WO2010069678A2 - Keramisches entladungsgefäss für eine hochdruckentladungslampe - Google Patents

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WO2010069678A2
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discharge
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Stefan Jüngst
Andreas Kloss
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    • H01J9/245—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps
    • H01J9/247—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases specially adapted for gas discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps

Definitions

  • the invention is based on a ceramic discharge vessel for a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • the object of the present invention is to provide a ceramic discharge vessel for a high-pressure discharge lamp, which can be manufactured inexpensively.
  • inventive novel discharge vessel is preferably suitable for small-Watt lamps in the range 2 to 100 W, preferably at most 35 W.
  • ceramic hollow bodies for the discharge vessel e.g. produced by low-pressure injection into a corresponding shape.
  • Two half-shells produced in this way which are thus arranged axially one behind the other, are welded together in green and then sintered in a gastight manner.
  • the electrode systems are melted into ends with glass solder after the filling has been introduced into the discharge volume.
  • the electrodes are made of tungsten.
  • the novel discharge vessel for a high-pressure discharge lamp is produced in several parts from ceramic material, wherein the discharge vessel is made up of at least two stacked layers.
  • At least three layers are used, the layers being planar.
  • the discharge vessel has a full-surface first and last layer, which is disc-shaped, preferably rectangular or rounded or beveled, designed.
  • At least one intermediate layer is designed substantially circular with a disk-shaped outer contour, which comprises a cavity.
  • a disk-shaped outer contour which comprises a cavity.
  • the intermediate layer is designed as a rectangular frame.
  • the discharge vessel is associated with electrodes.
  • One or two electrodes can be used. These can be designed as a full-surface layer, which preferably consists of LaB6.
  • the electrode has a substantially triangular or wedge-shaped shape.
  • the cavity of the intermediate layer is preferably part of the discharge volume.
  • At least one layer has a terminal recess.
  • the middle layer preferably has two similar recesses lying opposite one another. These are mainly intended for electrodes. The electrodes are fitted in the recesses so that they are electrically accessible from the outside.
  • a reliable production succeeds if the layers are composed of at least two individual layers.
  • the production follows the principles of multilayer technology.
  • the discharge vessel can have a filling channel which is closed by means of per se known high-temperature solder or by means of a ceramic stopper.
  • novel, preferably small-wattage discharge vessels can be carried out in two ways: via the multi-layer technology or via the injection molding process.
  • the basics of multilayer technology are state of the art. In the case of multilayer technology, the production of the discharge vessel succeeds as follows:
  • the discharge vessel is formed by stacking thin films.
  • the discharge vessel consists for example of 5 layers, hereinafter referred to as segments, which in turn may consist of several individual layers (2-10 individual layers). Segment 1 and 5 form the top and bottom end surfaces. Segment 2, 3 and 4 are punched inside and form the inner volume and the lateral end of the discharge vessel.
  • segment 3, or generally at least one of the middle segments has at least one, preferably two, cut-outs for the passage of the electrodes. It can also be a punched out with two segments, so that the electrodes fitted therein are not parallel to the axis of the discharge vessel, but at an angle to it.
  • the individual segments are stacked. There are at least three segments, namely two as the first and last cover layer and at least one intermediate layer.
  • Segment 1 can be considered as a bottom plate, which usually consists of 2-10 individual layers.
  • the intermediate layers are for example:
  • Segment 2 the part of the discharge vessel that surrounds a cavity that is part of the discharge volume. This segment also consists of 2-10 individual layers. The future interior of the discharge vessel is most easily punched out of the solid surface.
  • Segment 3 is shaped like segment 2. In addition, it may have one or two recesses intended for the electrode. Preference is given to a LaB6 electrode which is inserted into this recess.
  • the discharge vessel preferably has a fourth segment similar to the second segment. Also segment 4 is formed from 2-10 individual layers and again the interior is punched out. The cavity of segments 2, 3 and 4 together form the discharge volume.
  • the outer wall of segment 4 contains a recess for the facilitated electrode contacting on the outside of the electrode.
  • An external power supply can thus be easily attached to the outer end of the electrode.
  • segment 5 acts as a sort of ceiling plate and also consists of 2-10 individual layers. This segment also has a recess for electrode contacting on the outside.
  • Electrodes which are preferably not made of tungsten but of LaB ⁇ . These can likewise be produced via the film technology and are preferably punched out in wedge form. These wedge-shaped LaB6 electrodes are placed in the recesses of the segment 3 and finally laminated with the segments 4 and 5 in the composite.
  • an injection molding process for the production of the discharge vessel from two segments can be used.
  • the basics of the injection molding process are state of the art, see, for example, US-A 2006061138.
  • each of the two segments can be produced in the injection molding process.
  • each segment is a boat-shaped half shell.
  • the first half-shell advantageously contains recesses for the electrodes, which also preferably consist of LaB6 here.
  • the two half shells are finally laminated to a discharge vessel. The debinding and sintering of the moldings are then the final steps.
  • FIG. 2 shows a novel discharge vessel with five layers
  • Figure 3 shows different views of the discharge vessel from the side (3a), from the 90 ° rotated side (3b), and from above (3c).
  • Figure 1 shows a novel discharge vessel 1 of four segments, it is particularly intended for small-Watt lamps in the range 2 to 20W. It has a first segment 2 as a rectangular bottom plate. Of course, this plate may also be oval, circular elliptical or otherwise rounded or beveled to, for example, ultimately to create a possible isothermal discharge vessel. Then a second segment 3 is set, which has the same outer contour as segment 1, but this is not absolutely necessary. However, the second segment is hollow, so that when viewed alone, it resembles a ring or a tube which is distorted rectangular. In the case of a rectangular base, the second segment can have a recess for each electrode on its narrow sides. This recess is just adapted to the shape of the electrode. Since the electrode is also flat as a layer, but made of other material such as LaB6, it fits exactly into the recess.
  • a third segment 4 On the second segment 3 sits a third segment 4. It can have a recess for each electrode in the case of a rectangular shape on its narrow sides. This recess is just adapted to the shape of the electrode. Since the electrode is also flat as a layer, but made of other material such as LaB6, it fits exactly into the recess.
  • a fourth segment 5 which also has the same outer contour. It has a rectangular shape and has a channel-like recess 6, which is preferably designed so that they have a Part of the surface of the electrode 7 leaves free. But it should cover a different part of the electrode, because it takes their support and seal.
  • This channel-like recess is substantially rectangular or cuboid. It is available on both narrow sides.
  • FIG. 2 shows a similar discharge vessel, except that here the discharge vessel is made up of five layers.
  • a final segment 5 which also has substantially the same outer contour. It acts here as a cover plate and is thus the last segment. But it is equipped with the same or similar recesses as in segment 4, so that the channel-like recesses lie one above the other and thus provide easy access to the exposed surface of the electrode. In this way, simply a power supply can be mounted on this exposed surface of the electrode.
  • FIG. 3 shows in detail the structure of the discharge vessel according to FIG. 2.
  • the two base plates or cover plates 2 and 5 enclose three intermediate layers 3, 10, 4, of which the middle one the two electrodes 7 of LaB6 in the middle of their Have narrow sides.
  • the production succeeds by first connecting the individual layers to segments which are punched to the appropriate shape, then the individual segments are connected in succession, the electrodes being directly sintered.
  • the individual layers are prelaminated into segments and finally, in a further step, the segments are finally laminated to form a module.
  • Exemplary external dimensions of the discharge vessel are:
  • the layers or segments have a thickness of 0.2 mm and the electrode (segment 3) has a thickness of 0.1 mm.
  • the total height is thus 0.9 mm.
  • the three inner intermediate layers have a circumferential wall thickness of 1.5 mm.
  • the internal base area of the discharge volume is 0.5 x 5.5 mm 2 .
  • the inner height of the discharge vessel is 0.5 mm. This results in a dimension of 0.5 mm x 0.5 mm x 5.5 mm for the discharge volume.
  • the inner surface is 11.0 mm 2 .
  • the outer dimensions of the discharge vessel are at a wall thickness of 1, 5 mm:
  • the power radiated by the discharge vessel is temperature-dependent. It is:
  • the layered ceramic discharge vessel preferably consists essentially of A12O3, or other known oxides, nitrides, or oxynitrides, preferably of aluminum, or else Dy or Y.
  • PCA is used, conventional doping additives, such as MgO, may be present.
  • a novel electrode is used in cooperation with the novel discharge vessel.
  • This is in terms of its shape and type of Abdich- completely new.
  • other material properties than hitherto usual are also in the foreground, namely the optimum adaptation to the production process of the discharge vessel.
  • the material used for the electrode LaB6 has proved to be very suitable. This is in complete contrast to the material tungsten used almost exclusively in this context.
  • LaB6 The most important characteristics of LaB6 are compared with those of Tungsten in Tab.
  • LaB6 The about 2 eV lower work function of LaB6 leads to an approximately 1300 K lower electrode temperature compared to conventional tungsten electrodes. This leads to comparable evaporation rates as in tungsten but, due to the lower thermal conductivity and lower working temperature to significantly lower thermal losses.
  • LaB 6 is adapted in its coefficient of thermal expansion significantly better on PCA (8.3 x 10 -6 K "1) as W.
  • LaB6 is used for the electrode.
  • ceramics of carbides, nitrides or borides of high-melting metals such as, for example, TaC, HfC, CeB 6 , GdB 6 , W 2 B 5, MoB 2, ZrN.
  • the preferred trapezoidal or triangular shaped electrodes have, for example, a thickness of 0.1 mm and, for example, in the case of the trapezoidal shape at the rear 0.3 mm and front 0.12 mm wide.
  • An electrode gap of 1.25 mm into the discharge vessel results in an electrode gap of 3 mm and, depending on the filling, a lamp power of 2 to 20 W.
  • a filling channel is provided, which is closed after filling, e.g. with hot solder.
  • a stopper see WO 94/18693.
  • a filling channel is subsequently introduced, which is closed after filling, e.g. with hot solder or stopper.
  • the filling channel is located in the area of the recess of the electrode or the electrode itself points a filling channel, which is not attached in the area of the top, but on the side
  • the novel discharge vessel has in comparison to known ceramic discharge vessels a significantly shorter length, which is possible only because of its completely different structure.
  • Suitable fillings are known fillings. Preference is given to using a metal halide filling, as known per se, but high-pressure mercury lamps or sodium vapor lamps and Hg-free lamps can also be realized thereby.
  • the electrodes can in principle also make up a whole side surface of an intermediate layer.
  • the front can be provided with a shielding coating, and only the actual electrode in the middle can be free of the covering layer.
  • all layers can be produced either with multilayer technology or injection molding technology. A mixed application of both technologies is possible.
  • Discharge vessel for a high pressure discharge lamp which is made of ceramic material in several parts, characterized in that the discharge vessel is constructed of at least two stacked layers. 2. Discharge vessel according to claim 1, characterized in that at least three layers are used, wherein the layers are planar.
  • Discharge vessel according to claim 1, characterized in that the discharge vessel has a full-surface first and last layer which is disc-shaped, preferably rectangular or rounded.
  • Discharge vessel characterized in that at least one intermediate layer is substantially circular in shape with a disc-shaped outer contour which encloses a cavity.
  • Discharge vessel according to claim 4 characterized in that at least two such intermediate layers are present.
  • Discharge vessel characterized in that the discharge vessel is afflicted with electrodes. 7.
  • the discharge vessel of claim 6, marked thereby characterized, that at least one electrode is designed as a full-surface layer is preferably made of LaB6, TaC, HfC, CeB 6, GdB 6, W2B5, MOB2, ZrN.
  • Discharge vessel characterized in that the electrode has a substantially triangular or trapezoidal shape of its cross-sectional area, wherein the narrow tip projects in particular into the discharge vessel.
  • Discharge vessel according to claim 4 characterized in that the cavity is part of the discharge volume. 10. Discharge vessel according to claim 1, character- ized in that at least one layer has a terminal recess.
  • Discharge vessel according to claim 1 character- ized in that the layers of at least two
  • Partial layers or individual layers are composed.
  • Discharge vessel according to claim 10 character- ized in that at least two adjacent stacked layers have a similar recess.
  • Discharge vessel according to claim 13 character- ized in that the discharge vessel has a filling channel, which is closed by means of solder or stopper.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

Das keramische Entladungsgefäß weist stapelweise geschichtete Segmente auf. Diese wirken mit Elektroden aus LaB6 zusammen.

Description

Titel : Keramisches Entladungsgefäß für eine Hochdruckentladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einem keramischen Entladungsgefäß für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der US 6 620 272 ist ein mehrteiliges keramisches Entladungsgefäß bekannt. Die einzelne Abschnitte sind a- xial hintereinander angeordnet.
Aus der EP 887 838 ist eine Lampe bekannt, bei der ein Teil des Entladungsgefäßes mittels einer Multilayer- Technologie hergestellt ist.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein keramisches Entladungsgefäß für eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, das preisgünstig hergestellt werden kann .
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk- male des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Das erfindungsgemäße neuartige Entladungsgefäß eignet sich bevorzugt für kleinwattige Lampen im Bereich 2 bis 100 W, bevorzugt höchstens 35 W.
Nach dem Stand der Technik werden keramische Hohlkörper für das Entladungsgefäß z.B. durch Niederdruck- Einspritzen in eine entsprechende Form hergestellt. Zwei so gefertigte Halbschalen, die also axial hintereinander angeordnet sind, werden grün miteinander verschweißt und dann gasdicht versintert. Die Elektrodensysteme werden mit Glaslot in Enden eingeschmolzen, nachdem die Füllung in das Entladungsvolumen eingebracht wurde. Die Elektroden werden aus Wolfram gefertigt.
Das neuartige Entladungsgefäß für eine Hochdruckentladungslampe ist mehrteilig aus keramischem Material herge- stellt, wobei das Entladungsgefäß aus mindestens zwei gestapelten Schichten aufgebaut ist.
Bevorzugt werden mindestens drei Schichten verwendet, wobei die Schichten planar sind.
Bevorzugt weist das Entladungsgefäß eine vollflächige erste und letzte Schicht auf, die scheibenförmig, bevorzugt rechteckig oder abgerundet oder abgeschrägt, gestaltet ist.
Bevorzugt ist mindestens eine Zwischenschicht im wesentlichen kreisförmig mit einer scheibenförmigen Außenkontur gestaltet, der einen Hohlraum umfasst. Besonders bevorzugt sind mindestens zwei, insbesondere drei derartige Zwischenschichten vorhanden. Alternativ ist die Zwischenschicht als rechteckiger Rahmen gestaltet. Typisch ist das Entladungsgefäß mit Elektroden behaftet ist. Es können eine oder zwei Elektroden verwendet werden. Dabei können diese als vollflächige Schicht gestaltet sein, die bevorzugt aus LaB6 besteht.
Bevorzugt hat die Elektrode eine im wesentlichen dreieckige oder keilförmige Gestalt.
Dabei ist bevorzugt der Hohlraum der Zwischenschicht Teil des Entladungsvolumens.
Des weiteren besitzt vorteilhaft mindestens eine Schicht eine endständige Aussparung. Bevorzugt hat bei drei Zwischenschichten die mittlere Schicht zwei einander gegenüberliegende gleichartige Aussparungen. Diese sind vor allem für Elektroden gedacht. Die Elektroden sind so in die Aussparungen eingepasst, dass sie von außen elektrisch zugänglich sind.
Eine zuverlässige Herstellung gelingt, wenn die Schichten aus mindestens zwei Einzelschichten zusammengesetzt sind. Die Herstellung folgt dabei den Prinzipien der Multilay- er-Technologie .
Schließlich kann das Entladungsgefäß einen Befüllungska- nal aufweisen, der mittels an sich bekanntem Hochtemperatur-Lot oder mittels keramischem Stopper verschlossen ist .
Die Herstellung neuartiger, bevorzugt kleinwattiger Ent- ladungsgefäße kann über zwei Wege erfolgen: über die MuI- tilayer-Technologie oder über den Spritzgussprozess . Die Grundlagen der Multilayer-Technologie sind Stand der Technik. Im Falle der Multilayer-Technologie gelingt die Herstellung des Entladungsgefäßes folgendermaßen:
Das Entladungsgefäß wird durch Aufeinanderschichten von dünnen Folien geformt. Das Entladungsgefäß besteht dabei beispielsweise aus 5 Schichten, im folgenden als Segmente bezeichnet, die wiederum aus mehreren Einzelschichten (2- 10 Einzelschichten) bestehen können. Segment 1 und 5 bilden die Abschlussflächen oben und unten. Segment 2, 3 und 4 sind innen ausgestanzt und bilden das Innenvolumen und den seitlichen Abschluss des Entladungsgefäßes. Zusätzlich besitzt Segment 3, oder allgemein mindestens eines der mittleren Segmente, mindestens eine, bevorzugt zwei Ausstanzungen, zur Durchführung der Elektroden. Es kann auch bei zwei Segmenten je eine Ausstanzung vorhanden sind, so dass die darin eingepassten Elektroden nicht parallel zur Achse des Entladungsgefäßes liegen, sondern schräg dazu.
Die einzelnen Segmente sind stapeiförmig angeordnet. Es gibt mindestens drei Segmente, nämlich zwei als erste und letzte Deckschicht und wenigstens eine Zwischenschicht.
Segment 1 kann als Bodenplatte betrachtet werden, die in der Regel aus 2-10 Einzellagen besteht. Die Zwischenschichten sind beispielsweise:
Segment 2: der Teil des Entladungsgefäßes, der einen Hohlraum umgibt, der Teil des Entladungsvolumens ist. Auch dieses Segment besteht aus 2-10 Einzellagen. Dabei wird der zukünftige Innenraum des Entladungsgefäßes am einfachsten aus der Vollfläche ausgestanzt. Segment 3: ist wie Segment 2 geformt. Außerdem kann es eine oder zwei Aussparungen besitzen, die für die Elektrode gedacht ist. Bevorzugt ist eine LaB6-Elektrode, die in diese Aussparung eingesetzt wird.
Bevorzugt weist das Entladungsgefäß ein dem 2. Segment ähnliches viertes Segment auf. Auch Segment 4 ist aus 2- 10 Einzellagen gebildet und wieder ist der Innenraum ausgestanzt. Der Hohlraum von Segment 2, 3 und 4 bildet zusammen das Entladungsvolumen.
Bevorzugt enthält die Außenwand von Segment 4 eine Aussparung für die erleichterte Elektrodenkontaktierung auf der Außenseite der Elektrode. Eine äußere Stromzuführung kann somit in einfacher Weise am äußeren Ende der Elektrode befestigt werden.
Das letzte Segment in dieser Ausführungsform ist Segment 5. Es wirkt quasi als Deckenplatte und besteht ebenfalls aus 2-10 Einzellagen. Auch dieses Segment weist eine Aussparung für Elektrodenkontaktierung auf der Außenseite auf .
Eine Besonderheit, die auch für sich genommen erfinderisch ist, sind die Elektroden, die bevorzugt nicht aus Wolfram sondern aus LaBε bestehen. Diese können ebenfalls über die Folientechnologie hergestellt werden und sind bevorzugt in Keilform ausgestanzt. Diese keilförmigen LaB6-Elektroden werden in die Aussparungen des Segments 3 gelegt und schließlich mit den Segmenten 4 und 5 im Verbund laminiert.
Auf diese Art und Weise lassen sich größere Paneele (4-6 Zoll) herstellen, die aus mehreren einzelnen Entladungs- gefäßen oder Segmenten bestehen. Anschließend werden die Paneele vereinzelt, entbindert und gesintert.
Alternativ kann auch ein Spritzgussprozess für die Herstellung des Entladungsgefäßes aus zwei Segmenten verwen- det werden. Die Grundlagen des Spritzgussverfahrens sind Stand der Technik, siehe beispielsweise US-A 2006061138.
Dabei kann jedes der beiden Segmente im Spritzgussprozess hergestellt werden. Im Prinzip ist dabei jedes Segment eine bootförmige Halbschale. Dabei enthält beispielsweise die erste Halbschale vorteilhaft Aussparungen für die E- lektroden, die auch hier bevorzugt aus LaB6 bestehen. Nach dem Einlegen der Elektroden werden schließlich die beiden Halbschalen zu einem Entladungsgefäß laminiert. Die Entbinderung und Sinterung der Formkörper sind dann die abschließenden Arbeitsschritte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 ein neuartiges Entladungsgefäß mit vier Schichten;
Figur 2 ein neuartiges Entladungsgefäß mit fünf Schich- ten;
Figur 3 verschiedene Ansichten des Entladungsgefäßes von der Seite (3a), von der um 90° gedrehten Seite (3b) , und von oben (3c) . Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt eine neuartiges Entladungsgefäß 1 aus vier Segmenten, es ist insbesondere für kleinwattige Lampen im Bereich 2 bis 20 W gedacht. Es weist ein erstes Segment 2 als rechteckige Bodenplatte auf. Selbstverständlich kann diese Platte auch oval, kreisförmig elliptisch oder sonst wie abgerundet oder abgeschrägt sein um beispielsweise letztlich ein möglichst isothermes Entladungsgefäß zu schaffen. Darauf ist ein zweites Segment 3 gesetzt, das dieselbe Außenkontur wie Segment 1 besitzt, was aber nicht unbedingt erforderlich ist. Jedoch ist das zweite Segment hohl, so dass es alleine betrachtet einem Ring ähnelt oder einem Schlauch, der rechteckig verzerrt ist. Das zweite Segment kann im Falle einer rechteckigen ges- talt an seinen Schmalseiten eine Aussparung für jede E- lektrode besitzen. Diese Aussparung ist der Gestalt der Elektrode gerade angepasst. Da die Elektrode flach ebenfalls als Schicht gestaltet ist, jedoch aus anderem Material wie LaB6, passt sie exakt in die Aussparung.
Auf dem zweiten Segment 3 sitzt ein drittes Segment 4. Es kann im Falle einer rechteckigen Gestalt an seinen Schmalseiten eine Aussparung für jede Elektrode besitzen. Diese Aussparung ist der Gestalt der Elektrode gerade angepasst. Da die Elektrode flach ebenfalls als Schicht gestaltet ist, jedoch aus anderem Material wie LaB6, passt sie exakt in die Aussparung.
Auf dem dritten Segment 4 sitzt ein viertes Segment 5, das ebenfalls dieselbe Außenkontur besitzt. Es hat eine rechteckige Gestalt und besitzt eine kanalartige Aussparung 6, die bevorzugt so gestaltet ist, dass sie einen Teil der Oberfläche der Elektrode 7 frei lässt. Sie sollte aber einen anderen Teil der Elektrode abdecken, weil dadurch deren Halterung und Abdichtung erfolgt. Diese kanalartige Aussparung ist im wesentlichen rechteckig bzw. quaderförmig. Sie ist auf beiden Schmalseiten vorhanden.
Figur 2 zeigt ein ähnliches Entladungsgefäß, nur ist hier das Entladungsgefäß aus fünf Schichten aufgebaut.
Auf dem letzten Zwischensegment sitzt ein abschließendes Segment 5, das ebenfalls im wesentlichen dieselbe Außen- kontur hat. Es fungiert hier als Deckplatte und ist somit das letzte Segment. Aber es ist mit den gleichen oder ähnlichen Aussparungen wie bei Segment 4 ausgestattet, so dass die kanalartigen Aussparungen übereinanderliegen und damit einen einfachen Zugriff auf die freiliegende Ober- fläche der Elektrode bieten. Auf diese Weise kann einfach eine Stromzuführung auf dieser freiliegenden Oberfläche der Elektrode befestigt werden.
Figur 3 zeigt im Detail den Aufbau des Entladungsgefäßes gemäß Figur 2. Dabei schließen die zwei Boden- bzw. Deck- platten 2 und 5 drei Zwischenschichten 3, 10 ,4 ein, von denen die mittlere die beiden Elektroden 7 aus LaB6 in der Mitte ihrer Schmalseiten aufweisen.
Die Herstellung gelingt, indem zunächst die Einzelschichten zu Segmenten verbunden werden, die zur passenden Form gestanzt werden, dann die einzelnen Segmente nacheinander verbunden werden, wobei die Elektroden direkt eingesintert werden. Dabei werden die Einzelschichten zu Segmenten vorlaminiert und schließlich in einem weiteren Schritt die Segmente zu einem Modul fertig laminiert. Beispielhafte äußere Abmessungen des Entladungsgefäßes sind:
Die Schichten oder Segmente haben eine Dicke von 0,2 mm und die Elektrode (Segment 3) hat eine Dicke von 0,1 mm. Die Gesamthöhe ist damit 0,9 mm. Die drei inneren Zwischenschichten haben eine umlaufende Wandstärke von 1,5 mm. Die innere Grundfläche des Entladungsvolumens beträgt von 0,5 x 5,5 mm2. Die innere Höhe des Entladungsgefäßes ergibt sich zu 0,5 mm. Daraus ergibt sich für das Entla- dungsvolumen eine Dimension von 0.5 mm x 0.5 mm x 5.5 mm. Die innere Oberfläche ist 11,0 mm2. Die Außenmaße des Entladungsgefäßes sind bei einer Wandstärke von 1, 5 mm:
Dimensionen: 0.9 mm x 3.5 mm x 8.5 mm
Außenoberfläche: 81.1 mm2.
Die vom Entladungsgefäß abgestrahlte Leistung ist temperaturabhängig. Sie beträgt:
bei 1300 K etwa 2.82 W;
bei 1400 K etwa 3.53 W.
Das geschichtete keramische Entladungsgefäß besteht be- vorzugt im wesentlichen aus A12O3, oder auch anderen bekannten Oxiden, Nitriden, oder Oxinitriden, bevorzugt von Aluminium, oder auch Dy oder Y. Insbesondere wird PCA verwendet, dabei können übliche Dotierzusätze enthalten sein, wie MgO.
Bevorzugt wird in Zusammenwirken mit dem neuartigen Entladungsgefäß auch eine neuartige Elektrode eingesetzt. Diese ist in Bezug auf ihre Gestalt und Art der Abdich- tung völlig neu. Dadurch sind auch andere Mateπaleigen- schaften als bisher üblich im Vordergrund, nämlich die an den Fertigungsprozess des Entladungsgefaß optimale Anpassung. Als gut geeignet hat sich dabei als Material für die Elektrode LaB6 erwiesen. Dies steht in völligem Gegensatz zu dem bisher in diesem Zusammenhang fast ausschließlich verwendeten Werkstoff Wolfram.
Die wichtigsten Kenngroßen von LaB6 sind in Tab. 1 denen von Wolfram gegenübergestellt.
Tabelle 1: Vergleich wichtiger Kenngroßen für LaB6 und Wolfram
W LaB6
Schmelztemperatur / K 3600 2528
Austrittsarbeit /eV 4.55 241
Warmeleitfah igkeit Λ/Vrrr1 K 1 170 47
Thermischer 4.7 6.2 (PCA = 8.3)
Ausdehnungskoeffizient 106K1
Die um etwa 2 eV niedrigere Austrittsarbeit von LaB6 fuhrt zu einer um etwa 1300 K niedrigeren Elektrodentemperatur im Vergleich zu herkömmlichen Wolfram-Elektroden. Dies fuhrt zu vergleichbaren Abdampfraten wie bei Wolfram aber, auf Grund der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit und niedrigeren Arbeitstemperatur zu deutlich geringeren thermischen Verlusten. LaB6 ist in seinem thermischen Ausdehnungskoeffizienten deutlich besser an PCA (8,3 x 10~6 K"1) angepasst als W.
Ein derartig besser an PCA angepasster Ausdehnungskoeffizient ermöglicht das direkte Einsintern in PCA und vermeidet aufwandige Elektrodendurchfuhrungskonstruktionen, wie sie bei heutigen PCA-Entladungsgefäßen notwendig sind.
Bevorzugt wird für die Elektrode LaB6 verwendet. Alternativ ist auch die Verwendung andere Keramiken aus Carbi- den, Nitriden oder Boriden hochschmelzender Metalle wie z.B. TaC, HfC, CeB6, GdB6, W2B5, MoB2, ZrN möglich.
Die bevorzugt trapezförmigen oder dreieckig gestalteten Elektroden haben beispielsweise eine Dicke von 0,1 mm und sind beispielsweise im Falle der Trapezform hinten 0,3 mm und vorne 0,12 mm breit.
Bei einem Elektrodeneinstand von 1,25 mm in das Entladungsgefäß ergibt sich ein Elektrodenabstand von 3 mm und, je nach Füllung, eine Lampenleistung von 2 bis 20 W.
Für das Auspumpen und Befüllen des Entladungsgefäßes gibt es mehrere Möglichkeiten. Bevorzugt sind die folgenden drei Ausführungsformen:
1. Im Segment 2, 3 und/oder 4 ist insgesamt gesehen ein Befüllungskanal vorgesehen, der nach dem Füllen verschlossen wird, z.B. mit Heißlot. Eine derartige Tech- nologie ist im Prinzip vorbekannt, es kann auch ein sog. Stopper verwendet werden, siehe WO 94/18693.
2. In das fertig gesinterte Entladungsgefäß wird, beispielsweise mittels Lasertechnik, nachträglich ein Be- füllungskanal eingebracht, der nach dem Füllen ver- schlössen wird, z.B. mit Heißlot oder Stopper.
3. Der Befüllungskanal ist im Bereich der Aussparung der Elektrode angebracht oder die Elektrode selbst weist einen Befüllungskanal auf, der aber nicht im Bereich der Spitze, sondern seitlich angebracht ist
Das neuartige Entladungsgefäß hat im Vergleich zu bekannten keramischen Entladungsgefäßen eine deutlich kürzere Baulänge, die nur aufgrund seines völlig anderen Aufbaus möglich ist.
Als Füllung eignen sich an sich bekannte Füllungen. Bevorzugt wird eine Metallhalogenidfüllung verwendet, wie an sich bekannt, aber auch Quecksilberhochdrucklampen o- der Natriumdampflampen sowie Hg-freie Lampen lassen sich damit realisieren.
Die Elektroden können im Prinzip auch eine ganze Seitenfläche einer Zwischenschicht ausmachen. Dabei kann die Vorderfront mit einer abschirmenden Beschichtung versehen sein, und nur die eigentliche Elektrode in der Mitte kann frei von der abdeckenden Schicht sein.
Im Prinzip lassen sich alle Schichten entweder mit Multi- layertechnologie oder Spritzgusstechnologie herstellen. Auch eine gemischte Anwendung beider Technologien ist möglich.
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:
1. Entladungsgefäß für eine Hochdruckentladungslampe, das mehrteilig aus keramischem Material hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus mindestens zwei gestapelten Schichten aufgebaut ist. 2. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens drei Schichten verwendet werden, wobei die Schichten planar sind.
3. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Entladungsgefäß eine vollflächige erste und letzte Schicht aufweist, die scheibenförmig, bevorzugt rechteckig oder abgerundet, gestaltet ist.
4. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine Zwischenschicht im wesentlichen kreisförmig mit einer scheibenförmigen Außenkontur gestaltet ist, die einen Hohlraum um- fasst .
5. Entladungsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens zwei derartige Zwischenschichten vorhanden sind.
6. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Entladungsgefäß mit Elektroden behaftet ist. 7. Entladungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine Elektrode als vollflächige Schicht gestaltet ist, die bevorzugt aus LaB6, TaC, HfC, CeB6, GdB6, W2B5, MoB2, ZrN besteht.
8. Entladungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Elektrode eine im wesentlichen dreieckige oder trapezförmige Gestalt seiner Querschnittsfläche besitzt, wobei die schmale Spitze insbesondere in das Entladungsgefäß hineinragt.
9. Entladungsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Hohlraum Teil des Entladungsvolumens ist. 10. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass mindestens eine Schicht eine endständige Aussparung besitzt.
11. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Schichten aus mindestens zwei
Teilschichten oder Einzelschichten zusammengesetzt sind.
12. Entladungsgefäß nach Anspruch 10, dadurch ge- kennzeichnet , dass mindestens zwei benachbart gesta- pelte Schichten eine gleichartige Aussparung besitzen .
13. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Entladungsgefäß einen Befül- lungskanal aufweist, der mittels Lot oder Stopper verschlossen ist.

Claims

Ansprüche
1. Entladungsgefäß für eine Hochdruckentladungslampe, das mehrteilig aus keramischem Material hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus mindestens zwei gestapelten Schichten aufge- baut ist.
2. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens drei Schichten verwendet werden, wobei die Schichten planar sind.
3. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Entladungsgefäß eine vollflächige erste und letzte Schicht aufweist, die scheibenförmig, bevorzugt rechteckig oder abgerundet, gestaltet ist.
4. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine Zwischenschicht im wesentlichen kreisförmig mit einer scheibenförmigen Außenkontur gestaltet ist, die einen Hohlraum um- fasst .
5. Entladungsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens zwei derartige Zwischenschichten vorhanden sind.
6. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Entladungsgefäß mit Elektroden behaftet ist.
7. Entladungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens eine Elektrode als vollflächige Schicht gestaltet ist, die bevorzugt aus LaB6, TaC, HfC, CeB6, GdB6, W2B5, MoB2, ZrN besteht.
8. Entladungsgefäß nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Elektrode eine im wesentlichen dreieckige oder trapezförmige Gestalt seiner Quer- schnittsflache besitzt, wobei die schmale Spitze insbesondere in das Entladungsgefäß hineinragt.
9. Entladungsgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Hohlraum Teil des Entladungsvolu- mens ist.
10. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass mindestens eine Schicht eine endständige Aussparung besitzt.
11. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Schichten aus mindestens zwei
Teilschichten oder Einzelschichten zusammengesetzt sind.
12. Entladungsgefäß nach Anspruch 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass mindestens zwei benachbart gesta- pelte Schichten eine gleichartige Aussparung besitzen .
13. Entladungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet , dass das Entladungsgefäß einen Befül- lungskanal aufweist, der mittels Lot oder Stopper verschlossen ist.
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