WO2012052054A1 - Keramische durchführung für eine hochdruckentladungslampe - Google Patents

Keramische durchführung für eine hochdruckentladungslampe Download PDF

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WO2012052054A1
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lab6
implementation
electrode
discharge lamp
pressure discharge
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PCT/EP2010/065728
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Andreas Kloss
Wolfgang Poeppel
Klaus Stockwald
Steffen Walter
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Osram Ag
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr

Definitions

  • the invention relates to a ceramic bushing for a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • a ceramic electrode which is designed as a layer and is made of LaB6 or CeB6.
  • Such a layer electrode is produced by means of dry pressing, injection molding or multilayer technology.
  • the object of the present invention is to provide a ceramic mix for carrying out a high-pressure discharge lamp be ⁇ riding determine having a well adapted to a ceramic discharge vessel thermal expansion coefficient and thus improves the tightness.
  • the novel ceramic bushing according to the invention is a pin similar to the known cermets.
  • the usual cermets are made from a mix Mo-A1203
  • ceramic hollow bodies for example by low-pressure Einsprit zen are prepared in a corresponding shape for the discharge vessel of a high-pressure discharge lamp. Two half-shells produced in this way are welded together in green and then sintered in a gastight manner.
  • the electrode systems consisting of feedthrough and electrode, are melted with glass solder into the capillaries of the discharge vessel, after the filling has been metered into the discharge volume.
  • the implementation typically consists of a niobium pin to which an electrically conductive Mo-Al 2 0 3 cermet (50/50 vol%) is welded with a thermal expansion coefficient of about 7.3 * 10 -6 K -1.
  • the electrodes, shaft and head are made of tungsten.
  • the powder mixtures AI 2 O 3 are added.
  • the addition of Al 2 O 3 to LaE> 6 is between 5 and 50% by volume. This allows interpreting ⁇ to their lower sintering temperatures (1600-1800 0 C) than pure LAE> 6th Furthermore, a completely densified microstructure is produced, which shows no interaction with the corrosive lamp fillings of high-pressure discharge lamps.
  • the ceramic pin produced in this way can either serve only as a feedthrough or as a component made of leadthrough and shank or as a complete electrode system made of leadthrough, shaft and head of the electrode.
  • the external electrical contact can be made via a pressed-on niobium tube.
  • the LaB6 composite pins can be nickel plated and then brazed, as known per se.
  • ceramic hollow bodies mostly of Al 2 O 3 (PCA) are used for the discharge vessel of a high-pressure discharge lamp. They are usually made by low-pressure injection into an appropriate shape. Two made-shells, where Ka ⁇ pillaren are scheduled to be green comparable with each other welds and then gas-tight sintered.
  • the electrode systems are melted by means of glass solder into the Kapilla ⁇ reindeer, after a usually metal halides containing filling was introduced.
  • the electrode heads made of metal are ge ⁇ manufactures having the highest possible melting point. Tungsten which has an electron work function of 4.54 eV is suitable. The temperature at the electrode tip reaches the pension approx 3100 K. It is typical that the discharge vessel be ⁇ is liable with electrodes.
  • One or two electrodes can be used.
  • the head of the electrode has a substantially rounded, cylindrical or even tapered shape.
  • a material such as LaB6 is korrosionsbestän ⁇ dig against rare earth iodides as a component of the filling. This further increases the service life.
  • a filling which is free of mercury can be used.
  • Essential features of the invention in the form of a nume ⁇ tured list are: 1. implementation for a high pressure discharge lamp, which is suitable an electrode inside a Kerami ⁇ rule discharge vessel with a feed line gastight outside the discharge vessel to be connected, Ge characterized indicates that the bushing is an electrically conductive ceramic composite which consists of a mixture of LaB6 and at least one second material from the group A1203, Dy2A15012, A1N, AlON and Dy203.
  • Electrode for a high-pressure discharge lamp which is connected to a bushing according to one of the preceding claims.
  • the high-pressure discharge lamp according to claim 8 characterized in that the discharge vessel is PCA ge ⁇ prepared.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 8 characterized ⁇ in that the discharge vessel has a tubular end portion in which a chanar- tige implementation is sealed either by glass solder or direct sintering.
  • FIG. 1 a metal halide lamp schematically
  • FIG. 2 shows a novel embodiment of the end region
  • FIG. 3 shows the structure of a pure LaB6 ceramic according to FIG
  • Figure 4 shows the structure of a feedthrough ceramic according to the invention
  • Figure 5 is a graph of the normalized coefficient of thermal expansion for a mixture of LaB6 and A1203;
  • FIG. 6 shows a diagram of the normalized thermal expansion coefficient for a mixture of LaB6 and Dy2A15012
  • FIG. 7 shows a bushing made of LaB6 composite
  • FIG. 8 shows a component for an electrode system from LaB6
  • FIG. 9 shows an electrode system made of LaB6 composite
  • High-pressure discharge lamp 1 is shown in FIG. 1. It has a ceramic discharge vessel 2, which is closed on both sides. It is stretched longitudinally and has two ends 3 with seals from ⁇ . Inside the discharge vessel are two Electrodes 4 opposite each other. The seals are designed as capillaries 5, in which a bushing 6 is sealed by means of glass solder 19. From the capillary 5 projects in each case the end of the passage 6, the discharge side is connected to the associated electrode 4 in a known manner, out. This is connected via a power supply 7 and a pinch seal 8 with film 9 with a So ⁇ ckel token 10, respectively. The contact 10 is located at the end of an outer bulb 11 surrounding the discharge vessel. In FIG. 2, an end region is shown in detail for a 70 W lamp.
  • the capillary 5 is here comparatively short (4 mm).
  • the capillary has an inner diameter DKI of 1000 ym, which is chosen so that the Elektrodensys ⁇ tem just fits.
  • the bushing 6 is a composite ceramic tee 15, which consists of a mixture of LaB6 and A1203. Outside a niobium sleeve 18 is attached to it.
  • the glass solder 19 is externally attached to the end of the capillary and extends inwardly approximately to the extent that it fills the entire gap between LaB6 composite and capillary.
  • the ceramic and the composite pin can also be sintered together directly. This construction very quickly reaches a thermal equilibrium.
  • FIG. 3 shows the microstructure of a pure LaB6 pin. It shows very strong grain growth and has a high poro ⁇ sity. It has to be sintered at about 2000 ° C and is therefore hardly usable as an implementation.
  • a LaB 6 composite namely a LaB6 mixture to which 20% by volume A1203 was added, has a dense structure (FIG 4) when the LaB 6 composite was sintered at about 1800 ° C for about 60 minutes.
  • FIG. 5 shows a diagram in which the thermal expansion coefficient normalized to A1203 is given for a bushing which has different proportions of A1203 as admixture with LaB6.
  • Shown is as an example ⁇ LaB6 and several LaB6 / A1203 mixtures.
  • PCA 1).
  • the LaB6 can be added as admixture Dy2A15012. Since Dy2A15012 has a thermal expansion coefficient greater than A1203, smaller proportions suffice to approximate the thermal expansion coefficient of A1203. It is even possible to exactly match the coefficient of thermal expansion of A1203 using about 50% LaB6 and 50% Dy2A15012. Therefore, in this application, a proportion of the LaB 6 is preferably from 30 to 70%, preferably 40 to 60%.
  • FIG. 7 shows a bushing which is made as a pin from a LaB6 composite.
  • the proportion of conductive LaB6 is about 70 to 50%, which is above the Percolation limit.
  • the proportion of the A1203 can rela tively high ⁇ , preferably%. 30 to 50 by volume, can be selected.
  • bushing 6 and shaft 16 of the electrode can be produced as one component in one piece from LaB6 composite.
  • a head of W is then placed extra and mechanically connected, as is well known. Basically, however, it is preferred to keep the electrode mög ⁇ lichst free of tungsten.
  • the entire electrode system according to FIG. 9 can be manufactured in one piece from LaB6 with A1203. Since in addition to bushing 6 and shaft 16, especially the head 26 is exposed to very high temperatures, a relatively low proportion of A1203 of 5 to 20% by volume is advantageously selected. Particularly advantageous is the design as a pin 30, which replaces an entire electrode system, with a constant diameter DU and rounded head 31 as shown in FIG 10.
  • the pin 30 serves both as an electrode ⁇ implementation and as the electrode itself. He is in the capillary 32 am End of the discharge vessel directly ⁇ sintered. In principle, it can also be sealed by means of glass solder in the capillary.
  • the pin 30 has at the outer end of a flattening 33, to which a niobium sleeve 34 is pressed. This solution is characterized by a particularly low overall height of the capillary because the pin 30 can be thermally stressed.
  • Carrying out or electrode system shown here is especially good for discharge vessels of A1203, spe ⁇ essential PCA suitable.
  • the new procedure may also be used for discharge vessels made of other materials such as in particular ⁇ sondere A1N, A10N or Dy203.
  • ⁇ sondere A1N, A10N or Dy203 Here recommended
  • the use of mixtures of LaB6 / AlN, LaB6 / A10N or LaB6 / Dy203 is recommended.
  • the proportion of the conductive LaB6 should in each case be above the percolation limit.

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die keramische Durchführung, insbesondere eine vollständige Elektrode, ist aus einem LaB6-Komposit gefertigt, der Anteile von A1203 oder Dy2A15012 aufweist. Damit lässt sich eine verbesserte Dichtigkeit bei Verwendung für keramische Entladungsgefäße erzielen.

Description

Titel: Keramische Durchführung für eine Hochdruckent¬ ladungslampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer keramischen Durchführung für eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der WO 2010/069678 ist eine keramische Elektrode be- kannt, die als Schicht gestaltet ist und aus LaB6 oder CeB6 gestaltet ist. Eine derartige Schicht-Elektrode wird mittels Trockenpressen, Spritzgussprozess oder Mehrlagentechnik hergestellt.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kera- mische Durchführung für eine Hochdruckentladungslampe be¬ reitzustellen, die einen gut an ein keramisches Entladungsgefäß angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und somit die Dichtigkeit verbessert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk- male des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße neuartige keramische Durchführung ist ein den bekannten Cermets ähnlicher Stift. Während jedoch die üblichen Cermets aus einer Mischung Mo-A1203 bestehen, wird jetzt eine Mischung aus LaB6 und A1203 für die Anpassung an ein keramisches Entladungsgefäß, insbe¬ sondere aus PCA, verwendet. Diese Mischung ergibt eine elektrisch leitfähige und ausreichend stromtragende Durchführung.
Nach dem Stand der Technik werden für das Entladungsgefäß einer Hochdruckentladungslampe keramische Hohlkörper z.B. durch Niederdruck-Einsprit zen in eine entsprechende Form hergestellt. Zwei so gefertigte Halbschalen werden grün miteinander verschweißt und dann gasdicht versintert. Die Elektroden-Systeme, bestehend aus Durchführung und Elektrode, werden mit Glaslot in die Kapillaren des Entladungsgefäßes eingeschmolzen, nachdem die Füllung in das Entladungsvolumen dosiert wurde. Die Durchführung besteht normalerweise aus einem Niob-Stift, an den ein elektrisch-leitfähigen Mo-Al203-Cermet (50/50 Vol%) mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizient von ca. 7.3*10~6 K-1 angeschweißt ist. Die Elektroden, Schaft und Kopf, werden aus Wolfram gefertigt. Als neues Elektrodenmaterial wird ein keramischer Kompo- sit auf Basis von LaB6 verwendet. LaB6 hat eine Aus¬ trittsarbeit von 2,14 eV und einen elektrischen Widerstand von 15 yohm-cm. Der thermische Ausdehnungskoeffi¬ zient liegt bei 6,2*10~6K_1 .Er ist somit kleiner als der Ausdehnungskoeffizient von reinem PCA, hier ist = 8,3*10~6K_1. Die wichtigsten Eigenschaften von LaB6 sind denen von Wolfram gegenübergestellt, siehe Tab. 1. Tab. 1
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Für Durchführungen, im Hinblick auf ein Entladungsgefäß aus PCA o.a., ist der Unterschied im thermischen Ausdeh- nungskoeffizienten jedoch etwas zu groß. Daher wird A1203 oder Dy2A15012 zugemischt, um den thermischen Ausdehnungskoeffizienten anzuheben und an das PCA anzupassen. Dies wird im folgenden als LaB6-Komposit bezeichnet.
Die Herstellung der Durchführung oder eines ganzen Elekt- rodensystems mit Durchführung, Schaft und Kopf kann ent¬ weder über den Spritzgussprozess erfolgen, in welchen LaE>6-Komposit/Wachsmischungen oder andere Polymere in ei¬ ne Kavität mit Form einer Durchführung bzw. ganzen Elektrodensystems gespritzt wird. Aber auch die Herstellung über die Mehrlagentechnik ist möglich. In diesem Fall werden Folien aus LaB6-Komposit/Bindermischungen gezogen und Elektrodensysteme in entsprechender Form ausgestanzt. In beiden Prozessen folgt eine Entbinderung und Sinterung der Elektrodensysteme. Es hat sich gezeigt, dass das Sin- terverhalten von reinem LaB6 (Sintertemperatur: 1900- 2100°C) äußerst träge ist und eine unerwünschte Restporo¬ sität von bis zu 20 Vol% bleibt.
Um die Restporosität zu schließen und gleichzeitig den thermischen Ausdehnungskoeffizient auf den des kerami- sehen Entladungsgefäßes, meist PCA, anzuheben, wird den Pulvermischungen AI2O3 zugegeben. Die Zugabe von AI2O3 zu LaE>6 liegt zwischen 5 und 50 Vol%. Dies ermöglicht deut¬ lich niedrigere Sintertemperaturen ( 1600-18000 C) als bei reinem LaE>6. Des weiteren wird ein vollständig verdichte- tes Gefüge erzeugt, welches keine Wechselwirkung mit den korrosiven Lampenfüllungen von Hochdruckentladungslampen zeigt .
Neben AI2O3 zur Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann auch DV2AI5O12 (Dysprosiumaluminat ) al- lein oder in Kombination verwendet werden. Es besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 8, 5*10-6K-i und zeigt ebenfalls keine Wechselwirkungen oder korrosive Zersetzung mit den Lampenfüllungen. Für die Anpassung der thermischen Ausdehnung können auch AI2O3 und DV2AI5O12 gleichzeitig eingesetzt werden.
Der so erzeugte Keramikstift kann entweder nur als Durch¬ führung oder Bauteil aus Durchführung und Schaft oder vollständiges Elektrodensystem aus Durchführung, Schaft und Kopf der Elektrode dienen. Die elektrische Kontaktie- rung außen kann über ein aufgepresstes Niob-Röhrchen geschehen. Alternativ können die LaB6-Komposit Stifte vernickelt und dann hartgelötet werden, wie an sich bekannt.
Vorteile sind dabei insbesondere:
- drastische Vereinfachung des Elektrodensystems; - Verwendung von keramischen, elektrisch leitfähigen Materialien mit niedriger Austrittsarbeit;
- Senkung der Betriebstemperatur der Elektrodenspitze von 3200K auf 1800-2000 K - Wärmeleitfähigkeit von LaB6 ist deutlich geringer als von Wolfram; damit ergibt sich ein deutlich geringerer Wärmetransport in die Lampenumgebung insbesondere in die kritischen Zonen der Elektrodendurchführung;
- Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Durchführung an das keramische Entladungsgefäß;
- Material der Durchführung bzw. der ganzen Elektrode ist direkt kompatibel mit Material des Entladungsgefäßes, was eine verbesserte Anbindung zwischen Elektrode und Entla¬ dungsgefäß ergibt, im Sinne einer besseren mechanischen Stabilität und einer kompakteren Bauform;
- höhere Lebensdauer (mindestens 20%, je nach Ausfüh¬ rungsform bis zu 100%) , da eine Hauptausfallursache, die Kapillaren der Elektrodendurchführungen, robuster gestaltet sind. - höhere Energieeffizienz, da die Elektroden bei niedrigerer Temperatur betrieben werden und so weniger thermische Verluste haben.
Nach dem Stand der Technik werden keramische Hohlkörper, meist aus A1203 (PCA), für das Entladungsgefäß einer Hochdruckentladungslampe verwendet. Sie werden meist durch Niederdruck-Einspritzen in eine entsprechende Form hergestellt. Zwei so gefertigte Halbschalen, an denen Ka¬ pillaren angesetzt sind, werden grün miteinander ver- schweißt und dann gasdicht versintert . Die Elektrodensysteme werden mittels Glaslot in die Kapilla¬ ren eingeschmolzen, nachdem eine meist Metallhalogenide enthaltende Füllung eingebracht wurde. Üblicherweise werden die Elektroden-Köpfe aus Metall ge¬ fertigt, das einen möglichst hohen Schmelzpunkt aufweist. Geeignet sind Wolfram, das eine Elektronenaustrittsarbeit von 4,54 eV besitzt. Die Temperatur an der Elektrodenspitze erreicht im Betreib ca. 3100 K. Typisch ist, dass das Entladungsgefäß mit Elektroden be¬ haftet ist. Es können eine oder zwei Elektroden verwendet werden .
Bevorzugt hat der Kopf der Elektrode eine im wesentlichen abgerundete, zylindrische oder auch spitz zulaufende Ges- talt.
Die um etwa 2 eV niedrigere Austrittsarbeit von LaB6 ge¬ genüber Wolfram führt zu einer experimentell bestimmten Temperaturerniedrigung an der Spitze der Elektrode um etwa 1300 K gegenüber Wolfram, bei dem er typische Wert 3100 K beträgt.
Dies führt zu vergleichbaren Abdampfraten wie bei Wolfram, aber aufgrund der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit und der niedrigeren Betriebstemperatur zu deutlich geringeren thermischen Verlusten, was gleichbedeutend mit höherer Effizienz ist. Dies hat wiederum zur Folge, dass der Energieeintrag in die Durchführung reduziert ist.
Durch die niedrigere Arbeitstemperatur oder Betriebstemperatur und dem Umstand, dass LaB6 einen deutlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Wolfram hat, der erheblich näher an dem von A1203 liegt (PCA hat 8,3 10- 6/K) ergibt sich die Möglichkeit für eine deutlich kürze¬ re Baulänge der Lampen, weil die Kapillare in ihrer Länge reduziert werden kann. Ein weiterer damit verbundener po- sitiver Effekt resultiert in einem verringerten Totraumvolumen .
Dies wiederum führt zu geringerer Farbstreuung und höherer Lebensdauer.
Es ist auch eine Konstruktion völlig ohne Kapillar- Totraum möglich, was erstmals eine ungesättigte Lampen¬ füllung mit all ihren Vorteilen, wie z.B. der Dimmbar- keit, erlaubt.
Hinzu kommt, dass ein Material wie LaB6 korrosionsbestän¬ dig gegen Seltenerd-Jodide als Bestandteil der Füllung ist. Dadurch wird die Lebensdauer weiter erhöht.
Insgesamt ergeben sich also Vorteil durch die niedrigere Betriebstemperatur, verringerte thermische Verluste, hö¬ here Effizienz, Einsparung von elektrischer Energie, geringe Farbstreuung, höhere Zuverlässigkeit, hohe Bestän- digkeit gegen Korrosion.
Insbesondere kann eine Füllung verwendet werden, die frei von Quecksilber ist.
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer nume¬ rierten Aufzählung sind: 1. Durchführung für eine Hochdruckentladungslampe, die geeignet ist eine Elektrode im Innern eines kerami¬ schen Entladungsgefäßes mit einer Zuleitung gasdicht außen am Entladungsgefäß zu verbinden, dadurch ge- kennzeichnet , dass die Durchführung ein elektrisch leitfähiges keramisches Komposit ist, das aus einer Mischung von LaB6 und mindestens einem zweiten Material aus der Gruppe A1203, Dy2A15012, A1N, AlON und Dy203 besteht.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung ein Stift ist.
3. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des LaB6 zwischen 95 und 30 Vo- lumen-% beträgt.
4. Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des LaB6 zwischen 80 und 50 Vo- lumen-% beträgt.
5. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass das zweite Material A1203 oder Dy2A15012 ist .
6. Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe, die mit einer Durchführung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden ist.
7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode und die Durchführung einstückig aus dem keramischen Komposit hergestellt sind.
8. Hochdruckentladungslampe mit einer Durchführung ge¬ mäß einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei das Entladungsgefäß aus keramischem Material herge¬ stellt ist.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus PCA ge¬ fertigt ist.
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 8, da¬ durch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß ein rohrförmiges Endteil aufweist, in dem eine stiftar- tige Durchführung entweder mittels Glaslot oder mittels Direkteinsinterung abgedichtet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungs¬ beispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: Figur 1 eine Metallhalogenidlampe schematisch;
Figur 2 eine neuartige Ausführungsform des Endbereichs; Figur 3 die Struktur einer reinen LaB6-Keramik gemäß
Stand der Technik;
Figur 4 die Struktur einer Durchführungskeramik gemäß der Erfindung;
Figur 5 ein Diagramm des normierten thermischen Ausdehnungskoeffizienten für eine Mischung aus LaB6 und A1203;
Figur 6 ein Diagramm des normierten thermischen Ausdeh- nungskoeffizienten für eine Mischung aus LaB6 und Dy2A15012;
Figur 7 eine Durchführung aus LaB6-Komposit ;
Figur 8 ein Bauteil für ein Elektrodensystem aus LaB6-
Komposit ;
Figur 9 ein Elektrodensystem aus LaB6-Komposit ;
Figur 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines neuarti¬ gen Endbereichs.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel einer Metallhalogenid-
Hochdruckentladungslampe 1 zeigt Figur 1. Sie hat ein ke- ramisches Entladungsgefäß 2, das zweiseitig verschlossen ist. Es ist längsgestreckt und hat zwei Enden 3 mit Ab¬ dichtungen. Im Innern des Entladungsgefäßes sitzen zwei Elektroden 4 einander gegenüber. Die Abdichtungen sind als Kapillaren 5 ausgeführt, in denen ein Durchführung 6 mittels Glaslot 19 abgedichtet ist. Aus der Kapillare 5 ragt jeweils das Ende der Durchführung 6, die entladungs- seitig mit der zugeordneten Elektrode 4 in bekannter Weise verbunden ist, hervor. Diese ist über eine Stromzuführung 7 und eine Quetschung 8 mit Folie 9 mit einem So¬ ckelkontakt 10, verbunden. Der Kontakt 10 sitzt am Ende eines das Entladungsgefäß umgebenden Außenkolbens 11. In Figur 2 ist ein Endbereich im Detail für eine 70 W Lampe gezeigt. Die Kapillare 5 ist hier vergleichsweise kurz (4 mm) . Die Kapillare hat einen Innendurchmesser DKI von 1000 ym, der so gewählt ist, dass das Elektrodensys¬ tem gerade hineinpasst. Die Durchführung 6 ist ein kera- mischer Komposit-S t i ft 15, der aus einer Mischung von LaB6 und A1203 besteht. Außen ist daran eine Niobhülse 18 aufgesetzt .
Das Glaslot 19 ist außen am Ende der Kapillare angebracht und erstreckt sich nach innen etwa soweit, dass es den gesamten Zwischenraum zwischen LaB6-Komposit und Kapillare ausfüllt.
Alternativ können die Keramik und der Komposit-Stift auch direkt zusammengesintert werden. Diese Konstruktion kommt sehr schnell zu einem thermischen Gleichgewicht.
Figur 3 zeigt das Gefüge eines reinen LaB6-Stifts. Er zeigt sehr starkes Kornwachstum und weist eine hohe Poro¬ sität auf. Er muss bei etwa 2000 °C gesintert werden und ist daher als Durchführung kaum zu gebrauchen. Dagegen weist ein LaB6-Komposit , nämlich eine LaB6-Mischung, der 20 vol% A1203 zugegeben wurde, ein dichtes Gefüge (Figur 4) auf, wenn der LaB6-Komposit bei etwa 1800°C für etwa 60 min gesintert wurde.
Figur 5 zeigt ein Diagramm, bei dem der auf A1203 normierte thermische Ausdehnungskoeffizient einer Durchfüh- rung angegeben ist, die unterschiedliche Anteile von A1203 als Zumischung zu LaB6 aufweist. Je höher der An¬ teil des A1203, desto mehr nähert sich der thermische Ausdehnungskoeffizient dem von PCA, also polykristallinem A1203, an. Allerdings ist es aus verfahrenstechnischen Gründen und dem Erfordernis der ausreichenden elektrischen Leitfähigkeit nicht sinnvoll, den Anteil des A1203 über mehr als 50 Vol.% zu erhöhen. Gezeigt ist als Bei¬ spiel LaB6 und mehrere LaB6/A1203-Mischungen . Dort ist der thermische Ausdehnungskoeffizient gegenüber PCA nor- miert (PCA = 1) dargestellt. Es zeigt sich, dass durch die Zugabe von AI2O3 der Ausdehnungskoeffizient von LaB6 deutlich angehoben werden kann und dem von A1203 angenähert werden kann.
Alternativ kann gemäß Figur 6 dem LaB6 als Zumischung Dy2A15012 zugesetzt werden. Da Dy2A15012 einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als A1203 hat, genügen kleinere Anteile, um sich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von A1203 anzunähern. Es ist sogar möglich, exakt den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von A1203 zu treffen, wenn man etwa 50% LaB6 und 50% Dy2A15012 verwendet. Bevorzugt ist daher in diesem Anwendungsfall ein Anteil des LaB6 von 30 bis 70%, bevorzugt 40 bis 60%.
Figur 7 zeigt eine Durchführung, die als Stift aus einem LaB6-Kompos it gefertigt ist. Der Anteil des leitfähigen LaB6 beträgt etwa 70 bis 50% und liegt damit über der Perkolationsgrenze . Hier kann der Anteil des A1203 rela¬ tiv hoch, bevorzugt 30 bis 50 Vol.%, gewählt werden.
Gemäß Figur 8 kann im Prinzip Durchführung 6 und Schaft 16 der Elektrode als ein Bauteil einstückig aus LaB6- Komposit hergestellt sein. Ein Kopf aus W wird dann extra aufgesetzt und mechanisch verbunden, wie an sich bekannt. Grundsätzlich ist jedoch bevorzugt, die Elektrode mög¬ lichst frei von Wolfram zu halten.
Besonders bevorzugt kann das ganze Elektrodensystem gemäß Figur 9 einstückig aus LaB6 mit A1203 gefertigt sein. Da dann neben Durchführung 6 und Schaft 16 vor allem der Kopf 26 sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist, wird vorteilhaft ein relativla niedriger Anteil an A1203 von 5 bis 20 Vol.% gewählt. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung als Stift 30, der ein ganzes Elektrodensystem ersetzt, mit konstantem Durchmesser DU und abgerundetem Kopf 31 gemäß Figur 10. Der Stift 30 dient gleichzeitig sowohl als Elektroden¬ durchführung als auch als Elektrode selbst. Er ist in die Kapillare 32 am Ende des Entladungsgefäßes direkt einge¬ sintert. Im Prinzip kann er auch mittels Glaslot in der Kapillare abgedichtet sein. Der Stift 30 weist am äußeren Ende eine Anflachung 33 auf, an diese ist eine Niob-Hülse 34 angepresst. Diese Lösung zeichnet sich durch eine be- sonders geringe Bauhöhe der Kapillare aus, weil der Stift 30 thermisch gut belastbar ist.
Die hier dargestellte Durchführung bzw. Elektrodensystem ist insbesondere gut für Entladungsgefäße aus A1203, spe¬ ziell PCA, geeignet. Die neuartige Durchführung kann auch für Entladungsgefäße aus anderen Materialien wie insbe¬ sondere A1N, A10N oder Dy203 verwendet werden. Hier emp- fiehlt sich der Einsatz von Mischungen aus LaB6/AlN, LaB6/A10N oder LaB6/Dy203. Insbesondere sollte der Anteil des leitfähigen LaB6 dabei jeweils über der Perkolati- onsgrenze liegen.

Claims

Ansprüche
1. Durchführung für eine Hochdruckentladungslampe, die geeignet ist eine Elektrode im Innern eines kerami¬ schen Entladungsgefäßes mit einer Zuleitung gasdicht außen am Entladungsgefäß zu verbinden, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Durchführung ein elektrisch leitfähiges keramisches Komposit ist, das aus einer Mischung von LaB6 und mindestens einem zweiten Material aus der Gruppe A1203, Dy2A15012, A1N, A10N und Dy203 besteht.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung ein Stift ist.
3. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des LaB6 zwischen 95 und 30 Vo- lumen-% beträgt.
4. Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des LaB6 zwischen 80 und 50 Vo- lumen-% beträgt.
5. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material A1203 oder Dy2A15012 ist.
6. Elektrode für eine Hochdruckentladungslampe, die mit einer Durchführung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden ist.
7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode und die Durchführung einstückig aus dem keramischen Komposit hergestellt sind.
8. Hochdruckentladungslampe mit einer Durchführung ge¬ mäß einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei das Entladungsgefäß aus keramischem Material herge- stellt ist.
9. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß aus PCA ge¬ fertigt ist.
10. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 8, da- durch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß ein rohrförmiges Endteil aufweist, in dem eine stiftar¬ tige Durchführung entweder mittels Glaslot oder mittels Direkteinsinterung abgedichtet ist.
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