DE102004002455A1

DE102004002455A1 - Lampe mit fixiertem Glasbauteil

Info

Publication number: DE102004002455A1
Application number: DE200410002455
Authority: DE
Inventors: Bodo Mittler
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2004-09-23
Also published as: US20040178732A1; CA2460461A1; KR20040081070A; US7116048B2; JP2004281405A; CN1531006A; TW200507005A

Abstract

Baueinheit für den Lampenbau, bestehend aus einem massiven W-Bauteil (10) sowie mindestens einer Folie (9) mit zwei Kontaktflächen, bestehend aus einem metallischen Grundkörper aus Molybdän und einer darauf zumindest teilweise aufgebrachten Beschichtung, die Ruthenium oder Rhenium allein oder als Legierung im Bereich der ersten Kontaktfläche, die den Kontakt zum W-Bauteil herstellt, enthält, während die zweite Kontaktfläche unbeschichtet ist und dafür gedacht ist, im Kontakt mit Glas zu stehen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für den Lampenbau und zugehörige Lampe sowie Verfahren zum Verbinden der Baueinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Hochdruckentladungslampen mit Metallhalogenidfüllung für fotooptische Zwecke, aber auch für andere Arten von Glühlampen und Entladungslampen, beispielsweise Xenonlampen.

Aus der DE-A 196 18 967 ist bereits eine Baueinheit für den Lampenbau und zugehörige Lampe sowie Verfahren zum Verbinden der Baueinheit bekannt. Das Glasbauteil wird dort als Bauteil zum Festhalten bezeichnet. Dieses häufig auch als Stützröllchen bezeichnete Bauteil ist mit einem Stopper aus Molybdän, offenbar einem Draht, fixiert. Der Stopper ist offenbar einfach auf den Elektrodenstab aufgeschoben, er kann aber nicht befestigt sein, da Molybdän mit massivem Wolfram nicht verschweißt werden kann.

Eine ähnliche Technik ist aus der US 6 262 535 bekannt. Dort ist das Stützröllchen dadurch fixiert, dass es konisch geformt ist und der Hals des Entladungsgefäßes am Stützröllchen eng anliegt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baueinheit für den Lampenbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, das für eine einfache und zuverlässige Befestigung geeignet ist. Eine weitere Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Baueinheit anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und 10 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Die vorliegenden Erfindung entwickelt die Möglichkeiten, die sich aus der Lehre der DE-A 199 61 551 ergeben, weiter fort, indem eine Molybdänfolie (typische Dicke 100 μm) einseitig mit reinem Rhenium bzw. Ruthenium oder deren Mischung oder einer Verbindung, die Ruthenium oder Rhenium enthält, beschichtet wird. Als Beschichtungswerkstoff eignet sich vor allem reines Ruthenium, sowie eine Molybdän-Ruthenium-Legierung mit eutektischer Zusammensetzung.

Die Schichtdicken der Rhenium bzw. Ruthenium-haltigen Schicht liegen bevorzugt im Bereich von 0,02 bis 1,0 μm. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Schichtdicke bei 0,02 bis 0,09 μm.

Das Beschichten kann durch bekannte Beschichtungsverfahren erfolgen, vorzugsweise durch Sputtern.

Die mit Rhenium bzw. Ruthenium oder deren Legierungen beschichteten Molybdänfolien sind sehr gut schweißbar, im Gegensatz zu unbeschichteten Molybdänfolien oder Molybdändrähten. Daher kann die beschichtete Seite der Molybdänfolie direkt mit einem massiven W-Bauteil, insbesondere einem Stab oder einer Scheibe, verschweißt werden. Der besondere Vorteil ist, dass unterschiedliche Dicken und Formen des W-Bauteils keine Rolle spielen, weil sie mit der gleichen beschichteten Folie versehen werden können, und dass auf zusätzliche Schweißhilfen verzichtet werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine oder mehrere Molybdänfolien direkt mit dem massiven W-Bauteil, also ohne die sonst üblichen Schweißhilfen wie Tantal oder Platin, verschweißt. Das Bauteil besteht entweder vollständig oder im wesentlichen aus Wolfram; es enthält dann die üblichen geringfügigen Dotierungen, beispielsweise Aluminium oder Kalium.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Molybdänfolien zur Fixierung eines Glasbauteils verwendet, indem sie auf das massive W-Bauteil als Zwischenlage gegenüber dem Glasbauteil verwendet werden. Die Fixierung erfolgt durch eine Falte, die durch Zusammenschieben des am Glasbauteil überstehenden Teils der Folie erzeugt wird. Anschließend wird die Folie am W-Bauteil verschweißt.

Die erfindungsgemäßen elektrischen Lampen besitzen ein Lampengefäß aus Quarzglas oder Hartglas, das mit – in der Regel zwei – Hälsen versehen ist, in dem sich jeweils ein massives W-Bauteil als Bestandteil der Durchführung befindet. Auf dem W-Bauteil sitzt mindestens eine Molybdänfolie so, dass ihre beschichtete Seite zum W-Bauteil zeigt und mit diesem verschweißt ist.

Ein Verfahren zum Fixieren eines Glasbauteils beruht auf dem Erzeugen einer Falte an der Folie, die dann zum Fixieren des Glasbauteils dienen kann. Anschließend wird die einseitig beschichtete Molybdänfolie mittels Schweißen am W-Bauteil endgültig fixiert.

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Metallhalogenidlampe (1a), teilweise im Schnitt; und einen perspektivischen Ausschnitt davon (1b);
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt (2a) und als Seitenansicht (2b).
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
1a zeigt eine Quecksilber-Hochdruckentladungslampe 1 mit einer Leistung von 2,5 kW im Schnitt. Sie hat einen Kolben 2 aus Quarzglas mit einer Wandstärke von 4 mm. Er ist elliptisch, tonnenförmig o.ä. geformt und umschließt ein Entladungsvolumen 3. Daran schließen sich an beiden Seiten diametral gegenüberstehend zwei Kolbenhälse 4 an (nur einer ist gezeigt), die jeweils eine Einschmelzung enthalten. Diese besitzen, bezogen auf das Entladungsvolumen 3, einen vorderen Teil 4a, der ein zylindrisches Stützröllchen 5 aus Quarzglas enthält, und einen hinteren zylindrischen Teil 4b, der die abdichtende Einschmelzung bildet. Der vordere Teil 4a weist einen Einzug 6 von 5 mm Länge auf. Daran schließt sich ein Stützröllchen 5 mit Bohrung 7 an, das zylindrisch, oder auch konisch, geformt ist. Sein In nendurchmesser ist 7 mm, sein Außendurchmesser ist 15 mm. Die Wandstärke des Kolbens in diesem Bereich ist etwa 4 mm. Die axiale Länge des Stützröllchens ist 22 mm.
In der zentralen Bohrung 7 des Stützröllchens ist ein Elektrodenstab 10 aus massivem Wolfram mit einem Durchmesser von 6 mm axial geführt, der bis in das Entladungsvolumen reicht, und dort einen Elektrodenkopf 11 als Anode trägt. Der Stab 10 ist über das Stützröllchen 5 hinaus nach hinten verlängert und endet an einem Teller 12, an den sich ein zylindrischer Quarzblock 13 anschließt. Dahinter folgt ein zweiter Teller 14, der mittig eine Außenstromzuführung in Form eines Molybdänstabs 15 hält. An der Außenfläche des Quarzblocks sind vier Folien 16 aus Molybdän in an sich bekannter Weise entlanggeführt und an der Wand des Kolbenhalses eingeschmolzen. Sie sind an den Tellern 12 und 14 aus Wolfram punktgeschweißt.
Das Stützröllchen 5 ist durch vier Molybdänfolien 8 fixiert, die entlang des Umfangs des W-Stabes 10 verteilt sind (nur zwei davon sind in 1 sichtbar). Im Prinzip genügen aber bereits zwei Molybdänfolien, die einander gegenüberliegen, zur Fixierung. Die Folien 8 weisen jeweils eine Falte 9 auf, die das Stützröllchen fixiert, siehe die Detailzeichnung der 1b. Die Folie 8 ist zum einen mit dem Stab 10 an dessen entladungsfernem Ende verschweißt. Nach Bildung der Falte 9 wird die Folie 8 außerdem an ihrem zunächst noch freien Ende 17 punktgeschweißt. Ein besonderer Vorteil dieser Folie ist, dass sie das Glasbauteil bzw. Stützröllchen fixiert.
In einer einfachen Variante der Erfindung ist das massive W-Bauteil eine Scheibe 20, siehe 2a und 2b, an der die Molybdänfolien 21 mit ihrer Rubeschichteten Seite 22 befestigt sind. Auch hier können bevorzugt zwei oder vier Folien (2b) um den Umfang der Scheibe 20 verteilt sein. Auf diese Weise wird eine Schweißhilfe, beispielsweise eine Tantalfolie, vermieden. Die zweite Seite 23 der Folie 21 bleibt unbeschichtet, so dass das Glas hier haftet, wodurch eine dichte Verbindung zwischen dem Quarzblock und dem Kolben erhalten wird.

Claims

Baueinheit für den Lampenbau, bestehend aus einem massiven Bauteil (10;20), das im wesentlichen aus Wolfram besteht und im folgenden als W-Bauteil bezeichnet ist, sowie mindestens einer Folie (9; 21) aus Molybdän, die zwei Kontaktflächen aufweist, von denen eine erste Kontaktfläche mit dem W-Bauteil (10) in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie einseitig (22) im Bereich der ersten Kontaktfläche beschichtet ist, wobei diese Beschichtung Ruthenium und/oder Rhenium enthält, während die zweite Kontaktfläche unbeschichtet ist und dafür gedacht ist, mit Glas in Kontakt zu stehen.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus reinem Ruthenium oder Rhenium oder einer Rhenium- bzw. Ruthenium-Verbindung bzw. -Legierung, insbesondere einer eutektischen Molybdän-Ruthenium-Legierung, besteht.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Beschichtung zwischen 0,02 und 1,0 μm, insbesondere 0,02 bis 0,09 μm, beträgt.
Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das W-Bauteil ein Elektrodenstab (10) oder eine Scheibe (14;20) ist.
Lampe mit einer Baueinheit nach Anspruch 1 bis 4.
Lampe nach Anspruch 6, weiter umfassend ein Lampengefäß (1) aus Hartglas oder Quarzglas, das zumindest an einem Ende mit einer abdichtenden Verlängerung (4) versehen ist und ein Leuchtmittel (11) sowie evtl. eine Füllung beinhaltet, wobei die Baueinheit Teil der Abdichtung ist.
Lampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lampengefäß als Verlängerung eine Halseinschmelzung (4) aufweist, wobei das W-Bauteil ein Elektrodenstab (10) ist.
Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Lampengefäß (1) zwei Elektroden (11) diametral gegenüberstehen, die jeweils mittels eines Elektrodenstabs (10) gehaltert sind, wobei jeder Stab (10) im vorderen Teil des Kolbenhalses von einem Stützröllchen (5) ummantelt ist, das mit der Kolbenwand im Bereich des Kolbenhalses verschmolzen ist, wobei zwischen Stützröllchen und Elektrodenstab mindestens eine Folie (8) eingebracht ist, die eine am Stützröllchen anliegende Falte (9) zu dessen Fixierung aufweist.
Lampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (17) der Folie hinter der Falte mit dem Elektroden-Stab (10) verschweißt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Baueinheit zwischen einer Folie aus Molybdän und einem massiven W-Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie einseitig mit einer Rhenium bzw. Ruthenium-haltigen Beschichtung im Bereich der Kontaktfläche (21) zum W-Bauteil ausgestattet wird und anschließend die Folie mit dem W-Bauteil im Bereich der Kontaktfläche zu einer Baueinheit mit elektrisch leitender Verbindung verschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das W-Bauteil ein Stab oder eine Scheibe ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Fixierung eines Glasbauteils auf einem Stab benützt wird, indem die Folie entlang einer zentrale axialen Bohrung des Glasbauteils bewegt wird und dann das am Glasbauteil noch überstehende Ende der Folie zu einer Falte (9) geschürzt wird, die am Glasbauteil anliegt, und anschließend das verbleibende freie Ende der Folie mit dem Stab verschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Folie in das Glasbauteil eingeführt wird oder das Glasbauteil auf die Folie aufgeschoben wird.