall of which at least one current leadthrough is passed, the current leadthrough and the discharge vessel being connected in a gastight manner by means of a sealing compound, the current leadthrough being formed from a first individual part made of niobium, tantalum or of a niobium and / or tantalum-based alloy and at least one second item formed from a material that is more resistant to oxidation than niobium, tantalum or a niobium and / or tantalum-based alloy, the area of connection between the first and second items either is covered with the sealing compound or is formed by the sealing compound, and wherein a discharge electrode is arranged at an end of the current leadthrough arranged in the discharge vessel
  • a lamp is known from EP 930 639 A1, in which a current lead-through made of a glass-tantalum mixture is used together with a quartz glass vessel, the concentration of the tantalum changing along the current lead-through
  • the fusion between the current feedthrough and the quartz glass vessel occurs only in an area in which the tantalum content in SiO 2 is less than 2 vol%.
  • the end of the current feedthrough which contains a high proportion of tantalum, protrudes from the quartz glass vessel and is only partially covered with an oxidation protective layer made of glass, metal oxide or noble metal.
  • components made of niobium are also used as current feedthroughs for a discharge lamp.
  • the use of such a discharge lamp in a temperature range of 200 - 300 ° C or in an atmosphere with a high moisture content is recommended above all in connection with an outer capsule that protects the current feedthroughs from oxidation and corrosion.
  • An example shows the discharge lamp and the current feedthroughs inside a protective capsule made of glass filled with inert gas.
  • the current feedthroughs are designed in such a way that the end of the current feedthrough, which projects into the discharge vessel and is in contact with the metal halide filling, is formed from corrosion-resistant tungsten, molybdenum, rhenium or from alloys of these metals.
  • the present invention is based on the problem of providing a further possibility of increasing the resistance to oxidation and corrosion of current feedthroughs which are arranged in or on high-pressure discharge lamps, in particular on sodium high-pressure discharge lamps.
  • the problem is solved once in that the first individual part at least partially protrudes into the discharge vessel and the second individual part at least partially protrudes from the discharge vessel, that the second individual part is immersed in a maximum of 50% of the thickness of the sealing compound and that the more oxidation-resistant material is a metal or a Metal alloy with elements from groups IVB and / or VIII of the periodic table (according to CAS).
  • a great advantage of high-pressure discharge lamps with current feedthroughs designed in this way is that they can be operated without an additional external protective encapsulation, for example made of glass. So the outer dimensions of the lamp can be made significantly smaller. This is particularly important if there is little space available for the lamp at the place of use.
  • the elements Ti and / or Pt and / or Pd and / or Ni and / or Fe and / or Ir are contained in the more oxidation-resistant metal and / or the more oxidation-resistant metal alloy. It has proven particularly useful if the first individual part is made of niobium and the second individual part is made of titanium.
  • Table 1 Weight increase of titanium and NbZrl in (%) depending on the exposure time in air at elevated temperatures (- means: no measurement carried out)
  • the problem is further solved in that the first individual part at least partially protrudes into the discharge vessel and the second individual part at least partially protrudes from the discharge vessel, that the second individual part is immersed in a maximum of 50% of the thickness of the sealing compound and that the more oxidation-resistant material is made of a ceramic , Ceramic made of Al 2 O 3 and / or MoSi 2 and / or (Mo, W) Si 2 and / or SiC and / or Si 3 N 4 is particularly preferred here. It is also a great advantage here that a lamp with current feedthroughs designed in this way can be operated without an additional external protective encapsulation, for example made of glass, and the external dimensions are thus small.
  • the current feedthrough can be at least partially in the form of a cylinder and / or a tube.
  • a current feedthrough for discharge lamps which has a cylinder and / or a tube made of niobium, tantalum or alloys based on niobium and / or tantalum as the first individual part, one end of this first individual part having a second individual part made of more oxidation-resistant metal and / or an oxidati - Ons resistant metal alloy is gas-tight and electrically conductive and the second individual part has the shape of a protective cap, forms a preferred embodiment.
  • the current lead-through as the first individual part is a cylinder and / or a tube made of niobium, tantalum or made of niobium and / comprises or tantalum-based alloys, and is connected when one end of this first Einzeltei ⁇ les with a second item from oxidationsbe responsiblerem metal and / or an oxidative tionsbe listeningren metal alloy gas-tight and is connected when the second item in a gastight manner with a third individual part, which consists of a electrically conductive material is formed, and when the second and third individual parts are formed together as a protective cap.
  • the first individual part can be electrically conductively connected to the second and third individual parts or only to the third individual part.
  • a further embodiment of the discharge lamp is formed in that the current feedthrough has as the first individual part a cylinder and / or a tube made of niobium, tantalum or alloys based on niobium and / or tantalum and that one end of this first individual part has a second individual part made of ceramic is connected gas-tight and that the second individual part is gas-tightly connected to a third individual part, which is formed from an electrically conductive material, and that the second and third individual parts are formed together as a protective cap.
  • the first individual part can also be electrically conductively connected only to the third individual part.
  • the third individual part can be designed as a disc or cap or stopper or can be formed from an informal, curable composition.
  • the electrically conductive material of the third individual part can be formed entirely or partially from Cu and / or Ag. However, it is also possible for the electrically conductive material of the third individual part to be formed entirely or partially from the same material as the second individual part.
  • the individual parts can be connected, for example, by welding and / or soldering and / or squeezing and / or screwing and / or bonding and / or gluing.
  • gas-tight, electrically non-conductive connections between two individual parts are formed by soldering with a glass solder.
  • a crimping of the two individual parts for example after soldering, establishes the electrically conductive connection between the two.
  • the particularly advantageous embodiments of the discharge lamp according to the invention already described above have current feedthroughs with two or even three individual parts and are ideally manufactured in such a way that the first and second individual parts are produced by soldering and / or squeezing and / or welding and that the second and third individual parts are connected by gluing.
  • the more oxidation-resistant material used has a melting point greater than 1200 ° C. and an expansion coefficient less than or equal to 10. 10 '6 K "1 has.
  • the described high-pressure discharge lamp according to the invention is particularly suitable in connection with a sodium filling in the discharge vessel, since a sodium filling attacks the part of niobium, tantalum or an alloy based on niobium or tantalum projecting into the discharge vessel less corrosively than a metal halide filling
  • Fig. 1 discharge lamp with a current feedthrough from two cylindrical individual parts
  • Fig. 2 discharge lamp with a current feedthrough from a first cylindrical and a second tubular, one-sided closed part
  • Fig. 3 discharge lamp with a current feedthrough from two tubular individual parts and a third individual part in the form of a stopper
  • Fig. 4 discharge lamp with current feedthrough from a first tubular individual part and a second tubular individual part closed on one side
  • Fig. 5 discharge lamp with current feedthrough from a first tubular individual part and a second tubular individual part and a third individual part in the form of a stopper
  • the discharge vessel 1 shows one of the two ends of a tubular discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current leadthrough 2.
  • the discharge vessel 1 is made of Al 2 O 3.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current leadthrough 2 are gas-tightly soldered to a glass solder 3.
  • the current leadthrough 2 exists from a first, cylindrical individual part 2a, for example made of the niobium alloy NbZrl, and a second cylindrical individual part 2b, for example made of titanium
  • the individual parts 2a and 2b are welded together in an electrically conductive manner here.
  • the transition area between the two individual parts 2a and 2b is of that Glass solder 3 covered
  • the second individual part 2b protrudes from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first individual part 2a from NbZrl protrudes into the discharge vessel 1 and is therefore not exposed to direct contact with the ambient air, protected against oxidation
  • FIG. 2 shows, as already shown in FIG. 1, one of the two ends of a tubular Al 2 O 3 discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current lead-through 2.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current lead-through 2 are soldered gas-tight to a glass solder 3.
  • the current lead-through 2 consists of one The first, cylindrical individual part 2a, for example made of the niobium alloy NbZrl, and a second tubular individual part 2b, for example made of titanium.
  • the tubular individual part 2b is closed on one side.
  • the individual parts 2a and 2b are electrically connected here by squeezing.
  • the aisle area between the two individual parts 2a and 2b is covered by the glass solder 3 and soldered gas-tight.
  • the second individual part 2b protrudes from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first individual part 2a made of NbZrl protrudes into the discharge vessel 1 and the second tubular single part 2b, which is closed on one side, and is therefore not exposed to direct contact with the ambient air, protected against oxidation.
  • the 3 also shows one of the two tubular ends of an Al 2 O 3 discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current lead-through 2.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current lead-through 2 are soldered gas-tight by a glass solder 3.
  • the current feedthrough 2 consists of a first, tubular individual part 2a, for example made of the niobium alloy NbZrl, and a second tubular individual part 2b, for example made of titanium.
  • the tubular individual part 2b is closed on one side with a third individual part in the form of a stopper 2c.
  • the individual parts 2a and 2b are electrically connected here by welding.
  • the transition area between the two individual parts 2a and 2b is covered by the glass solder 3.
  • the second individual part 2b with the third individual part designed as a stopper 2c protrudes from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air, while the first individual part 2a from NbZrl protrudes into the discharge vessel 1 and is therefore not exposed to direct contact with the ambient air in an oxidation-protected manner.
  • the electrically conductive connection between the second individual part 2b and the third individual part designed as a plug 2c can be selected depending on the temperature load and is glued here, for example.
  • the material for the third individual part in the form of a stopper 2c is made of silver, for example.
  • FIG. 4 also shows one of the two ends of a tubular Al 2 O 3 discharge vessel 1 of a discharge lamp and a current feedthrough 2a; 2 B.
  • the end of the discharge vessel 1 and the current feedthrough 2a; 2b are soldered gas-tight by a glass solder 3.
  • the current feedthrough 2a; 2b consists of a first, tubular individual part 2a, for example made of the niobium alloy NbZrl, and a second tubular individual part 2b, closed on one side, for example made of titanium.
  • the individual parts 2a and 2b are here gas-tight by soldering to the glass solder 3, but not electrically connected.
  • the transition area between the two individual parts 2a and 2b is covered by the glass solder 3.
  • the second individual part 2b protrudes from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first individual part 2a made of NbZrl protrudes into the discharge vessel 1 and the second tubular single part 2b, which is closed on one side, and is therefore not exposed to direct contact with the ambient air, protected against oxidation.
  • the electrically conductive connection between the second individual part 2b and the first individual part 2a here made by a crimp connection, indicated by the arrows, only after soldering with the glass solder 3.
  • the current feedthrough 2 consists of a first, tubular individual part 2a, for example of the niobium alloy NbZrl, and a second tubular individual part 2b, for example of Al 2 O 3 .
  • the tubular individual part 2b is closed on one side with a third individual part in the form of a stopper 2c.
  • the individual parts 2a and 2b are here gas-tight by soldering to the glass solder 3, but not electrically connected.
  • the transition area between the two individual parts 2a and 2b is covered by the glass solder 3.
  • the second individual part 2b with the third individual part designed as a stopper 2c protrudes from the discharge vessel and is in direct contact with the ambient air
  • the first individual part 2a from NbZrl protrudes into the discharge vessel 1 and is therefore not exposed to direct contact with the ambient air in an oxidation-protected manner.
  • the electrically conductive connection between the first individual part 2a and the plug 2c and the gas-tight connection between the second individual part 2b and the third individual part 2c can be selected depending on the temperature load and are connected here, for example, with a conductive adhesive.
  • the choice of material for the third individual part in the form of the plug 2c can be selected depending on the requirement, for example from the metals silver or titanium.

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromdurchführung für Entladungslampen sowie eine Entladungslampe mit einem Entladungsgefäß, durch dessen Wand mindestens eine Stromdurchführung geführt ist, wobei an einem in der Entladungslampe angeordneten Ende der Stromdurchführung eine Entladungselektrode angeordnet ist. Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine weitere Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, die Beständigkeit von Stromdurchführungen, die in oder an Entladungslampen angeordnet sind, gegen Oxidation und Korrosion zu erhöhen. Das Problem wird dadurch gelöst, daß die Stromdurchführung aus mindestens zwei Einzelteilen gebildet ist, daß mindestens ein Einzelteil aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und/oder Tantal basierenden Legierungen gebildet ist, daß mindestens ein zweites Einzelteil aus einem Material gebildet ist, das oxidationsbeständiger ist als Niob, Tantal oder als auf Niob und/oder Tantal basierende Legierungen und daß das Oxidationsbeständigere Material einen Schmelzpunkt größer 1000 °C und einen Ausdehnungskoeffizienten kleiner oder gleich 15x10-6K-1 aufweist.

Description

Hochdruckentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefaß, durch dessen Wand mindestens eine Stromdurchfuhrung gefuhrt ist, wobei die Stromdurchfuhrung und das Entladungsgefaß mittels einer Einschmelzmasse gasdicht verbunden sind, wobei die Stromdurchfuhrung gebildet ist aus einem ersten Einzelteil aus Niob, Tantal oder aus einer auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierung und mindestens einem zweiten Einzelteil, das aus einem Material gebildet ist, das oxidationsbestandiger ist als Niob, Tantal oder eine auf Niob und / oder Tantal basierende Legierung, wobei der Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Einzelteil entweder mit der Einschmelzmasse bedeckt ist oder durch die Einschmelzmasse gebildet ist, und wobei an einem im Entladungsgefaß angeordneten Ende der Stromdurchfuhrung eine Entladungselektrode angeordnet ist
Derartiges ist aus der Deutschen Gebrauchsmusterveroffentlichung G 86 28 310 bekannt, wobei Niob in Verbindung mit dem oxidationsbestandigeren Material Wolfram als Stromdurchfuhrung für Hochdruckentladungslampen eingesetzt wird Dabei wird eine gasdichte Einschmelzung und eine konstruktiv sehr aufwendige Anordnung verwendet, um das Niob vor Korrosion durch aggressive Metallhalogenide im Entladungsgefaß zu schützen Dabei ragt das Wolfram in das Entladungsgefaß hinein, wahrend das Niob aus dem Entladungsgefaß herausragt Das Niob außerhalb des Entladungsgefaßes ist gegen oxidativen Angriff ungeschützt Daher ist davon auszugehen, dass das Entladungsgefaß von der Atmosphäre isoliert in einer hier nicht dargestellten äußeren Schutzkapsel betrieben werden muss
Aus der EP 930 639 A1 ist eine Lampe bekannt, bei der eine Stromdurchfuhrung aus einem Glas-Tantal-Gemisch zusammen mit einem Quarzglasgefaß eingesetzt wird, wobei sich die Konzentration des Tantals entlang der Stromdurchfuhrung ändert Die Verschmelzung zwischen Stromdurchführung und Quarzglasgefäß erfolgt nur in einem Bereich, in dem der Gehalt an Tantal im SiO2 kleiner 2Vol% beträgt. Das Ende der Stromdurchführung, das einen hohen Anteil an Tantal enthält, ragt dabei aus dem Quarzglasgefäß heraus und ist nur teilweise mit einer Oxidations-Schutzschicht aus Glas, Metalloxid oder Edelmetall überzogen.
Auch in der GB 2 178 230 A werden Bauteile aus Niob als Stromdurchführungen für eine Entladungslampe verwendet. Der Einsatz einer solchen Entladungslampe in einem Temperaturbereich von 200 - 300°C beziehungsweise in einer Atmosphäre mit hohem Feuchtigkeitsgehalt wird vor allem im Zusammenhang mit einer äußeren Kapsel empfohlen, die die Stromdurchführungen vor Oxidation und Korrosion schützt.
So zeigt ein Beispiel die Entladungslampe und die Stromdurchführungen innerhalb einer mit Edelgas gefüllten, gasdicht verschlossenen Schutzkapsel aus Glas.
Aus der US 5,404,078 ist eine Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß und mit Metallhalid-Füllung bekannt, die in einem Schutzgefäß aus Quarzglas angeordnet ist. Die Enden des keramischen Entladungsgefäßes sind mit keramischen Stopfen verschlossen, in die jeweils eine Stromdurchführung mit rundem Durchmesser gasdicht eingesintert ist.
Die Stromdurchführungen sind so ausgeführt, dass das Ende der Stromdurchführung, das in das Entladungsgefäß hineinragt und in Kontakt zur Metallhalid-Füllung steht, aus korrosionsbeständigem Wolfram, Molybdän, Rhenium oder aus Legierungen dieser Metalle gebildet ist. Das andere Ende der Stromdurchführungen, welches aus dem Entladungsgefäß herausragt und von dem Schutzgefäß aus Quarzglas umgeben ist, ist beispielsweise aus Niob gebildet, das vor Korrosion durch die Metallhalid-Füllung geschützt angeordnet ist.
Aus der Veröffentlichung "Niobium in High Temperature Applications" des Autors H. Inouye, die auf einer am 08.11.1981 in San Francisco abgehaltenen Tagung basiert (Proceedings of the International Symposium), ist das Problem der extrem niedrigen Oxidationsbeständigkeit von Niob und dessen Legierungen bereits bei niedrigen Temperaturen ab ca. 400°C bekannt. Das dem Niob eng verwandte Metall Tantal verhält sich dazu ähnlich. Aufgrund dieser Eigenschaft ist der Einsatzbereich dieser Metalle und ihrer Legierungen bei erhöhten Temperaturen stark begrenzt. So sind bereits Beschichtungen bekannt, die die Oxidationsbeständigkeit erhöhen. Dabei handelt es sich üblicherweise um Suizid- oder Alu- minidbeschichtungen, die nur unter hohem Aufwand aufgebracht werden können. Zudem resultiert die Sprödigkeit dieser Schichten in einer Beeinträchtigung der Thermoschockbe- ständigkeit verbunden mit der Bildung von Rissen oder Abplatzungen der Schicht. Die beabsichtigte Schutzfunktion der Beschichtung geht damit verloren und die Oxidation des Metalls kann ausgehend von den Fehlstellen in der Schicht voranschreiten.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun das Problem zugrunde, eine weitere Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, die Beständigkeit von Stromdurchführungen, die in oder an Hochdruckentladungslampen, insbesondere an Natrium-Hochdruckentladungslampen, angeordnet sind, gegen Oxidation und Korrosion zu erhöhen.
Das Problem wird einmal dadurch gelöst, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefäß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefäß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material ein Metall oder eine Metall-Legierung mit Elementen aus den Gruppen IVB und / oder VIII des Periodensystems ( gemäß CAS ) ist.
Ein großer Vorteil von Hochdruckentladungslampen mit derart gestalteten Stromdurchführungen ist, dass sie ohne eine zusätzliche äußere Schutzkapselung, beispielsweise aus Glas, betrieben werden können. So können die Außenmaße der Lampe entscheidend kleiner gestaltet werden. Dies ist besonders wichtig, wenn am Einsatzort ein geringes Platzangebot für die Lampe zur Verfügung steht.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Elemente Ti und / oder Pt und / oder Pd und / oder Ni und / oder Fe und / oder Ir im oxidationsbeständigeren Metall und / oder der oxidationsbe- ständigeren Metall-Legierung enthalten sind. Bewährt hat sich insbesondere, wenn das erste Einzelteil aus Niob und das zweite Einzelteil aus Titan gebildet ist.
Nachfolgende Tabelle soll lediglich beispielhaft zur Verdeutlichung der erhöhten Oxidationsbeständigkeit der oben aufgeführten Materialien gegenüber Niob, Tantal, oder auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen dienen. Als Vergleichsmaterialien wurden Titan und die Niob-Legierung NbZrl gewählt:
Figure imgf000006_0001
Tabelle 1 : Gewichtszunahme von Titan und NbZrl in (%) in Abhängigkeit der Auslagerungszeit an Luft bei erhöhten Temperaturen ( - bedeutet: keine Messung durchgeführt )
Das Problem wird weiterhin dadurch gelöst, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefäß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefäß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material aus einer Keramik ist. Besonders bevorzugt ist hier Keramik aus AI2O3 und / oder MoSi2 und / oder (Mo,W)Si2 und / oder SiC und / oder Si3N4. Auch hier ist es ein großer Vorteil, dass eine Lampe mit derart gestalteten Stromdurchführungen ohne eine zusätzliche äußere Schutzkapselung, beispielsweise aus Glas, betrieben werden kann und somit die Außenmaße gering sind.
Die Stromdurchführung kann mindestens teilweise in Form eines Zylinders und / oder eines Röhrchens ausgebildet sein. Eine Stromdurchführung für Entladungslampen, die als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, wobei ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus oxidationsbeständigerem Metall und / oder einer oxidati- onsbeständigeren Metall-Legierung gasdicht und elektrisch leitend verbunden ist und wobei das zweite Einzelteil die Form einer Schutzkappe aufweist, bildet eine bevorzugte Ausführungsform.
Vorteilhaft für die Entladungslampe ist außerdem, wenn die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist und wenn ein Ende dieses ersten Einzeltei¬ les mit einem zweiten Einzelteil aus oxidationsbeständigerem Metall und / oder einer oxida- tionsbeständigeren Metall-Legierung gasdicht verbunden ist und wenn das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und wenn das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind. Dabei kann das erste Einzelteil elektrisch leitend mit dem zweiten und dem dritten Einzelteil oder nur mit dem dritten Einzelteil verbunden sein.
Eine weitere Ausführungsform der Entladungslampe wird dadurch gebildet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist und dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus Keramik gasdicht verbunden ist und dass das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und dass das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind. Hier kann das erste Einzelteil elektrisch leitend auch nur mit dem dritten Einzelteil verbunden sein.
Das dritte Einzelteil kann als Scheibe oder Kappe oder Stopfen ausgebildet oder aus einer formlosen, aushärtbaren Masse gebildet sein. Das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles kann ganz oder teilweise aus Cu und / oder Ag gebildet sein. Möglich ist aber auch, dass das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles ganz oder teilweise aus dem gleichen Material wie das zweite Einzelteil gebildet ist.
Die Einzelteile können beispielsweise durch Schweißen und / oder Löten und / oder Quetschen und / oder Verschrauben und / oder Bonden und / oder Kleben verbunden sein. So sind idealerweise gasdichte, elektrisch nicht leitende Verbindungen zwischen zwei Einzelteilen durch Löten mit einem Glaslot ausgebildet. Ein nach dem Löten beispielsweise ausgeführtes Quetschen der beiden Einzelteile stellt die elektrisch leitende Verbindung zwischen beiden her. Die oben bereits beschriebenen, besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Entladungslampe besitzen Stromdurchführung mit zwei oder auch drei Einzelteilen und sind idealerweise so hergestellt, dass das erste und das zweite Einzelteil durch Löten und / oder Quetschen und / oder Schweißen und dass das zweite und das dritte Einzelteil durch Kleben verbunden sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das verwendete oxidationsbeständigere Material einen Schmelzpunkt größer 1200°C und einen Ausdehnungskoeffizienten kleiner oder gleich 10 . 10'6 K"1 aufweist. Die beschriebene erfindungsgemaße Hochdruckentladungslampe ist besonders in Verbindung mit einer Natrium-Füllung im Entladungsgefaß geeignet, da eine Natπum-Fullung das in das Entladungsgefaß ragende Teil aus Niob, Tantal oder eine auf Niob oder Tantal basierende Legierung weniger korrosiv angreift als eine Metallhalid-Füllung
Anhand der Figuren 1 bis 5 soll die Erfindung nun naher erläutert werden Es zeigen
Fig 1 Entladungslampe mit einer Stromdurchfuhrung aus zwei zylinderformigen Einzelteilen
Fig 2 Entladungslampe mit einer Stromdurchfuhrung aus einem ersten zylinderformigen und einem zweiten rohrchenformigen, einseitig geschlossenen Einzelteil
Fig 3 Entladungslampe mit einer Stromdurchfuhrung aus zwei rohrchenformigen Einzelteilen und einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens
Fig 4 Entladungslampe mit Stromdurchfuhrung aus einem ersten rohrchenformigen Einzelteil und einem zweiten rohrchenformigen, einseitig verschlossenen Einzelteil
Fig 5 Entladungslampe mit Stromdurchfuhrung aus einem ersten rohrchenformigen Einzelteil und einem zweiten rohrchenformigen Einzelteil und einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens
Fig 1 zeigt eines der beiden Enden eines rohrformigen Entladungsgefaßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchfuhrung 2 Das Entladungsgefaß 1 ist in diesem Fall aus AI2O3 hergestellt Das Ende des Entladungsgefaßes 1 und die Stromdurchfuhrung 2 sind gasdicht mit einem Glaslot 3 verlotet Die Stromdurchfuhrung 2 besteht aus einem ersten, zylinderformigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZrl , und einem zweiten zylinderformigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan Die Einzelteile 2a und 2b sind hier elektrisch leitend miteinander verschweißt Der Ubergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt Somit ragt das zweite Einzelteil 2b aus dem Entladungsgefaß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, wahrend das erste Einzelteil 2a aus NbZrl in das Entladungsgefaß 1 hineinragt und damit oxidationsgeschutzt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist
Fig 2 zeigt wie bereits Fig 1 eines der beiden Enden eines rohrformigen AI2O3 - Enta- dungsgefaßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchfuhrung 2 Das Ende des Entladungsgefaßes 1 und die Stromdurchfuhrung 2 sind gasdicht mit einem Glaslot 3 verlotet Die Stromdurchfuhrung 2 besteht aus einem ersten, zylinderformigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZrl , und einem zweiten rohrchenformigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan Das rohrchenformige Einzelteil 2b ist einseitig geschlossen Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Quetschen elektrisch verbunden worden Der Über- gangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt und gasdicht verlötet. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZrl in das Entladungsgefäß 1 und das zweite, einseitig geschlossene röhrchenförmige Einzelteil 2b hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist.
Auch Fig. 3 zeigt eines der beiden rohrformigen Enden eines AI2O3 - Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2 sind gasdicht durch ein Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2 besteht aus einem ersten, rohrchenformigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob- Legierung NbZrl , und einem zweiten rohrchenformigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan. Das röhrchenförmige Einzelteil 2b ist einseitig mit einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens 2c verschlossen. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Schweißen elektrisch leitend verbunden. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b mit dem als Stopfen 2c ausgebildeten dritten Einzelteil aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZrl in das Entladungsgefäß 1 hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Einzelteil 2b und dem als Stopfen 2c ausgebildeten dritten Einzelteil kann je nach Temperaturbelastung gewählt werden und ist hier beispielsweise geklebt. Das Material für das dritte Einzelteil in Form eines Stopfens 2c ist beispielsweise aus Silber.
Fig. 4 zeigt ebenfalls eines der beiden Enden eines rohrformigen AI2O3 - Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2a; 2b. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2a; 2b sind gasdicht durch ein Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2a; 2b besteht aus einem ersten, rohrchenformigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob-Legierung NbZrl , und einem zweiten, einseitig geschlossenen rohrchenformigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus Titan. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Löten mit dem Glaslot 3 gasdicht, aber nicht elektrisch verbunden. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZrl in das Entladungsgefäß 1 und das zweite, einseitig geschlossenen röhrchenförmige Einzelteil 2b hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Einzelteil 2b und dem ersten Einzelteil 2a wird hier durch eine Quetschverbindung, angedeutet durch die Pfeile, erst nach dem Löten mit dem Glaslot 3 hergestellt.
Fig. 5 zeigt eines der beiden Enden eines rohrformigen AI2O3 - Entladungsgefäßes 1 einer Entladungslampe und eine Stromdurchführung 2. Das Ende des Entladungsgefäßes 1 und die Stromdurchführung 2 sind gasdicht durch ein Glaslot 3 verlötet. Die Stromdurchführung 2 besteht aus einem ersten, rohrchenformigen Einzelteil 2a, zum Beispiel aus der Niob- Legierung NbZrl , und einem zweiten rohrchenformigen Einzelteil 2b, beispielsweise aus AI2O3. Das röhrchenförmige Einzelteil 2b ist einseitig mit einem dritten Einzelteil in Form eines Stopfens 2c geschlossen. Die Einzelteile 2a und 2b sind hier durch Löten mit dem Glaslot 3 gasdicht, aber nicht elektrisch verbunden. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Einzelteilen 2a und 2b ist von dem Glaslot 3 bedeckt. Somit ragt das zweite Einzelteil 2b mit dem als Stopfen 2c ausgebildeten dritten Einzelteil aus dem Entladungsgefäß heraus und steht in direktem Kontakt zur Umgebungsluft, während das erste Einzelteil 2a aus NbZrl in das Entladungsgefäß 1 hineinragt und damit oxidationsgeschützt keinem direkten Kontakt zur Umgebungsluft ausgesetzt ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Einzelteil 2a und dem Stopfen 2c und die gasdichte Verbindung zwischen dem zweiten Einzelteil 2b und dem dritten Einzelteil 2c können je nach Temperaturbelastung gewählt werden und sind hier beispielsweise mit einem leitfähigen Kleber verbunden. Ebenso kann die Materialwahl für das dritte Einzelteil in Form des Stopfens 2c je nach Anforderung gewählt werden, beispielsweise aus den Metallen Silber oder Titan.

Claims

Patentansprüche
Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefaß, durch dessen Wand mindestens eine Stromdurchfuhrung gefuhrt ist, wobei die Stromdurchfuhrung und das Entladungsgefaß mittels einer Einschmelzmasse gasdicht verbunden sind, wobei die Stromdurchfuhrung gebildet ist aus einem ersten Einzelteil aus Niob, Tantal oder aus einer auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierung und mindestens einem zweiten Einzelteil, das aus einem Material gebildet ist, das oxidationsbestandiger ist als Niob, Tantal oder eine auf Niob und / oder Tantal basierende Legierung, wobei der Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Einzelteil entweder mit der Einschmelzmasse bedeckt ist oder durch die Einschmelzmasse gebildet ist, und wobei an einem im Entladungsgefaß angeordneten Ende der Stromdurchfuhrung eine Entladungselektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefaß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefaß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material ein Metall oder eine Metall-Legierung mit Elementen aus den Gruppen IVB und / oder VIII des Periodensystems ist
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente Ti und / oder Pt und / oder Pd und / oder Ni und / oder Fe und / oder Ir im oxidationsbestandigeren Metall und / oder der oxidationsbestandigeren Metall- Legierung enthalten sind
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil aus Niob und das zweite Einzelteil aus Titan gebildet ist
Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefaß, durch dessen Wand mindestens eine Stromdurchfuhrung gefuhrt ist, wobei die Stromdurchfuhrung und das Entladungsgefaß mittels einer Einschmelzmasse gasdicht verbunden sind, wobei die Stromdurchfuhrung gebildet ist aus einem ersten Einzelteil aus Niob, Tantal oder aus einer auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierung und mindestens einem zweiten Einzelteil, das aus einem Material gebildet ist, das oxidationsbestandiger ist als Niob, Tantal oder einer auf Niob und / oder Tantal basierende Legierung, wobei der Bereich der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Einzelteil entweder mit der Einschmelzmasse bedeckt ist oder durch die Einschmelzmasse gebildet ist, und wobei an einem im Entladungsgefäß angeordneten Ende der Stromdurchführung eine Entladungselektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil zumindest teilweise in das Entladungsgefäß hineinragt und das zweite Einzelteil zumindest teilweise aus dem Entladungsgefäß herausragt, dass das zweite Einzelteil in maximal 50% der Dicke der Einschmelzmasse eintaucht und dass das oxidationsbeständigere Material aus einer Keramik ist.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das oxidationsbeständigere Material aus Keramik aus AI2O3 und / oder MoSi2 und / oder (Mo,W)Si2 und / oder SiC und / oder Si3N4 gebildet ist.
6. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung mindestens teilweise in Form eines Zylinders und / oder eines Röhrchens ausgebildet ist.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus oxidations- beständigerem Metall und / oder einer oxidationsbestandigeren Metall-Legierung gasdicht und elektrisch leitend verbunden ist und dass das zweite Einzelteil als Schutzkappe ausgebildet ist.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und/oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus oxidations- beständigerem Metall und / oder einer oxidationsbestandigeren Metall-Legierung gasdicht verbunden ist, dass das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und dass das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil elektrisch leitend mit dem zweiten und dem dritten Einzelteil oder nur mit dem dritten Einzelteil verbunden ist.
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdurchführung als erstes Einzelteil einen Zylinder und / oder ein Röhrchen aus Niob, Tantal oder aus auf Niob und / oder Tantal basierenden Legierungen aufweist, dass ein Ende dieses ersten Einzelteiles mit einem zweiten Einzelteil aus Keramik gasdicht verbunden ist, dass das zweite Einzelteil mit einem dritten Einzelteil gasdicht verbunden ist, das aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist, und dass das zweite und das dritte Einzelteil zusammen als Schutzkappe ausgebildet sind.
11. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einzelteil elektrisch leitend mit dem dritten Einzelteil verbunden ist.
12. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Einzelteil als Scheibe oder Kappe oder Stopfen ausgebildet oder aus einer formlosen, aushärtbaren Masse gebildet ist.
13. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles ganz oder teilweise aus Cu und / oder Ag gebildet ist.
14. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Material des dritten Einzelteiles ganz oder teilweise aus dem gleichen Material wie das zweite Einzelteil gebildet ist.
15. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile durch Schweißen und / oder Löten und / oder Quetschen und / oder Verschrauben und / oder Bonden und / oder Kleben verbunden sind.
16. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass gasdichte, elektrisch nicht leitende Verbindungen zwischen zwei Einzelteilen durch Löten mit einem Glaslot ausgebildet sind und dass durch ein nach dem Löten ausgeführtes Quetschen der beiden Einzelteile die elektrisch leitende Verbindung ausgebildet ist.
17. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Einzelteil aus mindestens einem der Ansprüche 7 bis 1 1 durch Löten und / oder Quetschen und / oder Schweißen und dass das zweite und das dritte Einzelteil aus mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11 durch Kleben verbunden sind.
18. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das oxidationsbeständigere Material einen Schmelzpunkt größer 1200°C und einen Ausdehnungskoeffizienten kleiner oder gleich 10 . 10"6 K"1 aufweist.
19. Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckentladungslampe als Natrium- Hochdruckentladungslampe ausgestaltet ist.
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