WO2005015600A2 - Elektrodensystem mit neuartiger stift-folien-verbindung, zugehörige lampe mit dieser verbindung und verfahren zur herstellung der verbindung - Google Patents

Elektrodensystem mit neuartiger stift-folien-verbindung, zugehörige lampe mit dieser verbindung und verfahren zur herstellung der verbindung Download PDF

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connection
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lamp
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Patent-Treuhand- Gesellschaft Für Elektrische Glühlampen Mbh
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Definitions

  • Electrode system with a novel connection associated lamp with this film and process for making the connection
  • the invention relates to an electrode system with a novel connection, associated lamp with this film and method for producing the connection according to the preamble of claim 1.
  • These are in particular molybdenum films which are used for bruises as used for sealing incandescent lamps and discharge lamps are common.
  • An electrode system is already known from US-A 5 021 711.
  • the film is provided with a protective layer of Al, Cr, Si, Ti or Ta.
  • the thickness is 5 to 100 nm.
  • DE-A 199 61 551 discloses the use of Ru-containing foils in lamp construction. A uniform coating of at least one side of the film is recommended. As a connection technique, a brazing process in a departure from the previous welded connection is recommended.
  • Another object is to provide a lamp with a long service life and also to provide a method for producing a heavy-duty connection between parts of an electrode system. These objects are achieved by the characterizing features of claims 10 and 11.
  • the term electrode system is understood here to mean a system which consists at least of a feed line and a film which are connected to one another.
  • this is understood to mean a system which consists of a film and two feed lines, in particular wires or pins, the two feed lines each being connected to different ends of the film.
  • the foils are generally molybdenum foils, which can in particular be doped with yttrium oxide, as is known per se (for example DE 198 37 904), while the current leads can often be wires or electrode pins. These usually consist of molybdenum and / or tungsten, at least as the main components. A minimum proportion of 70% by weight is preferred.
  • Foil and / or feed lines can be coated according to the invention, the upper limit of the layer thickness for foils being a maximum of 100 nm, since otherwise no dense glass-metal connection is guaranteed, while the coating thickness for the feed lines is 0.1 to 5 ⁇ m can. A layer thickness of 2.5 to 4 ⁇ m is preferred there.
  • the pin-shaped part i.e. a wire, pin or winding made of wire with a straight wire outlet
  • a film usually made of molybdenum
  • the pin-shaped part hereinafter simply called the pin
  • the film or the pin is advantageous at least in the area for one Compound imaginary area coated with ruthenium or other material.
  • the preferred layer thickness of the ruthenium layer on the film is 5 to 100 nm. A layer thickness between 20 and 75 nm is particularly preferred.
  • the diameter of the pin is preferably in the range 0.1 to 0.6 mm.
  • the leveling is preferably carried out to a third to a sixth of the original diameter.
  • a preferred thickness of the flattening formed is about 50 to 250 ⁇ m.
  • the coating extends to the feed line.
  • the coating thickness is selected between 0.1 and 5 ⁇ m.
  • a layer thickness of 2.5 to 4 ⁇ m is preferred there.
  • the film can be coated on one side (only partially) or on both sides.
  • the coating on the side facing the pen is important.
  • the film and the pin are now brought into contact with one another in such a way that the coated surface on the broad side of the film is arranged on the planed surface of the pin.
  • the two parts to be joined are welded to one another contactlessly by using high-energy radiation, for example by means of an electron beam or laser beam, for example Nd: YAG.
  • high-energy radiation for example by means of an electron beam or laser beam, for example Nd: YAG.
  • the parameters must be selected so that the heat input is high enough that not only a fusion weld connection is created, i.e. a point-like melting or, more generally, melting takes place in a central area of the two joined parts.
  • the heat input must also be sufficient for an adjacent area, hereinafter often referred to as halo, to receive so much heat that it still melts, but only creates a soldered connection. This can be controlled particularly well by using the coating, the coating still melting on its own and producing a soldered connection on cooling.
  • a Ru-containing coating is particularly suitable.
  • the Ru-coated surface typically melts in a mostly ring-shaped zone around the welding point, in an area in which the temperature is somewhat lower.
  • the melting of the Ru coating leads to an additional connection in the halo by means of high-temperature soldering between the joining partners.
  • this special type of mixed connection technology is called solder-welded joint.
  • the process parameters depend on the specific circumstances.
  • the essential thing is pulsed energy supply. Typical are pulses in the millisecond range, whose heat input is so high that heat dissipation into the adjacent zone outside the welded connection is still ensured. The higher the heat input from a certain threshold, the wider the resulting ring-shaped zone.
  • Typical is a diameter of the spot weld connection of 0.5 mm and a width of the adjacent zone of 0.2 mm. If suitable optics are used, the welding area can also be significantly higher, for example up to three times with elongated optics.
  • the preferred leveling of the pin not only leads to good contact, which enables contactless welding, but also to a reduced build-up of tension in the connection between the metal of the pin and the surrounding quartz glass in the case of a pinch seal in a highly SiO 2 - Piston glass containing, in particular consisting of Vycor or quartz glass.
  • the electric lamps according to the invention have a lamp vessel made of quartz glass or high SiO2-containing hard glass, which is provided with molybdenum foil bushings which are part of at least one pinch seal of the lamp vessel. At least one molybdenum foil is squeezed in a gas-tight manner in the at least one pinch seal.
  • the film should preferably contain yttrium oxide as a doping in a proportion of 0.5 to 1.5%.
  • Figure 1 shows an electrode system
  • Figure 2 shows a discharge lamp in side view
  • Figure 3 shows an incandescent lamp, in side view
  • Figure 4 shows a further discharge lamp in side view
  • FIGS. 5-7 further exemplary embodiments of electrode systems.
  • FIG. 1 shows an electrode system 1 with a pin-shaped part 2, the end piece 3 of which is flattened, and which is connected to a molybdenum foil 4.
  • the molybdenum foil 4 is covered with a 100 nm thick ruthenium layer 5 on a strip lying in its lower half.
  • Part 2 is a supply line made of molybdenum with a diameter of 370 ⁇ m, which at the end 3 is flattened to 100 ⁇ m in a spade shape, and is also covered in the spade-shaped area with a ruthenium layer 8 that is 2.5 ⁇ m thick.
  • the connection of these two joining partners is ensured by a spot weld 6 with a diameter of approximately 400 ⁇ m diameter.
  • This is surrounded by a ring 7 made of high-temperature soldered material, the ruthenium acting here as a solder with a lower melting point than the two joining partners.
  • the outer diameter of the ring is approximately 550 ⁇ m.
  • the exemplary embodiment of an application for a lamp shown in FIG. 2 is a high-pressure discharge lamp with a base on one side.
  • This lamp has a discharge vessel 9 made of quartz glass, which is squeezed on one side and in which an ionizable filling, which comprises corrosive metal halides, is enclosed in a gas-tight manner.
  • an ionizable filling which comprises corrosive metal halides
  • the discharge vessel 9 is surrounded by an envelope bulb 28 which is squeezed on one side and sealed in a gastight manner.
  • the envelope flask 28 is made of quartz glass, which is doped with about 0.5 weight percent cerium. Inside the envelope piston 28 is nitrogen gas, which has a cold filling pressure between 600 mbar and 700 mbar at room temperature.
  • the current leads 26 protruding from the discharge vessel are each electrically conductively connected via a molybdenum foil 30 embedded in the pinch foot 29 of the envelope bulb 28 to a current lead 12 which is led out of the envelope bulb 28.
  • the outer bulb 13 is evacuated and also consists of a quartz glass doped with approximately 0.5% by weight of cerium.
  • the current leads 12 led out of the envelope piston 28 are each electrically conductively connected to a current lead 16 protruding from the outer bulb 13 via a molybdenum foil 14 embedded in the pinch seal of the outer bulb 13.
  • the current leads 16 led out of the outer bulb 13 are in electrical contact with the contact pins 19 protruding from the base 18.
  • the molybdenum foils used in this exemplary embodiment are all coated on both sides with a eutectic Mo-Ru alloy, the thickness of which is 75 nm.
  • the composition is: molybdenum 43% by weight, ruthenium 57% by weight (preferably at least 40%, advantageously more than 50% ruthenium).
  • the power supply lines 26, 12 and 16 and in each case the electrode shaft 27 are flattened at their ends facing the foils 14, 24 and 30 and are alternately connected “crosswise” to the foil by producing a solder-welded weld joint. Coating, flattening and weld joint are not shown, since the scale of the figure is too small for this, increasing the life of such a lamp by at least 20%.
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 is a halogen incandescent lamp 35 (12V at 100 W power) with a lamp bulb 36 made of quartz glass, which is sealed gas-tight with the aid of a pinch seal 37.
  • Two molybdenum foils 38 are embedded in the pinch seal of the lamp bulb.
  • Inside the lamp bulb is a double-coiled filament 39, the single coiled ends of which act as an internal power supply 40.
  • the inner power supply lines are each welded to one of the molybdenum foils 38 embedded in the press seal.
  • Two external power leads protrude from the pinch seal 37 34, each of which is connected to one of the two molybdenum foils.
  • the two molybdenum foils embedded in the pinch seal are coated on one side on the side to which the power supply 40 is attached, with a 90 nm eutectic Mo-Ru alloy.
  • the ends of the external power supply lines are flattened and connected to the foils by the solder-welded joints (not shown).
  • the lamp shown in FIG. 4 is a metal halide lamp, with or without mercury, with an electrical power consumption of 35 W. It has a discharge vessel 31 made of quartz glass with a discharge volume 32 and two diametrically arranged bruises 33, each one have outer power supply 34. These are connected to two electrodes 22 in the discharge volume 32. The filling also contains high pressure xenon.
  • the discharge vessel is surrounded by an outer bulb 13.
  • a plastic base 10 holds the two vessels 31, 13. It is equipped with electrical connections 20.
  • the connection between the shafts 21 of the electrodes and the film 15, and also between the Mo pins 34 and the film 15 takes place by means of a solder-welded joint.
  • the spade-shaped end regions of the shafts 21 and the Mo pins 34 are coated with Ru (39) with a layer thickness of 3 ⁇ m.
  • a differently designed welding area (10) can also be used, for example is clearly elongated, see Figure 5.
  • the treasure of shapes includes in particular oval, elliptical and rectangular welding areas with rounded corners. This longitudinal stretching can be achieved, for example, by inserting cylindrical lenses into the laser beam used for welding. Accordingly, a halo (11) extends around the welding area, which is similarly elongated. In this example, no coating has been used.
  • the power supply 2 is a wire made of tungsten, which is not flattened at the end.
  • more than one welding point can be used between the parts to be connected, see FIGS. 6 and 7.
  • two welding points with halo (17) are placed one above the other as an example.
  • the two welding points (41) can, however, also be set so close together that they are surrounded by a single halo (42). This can be achieved with bifocal optics. Multiple spot welds improve heat dissipation.
  • the second part preferably lies on the side of the first part facing the laser beam.
  • the laser melts the second part. This makes the connection particularly intimate
  • a coating can be dispensed with.
  • a flattening is useful and desirable, especially with a large diameter and ductile material such as molybdenum.
  • a flattening can be dispensed with.

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Abstract

Elektrodensystem für den Lampenbau, bei dem eine Mo-Folie (4) mit einem stiftförmigen Fügepartner (2) verbunden ist, indem die Folie (4) und/oder der stiftförmige Fügepartner (2) mit Ruthenium beschichtet (5, 8) ist. Der Stift ist am Ende angeflacht (3). Durch einen berührungslosen Schweißvorgang wird eine punktförmige Schmelzschweißverbindung (6) erzeugt, die von einer ringförmigen Hochtemperaturlötung (7) umgeben ist. Diese Art der Verbindung ist gegen Versprödung unempfindlich.

Description

Elektrodensystem mit neuartiger Verbindung, zugehörige Lampe mit dieser Folie und Verfahren zur Herstellung der Verbindung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Elektrodensystem mit neuartiger Verbindung, zugehörige Lampe mit dieser Folie und Verfahren zur Herstellung der Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Molybdänfolien, die Anwendung finden bei Quetschungen, wie sie für die Abdichtung von Glüh- lampen und Entladungslampen üblich sind.
Stand der Technik
Aus der US-A 5 021 711 ist bereits ein Elektrodensystem bekannt. Um gegen Oxi- dation besser geschützt zu sein, ist die Folie mit einer Schutzschicht von AI, Cr, Si, Ti oder Ta versehen. Die Dicke beträgt 5 bis 100 nm.
Aus der DE-A 199 61 551 ist die Verwendung Ru-haltiger Folien im Lampenbau bekannt. Dabei wird eine gleichmäßige Beschichtung zumindest einer Folienseite empfohlen. Als Verbindungstechnik wird dort ein Hartlötprozess in Abkehr von der bisherigen Schweißverbindung empfohlen.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrodensystem gemäß dem O- berbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, das mechanisch belastbar und korrosi- onsbeständig ist, wobei diese Eigenschaften auch bei hoher Temperaturbelastung erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Lampe mit hoher Lebensdauer bereitzustellen sowie außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer hochbelastbaren Verbindung zwischen Teilen eines Elektrodensystems anzugeben. Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 10 und 11 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Unter dem Begriff Elektrodensystem wird hier ein System verstanden, das zumindest aus einer Zuleitung und einer Folie besteht, die miteinander verbunden sind. Insbesondere wird darunter ein System verstanden, das aus einer Folie und zwei Zuleitungen, insbesondere Drähten oder Stiften, besteht, wobei die beiden Zuleitun- gen jeweils mit unterschiedlichen Enden der Folie verbunden sind. Die Folien sind in der Regel Molybdänfolien, die insbesondere mit Yttriumoxid dotiert sein können, wie an sich bekannt (beispielsweise DE 198 37 904), während die Stromzuführungen häufig Drähte oder Elektrodenstifte sein können. Diese bestehen in der Regel meist aus Molybdän und/oder Wolfram, zumindest als Hauptbestandteile. Bevorzugt ist ein Mindestanteil von 70 Gew.-%. Folie und/oder Zuleitungen können erfindungsgemäß beschichtet sein, wobei bei Folien die Schichtdicke nach oben begrenzt ist, maximal 100 nm, da ansonsten keine dichte Glass-Metall-Verbindung gewährleistet ist, während bei den Zuleitungen die Beschichtungsdicke bei 0,1 bis 5 μm liegen kann. Bevorzugt ist dort eine Schichtdicke von 2,5 bis 4 μm.
Bisher gibt es keine Lösung für die Erhöhung der Belastbarkeit gegen korrosive Angriffe, insbesondere durch aggressive Füllungen, wie sie im Lampenbau verwendet werden. Bisher musste daher eine Einschränkung der Lebensdauer akzeptiert werden.
Eine neue Technik der Verbindung schafft hier eine erhebliche Verbesserung. Dabei wird folgendes Verfahren angewendet:
Zur Vorbereitung einer Verbindung zwischen einem stiftförmigen Teil, also einem Draht, Stift oder auch Gewickel aus Draht mit geradem Drahtabgang, und einer Folie, üblicherweise aus Molybdän, wird vorteilhaft zunächst das stiftförmige Teil, im folgenden der Einfachheit immer Stift genannt, an seinem für die Verbindung ge- dachten Teil geprägt, insbesondere angeflacht oder auf andere Weise planiert. Andererseits wird die Folie oder der Stift vorteilhaft zumindest im Bereich eines für die Verbindung gedachten Bereichs mit Ruthenium oder einem anderen Material beschichtet. Die bevorzugte Schichtdicke der Rutheniumschicht auf der Folie ist 5 bis 100 nm. Besonders bevorzugt ist eine Schichtdicke zwischen 20 und 75 nm. Der Durchmesser des Stiftes liegt bevorzugt im Bereich 0,1 bis 0,6 mm. Die Planierung erfolgt bevorzugt auf ein Drittel bis ein Sechstel des ursprünglichen Durchmessers. Dabei ist eine bevorzugte Dicke der entstehenden Anflachung etwa 50 bis 250 μm. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Beschichtung auf die Zuleitung. Dort ist die Beschichtungsdicke zwischen 0,1 bis 5 μm gewählt. Bevorzugt ist dort eine Schichtdicke von 2,5 bis 4 μm.
Die Folie kann dabei einseitig (auch nur teilweise) oder zweiseitig beschichtet sein. Wichtig ist die Beschichtung an der dem Stift zugewandten Seite.
Die Folie und der Stift werden nun so miteinander in Kontakt gebracht, dass die beschichtete Fläche auf der Breitseite der Folie auf der planierten Fläche des Stiftes angeordnet ist.
Im einfachsten Fall, also dem Grundprinzip folgend, werden die beiden zu fügenden Teile durch Anwendung einer hochenergiereichen Strahlung berührungslos miteinander verschweißt, beispielsweise durch Elektronenstrahl oder Laserstrahl, beispielsweise Nd:YAG. Die Parameterführung ist dabei so zu wählen, dass der Wärmeeintrag hoch genug ist, dass nicht nur eine Schmelzschweißverbindung entsteht, also ein punktförmiges Aufschmelzen oder ganz allgemein ein Aufschmelzen in einem zentralen Bereich der beiden gefügten Teile vonstatten gehen. Die Wärmeeinbringung muss auch noch ausreichen, dass ein angrenzender Bereich, im folgenden oft Halo genannt, soviel Wärme erhält, dass er zwar noch aufschmilzt, aber nur eine Lötverbindung erzeugt. Besonders gut lässt sich dies steuern durch Verwendung der Beschichtung, wobei alleine noch die Beschichtung aufschmilzt und beim Abkühlen eine Lötverbindung erzeugt. Besonders gut eignet sich eine Ru-haltige Beschichtung. Es erfolgt typisch ein Aufschmelzen der Ru-beschichteten Fläche in einer meist ringförmigen Zone um den Schweißpunkt herum, in einem Bereich, in dem die Temperatur etwas niedriger ist. Das Aufschmelzen der Ru-Beschichtung führt dadurch im Halo zu einer zusätzlichen Verbindung mittels Hochtemperaturlö- tung zwischen den Fügepartnern. Im folgenden wird diese spezielle Art der Misch- Verbindungstechnik als lotumkränzte Schweißverbindung bezeichnet. Die Verfahrensparameter hängen von den konkreten Umständen ab. Wesentlich ist die Ver- wendung gepulster Energiezufuhr. Typisch sind Pulse im Millisekundenbereich, deren Wärmeeintrag so hoch ist, dass eine Wärmeableitung in die angrenzende Zone außerhalb der Schweißverbindung noch sichergestellt ist. Je höher der Wärmeeintrag ab einer bestimmten Schwelle ist, desto breiter wird die resultierende ringfömni- ge Zone. Typisch ist ein Durchmesser der punktförmigen Schweißverbindung von 0,5 mm und eine Breite der angrenzenden Zone von 0,2 mm. Bei Verwendung geeigneter Optik kann der Schweißbereich aber auch deutlich höher ausfallen, beispielsweise bei längsgestreckter Optik bis zum Dreifachen.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass mit dieser Technik der bis jetzt häufig beobachtete Nachteil einer üblichen Schweißverbindung, nämlich die starke Versprödung, überwunden werden kann, weil die berührungslos erstellte Schweißstelle durch den ringförmigen Halo, bei dem die Verbindung rein auf einer Hochtem- peraturlötung basiert, unterstützt wird.
Dafür sind einzig berührungslose Fügeverfahren mit hoher Leistungsdichte, bevor- zugt mindestens 108 W/cm2 geeignet. Sie bewirken eine eng begrenzte Aufschmelzung und vorteilhaft eine geringe Veränderung der mit Ruthenium beschichteten Oberfläche. Dadurch wird die vorhandene hohe Korrosionsfestigkeit einer unversehrten, mit Ruthenium beschichteten Folie nur geringfügig beeinträchtigt.
Das bevorzugte Planieren des Stifts führt nicht nur zu einem guten Kontakt, der das berührungslose Schweißen erst ermöglicht, sondern auch noch zu einem verringerten Spannungsaufbau in der Verbindung zwischen dem Metall des Stifts und dem ihn umgebenden Quarzglas im Falle einer Quetschdichtung in einem hoch SiO2- haltigen Kolbenglas, insbesondere bestehend aus Vycor oder Quarzglas.
Die erfindungsgemäßen elektrischen Lampen besitzen ein Lampengefäß aus Quarzglas oder hoch SiO2-haltigem Hartglas, das mit Molybdänfoliendurchführungen versehen ist, die Bestandteil mindestens einer Quetschdichtung des Lampengefäßes sind. In der mindestens einen Quetschdichtung ist wenigstens eine Molybdänfolie gasdicht eingequetscht. Die Folie sollte bevorzugt Yttriumoxid als Dotierung in einem Anteil von 0,5 bis 1 ,5 % enthalten. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein Elektrodensystem;
Figur 2 eine Entladungslampe in Seitenansicht; Figur 3 eine Glühlampe, in Seitenansicht;
Figur 4 eine weitere Entladungslampe in Seitenansicht;
Figur 5 - 7 weitere Ausführungsbeispiele von Elektrodensystemen.
Bevorzuge Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt ein Elektrodensystem 1, mit einem stiftförmigen Teil 2, dessen Endstück 3 angeflacht ist, und das mit einer Molybdänfolie 4 verbunden ist. Die Molyb- dänfolie 4 ist auf einem Streifen, der in ihrer unteren Hälfte liegt, mit einer 100 nm dicken Rutheniumschicht 5 bedeckt. Das Teil 2 ist eine Zuleitung aus Molybdän mit einem Durchmesser von 370 μm, das am Ende 3 spatenförmig auf 100 μm abgeflacht ist, und im spatenförmigen Bereich ebenfalls mit einer Rutheniumschicht 8 bedeckt ist, die 2,5, μm dick ist. Die Verbindung dieser beiden Fügepartner ist durch eine punktförmige Schweißstelle 6 mit einem Durchmesser von etwa 400 μm Durchmesser sichergestellt. Diese ist von einem Ring 7 aus hochtemperaturgelöte- tem Material umgeben, wobei das Ruthenium hier als Lot mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die beiden Fügepartner wirkt. Der Außendurchmesser des Rings beträgt etwa 550 μm.
Beim in der Figur 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel einer Anwendung für eine Lampe handelt es sich um eine einseitig gesockelte Hochdruckentladungslampe. Diese Lampe besitzt ein einseitig gequetschtes Entladungsgefäß 9 aus Quarzglas, in dem eine ionisierbare Füllung, die korrosiv wirkende Metallhalogenide umfasst, gasdicht eingeschlossen ist. Innerhalb des Entladungsgefäßes 9 sind zwei Elektro- den 22 mit Schaft 27 angeordnet, die jeweils mittels des Schaftes 27 über eine in der Quetschdichtung 23 des Entladungsgefäßes 9 eingebettete Molybdänfolie 24 mit je einer aus dem Entladungsgefäß 9 herausragenden Stromzuführung 26 elektrisch leitend verbunden sind. Das Entladungsgefäß 9 ist von einem einseitig gequetschten, gasdicht verschlossenen Hüllkolben 28 umgeben. Der Hüllkolben 28 besteht aus Quarzglas, das mit ca. 0,5 Gewichtsprozent Cer dotiert ist. Innerhalb des Hüllkolbens 28 befindet sich Stickstoffgas, das bei Raumtemperatur einen Kaltfülldruck zwischen 600 mbar bis 700 mbar aufweist. Die aus dem Entladungsgefäß herausragenden Stromzuführungen 26 sind jeweils über eine im Quetschfuß 29 des Hüllkolbens 28 eingebettete Molybdänfolie 30 mit je einer aus dem Hüllkolben 28 herausgeführten Stromzuführung 12 elektrisch leitend verbunden. Ein einseitig gequetschter und einseitig geso- ckelter Außenkolben 13 umschließt den Hüllkolben 28 gasdicht. Der Außenkolben 13 ist evakuiert und besteht ebenfalls aus einem mit ca. 0,5 Gewichtsprozent Cer dotierten Quarzglas. Die aus dem Hüllkolben 28 herausgeführten Stromzuführungen 12 sind jeweils über eine in der Quetschdichtung des Außenkolbens 13 eingebetteten Molybdänfolie 14 mit je einer aus dem Außenkolben 13 herausragenden Stromzuführung 16 elektrisch leitend verbunden. Die aus dem Außenkolben 13 herausge- führten Stromzuführungen 16 stehen mit den aus dem Sockel 18 herausragenden Kontaktstiften 19 im elektrischen Kontakt. Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Molybdänfolien sind alle beidseitig mit einer eutektischen Mo-Ru- Legierung beschichtet, deren Dicke 75 nm beträgt. Die Zusammensetzung ist: Molybdän 43 Gew.-%, Ruthenium 57 Gew.-% (bevorzugt mindestens 40 %, vorteilhaft mehr als 50 % Ruthenium). Die Stromzuführungen 26, 12 und 16 sowie jeweils der Elektrodenschaft 27 sind an ihren den Folien 14, 24 und 30 zugewandten Enden angeflacht und jeweils abwechselnd „übers Kreuz" mit der Folie verbunden, indem eine lotumkränzte Schweißverbindung erzeugt wird. Beschichtung, Anflachung und Schweißverbindung sind jeweils nicht dargestellt, da dafür der Maßstab der Figur zu klein ist. Die Lebensdauer einer derartigen Lampe erhöht sich dadurch um mindestens 20 %.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 handelt es sich um eine Halogenglühlampe 35 (12V bei 100 W Leistung) mit einem Lampenkolben 36 aus Quarzglas, der mit Hilfe einer Quetschdichtung 37 gasdicht verschlossen ist. In der Quetschdichtung des Lampenkolbens sind zwei Molybdänfolien 38 eingebettet. Innerhalb des Lampenkolbens befindet sich ein doppelt gewendelter Leuchtkörper 39, dessen einfach gewedelte Enden als innere Stromzuführung 40 wirken. Die inneren Stromzuführungen sind jeweils mit einer der in der Quetschdichtung eingebetteten Molybdänfolie 38 verschweißt. Aus der Quetschdichtung 37 ragen zwei äußere Stromzuführungen 34 heraus, die mit jeweils einer der beiden Molybdänfolien verbunden sind. Die beiden in der Quetschdichtung eingebetteten Molybdänfolien sind einseitig auf der Seite, an der die Stromzuführung 40 befestigt ist, mit einer eutektischen Mo-Ru- Legierung 90 nm dick beschichtet. Die Enden der äußeren Stromzuführungen sind abgeflacht und durch die lotumkränzten Schweißverbindungen mit den Folien verbunden (nicht dargestellt).
Ein weiteres Anwendungsgebiet sind kleinwattige Entladungslampen für Kfz- Scheinwerfer. Bei der in Figur 4 gezeigten Lampe handelt es sich um eine Metallha- logenidlampe, mit oder ohne Quecksilber, mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 35 W. Sie besitzt ein Entladungsgefäß 31 aus Quarzglas mit einem Entladungsvolumen 32 und zwei diametral angeordneten Quetschungen 33, die jeweils eine äußere Stromzuführung 34 aufweisen. Diese sind mit zwei Elektroden 22 im Entladungsvolumen 32 verbunden. Die Füllung enthält außerdem Xenon unter Hochdruck. Das Entladungsgefäß ist von einem Außenkolben 13 umgeben. Ferner haltert ein Kunststoffsockel 10 die beiden Gefäße 31 , 13. Er ist mit elektrischen Anschlüssen 20 ausgestattet. Die Verbindung zwischen den Schäften 21 der Elektroden und der Folie 15, sowie auch zwischen den Mo-Stiften 34 und der Folie 15 erfolgt mittels einer lotumkränzten Schweißverbindung. Dabei sind die spatenförmigen Endbereiche der Schäfte 21 und der Mo-Stifte 34 mit Ru beschichtet (39) mit einer Schichtdicke von 3 μm.
Bei hoher Belastung der Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Teilen Folie (4) und stiftförmige Zuleitung (2) kann statt eines mehr oder weniger kreisförmigen zentralen Schweißpunkts (6) wie in Figur 1 auch ein anders gestalteter Schweißbereich (10) verwendet werden, der beispielsweise deutlich längsgestreckt ist, siehe Figur 5. Der Formenschatz umfasst insbesondere ovale, elliptische und rechteckige Schweißbereiche mit abgerundeten Ecken. Diese Längsstreckung lässt sich beispielsweise mit Vorschalten von Zylinderlinsen in den für die Schweißung eingesetzten Laserstrahl realisieren. Dementsprechend erstreckt sich auch ein Halo (11) um den Schweißbereich, der ähnlich längsgestreckt ist. Bei diesem Beispiel ist auf eine Beschichtung verzichtet worden. Die Stromzuführung 2 ist ein Draht aus Wolfram, der nicht am Ende abgeflacht ist. Insbesondere kann selbstverständlich mehr als ein Schweißpunkt zwischen den zu verbindenden Teilen eingesetzt werden, siehe Figur 6 und 7. Dort sind als Beispiel zwei Schweißpunkte mit Halo (17) übereinander gesetzt. Die beiden Schweißpunkte (41) können aber auch so eng aneinander gesetzt sein, dass sie von einem einzigen Halo (42) umgeben sind. Dies lässt sich mit einer Bifokaloptik realisieren. Mehrere Schweißpunkte verbessern die Wärmeableitung.
Bevorzugt liegt das zweite Teil auf der dem Laserstrahl zugewandten Seite des ersten Teils. Der Laser schmilzt dabei das zweite Teil auf. Dadurch wird die Verbindung besonders innig
Bei geeigneter Dimensionierung der beiden zu verschweißenden Teile kann auf eine Beschichtung verzichtet werden.
Je nach Material des zweiten Teils ist eine Anflachung sinnvoll und wünschenswert, insbesondere bei großem Durchmesser und duktilem Material wie Molybdän. Es kann bei geeigneter Abmessung, insbesondere relativ kleinem Durchmesser des zweiten Teils, bei wenig duktilem Material, wie Wolfram, aber auf eine Anflachung verzichtet werden.

Claims

Ansprüche
1. Elektrodensystem, insbesondere für den Lampenbau, bestehend zumindest aus einer Folie (4) als einem ersten Teil des Elektrodensystems mit einem metallischen Grundkörper aus Molybdän, rein oder dotiert, und einer stiftförmigen Zuleitung (2) aus Metall als zweitem Teil des Elektrodensystems, bestehend überwiegend oder allein aus Molybdän oder Wolfram, wobei die beiden Teile (2, 4) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der stiftförmigen Zuleitung (2) an ihrem der Folie (4) zugewandten Ende und der Folie (4) eine Verbindung durch eine kombinierte Schweißung und Lötung realisiert ist, indem mindestens ein zentraler Schweißbereich (6) von einem Halo (7) aus einer Hochtemperaturlötung um- geben ist.
2. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus reinem Ruthenium oder einer Ruthenium-Verbindung bzw. -Legierung, insbesondere einer eutektischen Molybdän-Ruthenium-Legierung, besteht, wobei die Schichtdicke zwischen 0,02 und 5 μm beträgt.
3. Elektrodensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der Folie aufgebracht ist, wobei die Schichtdicke zwischen 0,02 und 0,1 μm beträgt.
4. Elektrodensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf der Zuleitung aufgebracht ist, wobei die Schichtdicke zwischen 0,1 und 5 μm beträgt.
5. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die stiftförmige Zuleitung (2) an ihrem der Folie (4) zugewandten Ende eine Anflachung (3) besitzt, in deren Bereich die Verbindung mit der Folie (4) realisiert ist.
6. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißbe- reich punktförmig, kreisförmig oder längsgestreckt ist.
7. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schweißbereiche zur Realisierung der Verbindung benutzt sind.
8. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einem der beiden Teile eine Beschichtung (5, 8), insbesondere eine Ruthenium enthaltende Beschichtung zumindest teilweise aufgebracht ist.
9. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anflachung (3) eine Dicke von 50 bis 200 μm besitzt.
10. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die stiftförmige Zuleitung (2) einen Durchmesser von 0,1 bis 0,6 mm besitzt.
11. Elektrodensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Folie (4) eine weitere Zuleitung auf ähnliche Weise befestigt ist.
12. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (4) mit Yttriumoxid, insbesondere mit einem Anteil von 0,5 bis 1 ,5 %, dotiert ist
13. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die punktförmi- ge Schweißverbindung (6) einen Durchmesser von höchstens 150 % des Durchmessers des stiftförmigen Teils besitzt.
14. Elektrodensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Halos (7) höchstens 130 % des Durchmessers der punktförmigen Schweißverbindung (6) beträgt.
15. Lampe mit einem Elektrodensystem nach Anspruch 1 bis 14.
16. Lampe, umfassend ein Lampengefäß (36) aus hoch SiO2-haltigem Hartglas oder Quarzglas, das zumindest an einem Ende mit einer Quetschdichtung (37) sowie mit inneren und äußeren Stromzuführungen (40, 34) versehen ist und ein Leuchtmittel (39) sowie evtl. eine Füllung beinhaltet, wobei die Lampe mit mindestens einem E- lektrodensystem gemäß Anspruch 1 versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung durch die äußere Stromzuführung (34), innere Stromzuführung (40) oder evtl. einem Elektrodenschaft realisiert ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen Teilen eines mindestens eine Folie (4) als erstem Teil und eine stiftförmige Zuleitung (2) als zweitem Teil enthaltenden Elektrodensystems, gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Bereitstellen der beiden Teile als Fügepartner; • Mechanisches Kontaktieren zwischen beiden Fügepartnern; • Berührungsloses Verschweißen der beiden Fügepartner mittels hochenergierei- cher Strahlung, so dass der Wärmeeintrag dafür ausreicht, dass eine zentrale punktförmige Schweißverbindung entsteht, die von einem Halo aus einer Hoch- temperaturlötung umgeben ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil auf der der Strahlung zugewandten Seite des ersten Teils angeordnet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die stiftförmige Zulei- tung vor dem Kontaktieren an ihrem zu verbindenden Ende angeflacht wird.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Teile vor dem Kontaktieren mit einem die Lötung begünstigenden Material, insbesondere rutheniumhaltigen Material, beschichtet wird.
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