DE20122603U1

DE20122603U1 - High pressure discharge lamp with two part lead through elements that can withstand thermal shocks and are exposed to less high temperatures.

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Publication number: DE20122603U1
Application number: DE20122603U
Authority: DE
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2011-04-07

Abstract

The discharge vessel has a ceramic wall (10) and is sealed by a ceramic plug (30,40). The discharge space accommodates electrodes (50,60) connected to leadthrough elements (70,80) projecting into the ceramic plug with a gas tight fit and secured by means of a sealing ceramic (15). The leadthrough element includes a first part (71,81) that forms a cermet, and a second part (72,82) of metal which extends from the cermet in the direction of the electrodes.

Description

Die Neuerung betrifft eine Hochdruck-Entladungslampe, die mit einem Entladungsgefäß versehen ist, das einen Entladungsraum umschließt, eine Keramikwandung aufweist und mit einem Keramikstopfen verschlossen ist, wobei der Entladungsraum eine Elektrode aufnimmt, die mit Hilfe eines Durchführungselementes mit einem elektrischen Stromleiter verbunden ist, welches Durchführungselement mit enger Passung in den Keramikstopfen hineinragt, mit diesem mit Hilfe einer Schmelzkeramik gasdicht verbunden ist und einen ersten Teil aufweist, der am Ort der gasdichten Verbindung ein Cermet bildet.The Innovation concerns a high-pressure discharge lamp, which with a Discharge vessel provided is, which encloses a discharge space having a ceramic wall and is closed with a ceramic plug, wherein the discharge space a Receives electrode, which by means of a feedthrough element with an electric Conductor is connected, which feedthrough element with a tight fit protruding into the ceramic plug, with this with the help of a ceramic melt is connected gas-tight and has a first part, the place the gastight connection forms a cermet.

Eine Lampe der dargelegten Art ist aus US 5.424.609 (= EP 0587238 ) bekannt. Die Füllung der bekannten Lampe enthält Metallhalogenid zusätzlich zu Quecksilber.A lamp of the kind outlined is out US 5,424,609 (= EP 0587238 ) known. The filling of the known lamp contains metal halide in addition to mercury.

Im Kontext der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche soll unter dem Begriff "Keramikwandung" sowohl eine Wandung aus Metalloxid, beispielsweise Saphir, gesintertes polykristallines Al₂O₃ oder YAG, als auch eine Wandung aus Metallnitrid, beispielsweise A1N, verstanden werden.In the context of the present specification and claims, the term "ceramic wall" is understood to mean both a wall of metal oxide, for example sapphire, sintered polycrystalline Al ₂ O ₃ or YAG, and a wall of metal nitride, for example AlN.

Die bekannte Lampe hat eine verhältnismäßig niedrige Leistung von höchstens 150 W bei einer Bogenspannung von ungefähr 90 V. Weil die Elektrode in einer derartigen Lampe beim Betrieb der Lampe verhältnismäßig kleine Ströme leitet, können die Abmessungen der Elektrode verhältnismäßig klein bleiben, sodass ein verhältnismäßig kleiner Innendurchmesser des hervorstehenden Stopfens genügt. Im Fall einer Lampe mit einer Nennleistung von mehr als 150 W, oder einer wesentlich niedrigeren Bogenspannung, also im Fall großer Elektrodenströme, werden Elektroden mit größeren Abmessungen gefordert. Daher wird der innere Stopfendurchmesser entsprechend größer sein. Es hat sich gezeigt, dass bei derartigen Lampen ein erhöhtes Risiko für vorzeitigen Ausfall besteht, beispielsweise durch Abbrechen der Elektrode oder Zerspringen des Stopfens.The known lamp has a relatively low Power of at most 150 W at an arc voltage of about 90 V. Because the electrode in such a lamp during operation of the lamp relatively small streams directs, can the dimensions of the electrode remain relatively small, so a relatively smaller Inner diameter of the protruding plug is sufficient. In the case a lamp with a rated power of more than 150 W, or one much lower arc voltage, so in the case of large electrode currents are Electrodes with larger dimensions required. Therefore, the inner plug diameter becomes corresponding to be taller. It has been shown that in such lamps an increased risk for untimely Failure exists, for example, by aborting the electrode or Shattering of the plug.

Der vorliegenden Neuerung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Weise zur Umgehung der genannten Nachteile zu verschaffen.Of the The present innovation is the object of a way to To circumvent the mentioned disadvantages.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine neuerungsgemäße Hochdruck-Entladungslampe der dargelegten Art dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungselement auch einen zweiten Teil enthält, der ein Metallteil ist und sich von dem Cermet aus in Richtung der Elektrode erstreckt.to solution This object is a modern high-pressure discharge lamp of set forth type characterized in that the lead-through element also contains a second part, which is a metal part and extends from the cermet towards the Electrode extends.

Ein Vorteil der neuerungsgemäßen Lampe ist, dass sich überraschenderweise gezeigt hat, dass bei Lampen, die für größere Elektrodenströme geeignet sind, ein innerer Stopfendurchmesser von mehr als einem Millimeter verwendet werden kann und dass vorzeitigem Ausfall der Lampe infolge von Abbrechen der Elektrode oder Zerspringen des Stopfens wirksam entgegengewirkt wird. Infolge dieser Konstruktion des Durchführungselementes kann der erste Teil des Durchführungselementes hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten in Bezug auf den Keramikstopfen optimiert werden. Hierzu hat das Cermet vorzugsweise einen Metallgehalt von höchstens 45 Vol.-%, aber vorzugsweise von nicht mehr als 35 Vol.-%. Dies ist günstig für die Realisierung einer gasdichten Verbindung, die in hohem Maße gegen Wärmeschocks beständig ist. Wegen des Vorhandenseins des zweiten, metallischen Teils des Durchführungselementes wird das Cermet beim Betrieb der Lampe weniger hohen Temperaturen ausgesetzt. Eventuelle Prozesse eines chemischen Angreifens werden somit verzögert; dies hat eine günstige Auswirkung auf die Nutzlebensdauer der Lampe. Das Cermet ist eine gesinterte Zusammensetzung aus einem Keramikmaterial und einem Metall. Das Metall des Cermets stimmt vorzugsweise mit dem des Metallteils des Durchführungselementes überein. Dies ist günstig für die Realisierung einer zuverlässigen Verbindung zwischen dem Cermet und dem Metallteil des Durchführungselementes. Metalle, die in dieser Hinsicht geeignet sind, sind vorzugsweise Mo und W, weil jedes dieser Metalle einen sehr hohen Schmelzpunkt hat und bis zu einem gewissen Grad halogenidbeständig ist.One Advantage of the lamp according to the invention is that surprisingly has shown that in lamps that are suitable for larger electrode currents are an inner plug diameter of more than one millimeter can be used and that premature failure of the lamp due by canceling the electrode or bursting the plug effectively counteracted. As a result of this construction of the lead-through element may be the first part of the lead-through element in terms of the expansion coefficient with respect to the ceramic plug be optimized. For this purpose, the cermet preferably has a metal content of at most 45 Vol .-%, but preferably not more than 35 vol .-%. This is Cheap for the Realization of a gas-tight connection, which is highly resistant to thermal shock resistant is. Because of the presence of the second, metallic part of the By guiding element the cermet becomes less high temperature when operating the lamp exposed. Eventual processes of a chemical attack become thus delayed; this has a favorable one Effect on the useful life of the lamp. The cermet is one sintered composition of a ceramic material and a metal. The metal of the cermet is preferably the same as that of the metal part of the lead-through element. This is cheap for the Realization of a reliable connection between the cermet and the metal part of the lead-through element. Metals which are suitable in this regard are preferred Mo and W, because each of these metals has a very high melting point has and is to some extent halide resistant.

Die oben genannten Aspekte und weitere Aspekte der neuerungsgemäßen Lampe sind in der Zeichnung dargestellt (nicht maßstabsgetreu) und werden im Weiteren näher beschrieben. Es zeigen:The above aspects and other aspects of the lamp according to the invention are shown in the drawing (not to scale) and are in Further closer described. Show it:

1 eine schematische Ansicht einer neuerungsgemäßen Lampe und 1 a schematic view of a lamp according to the innovation and

2 eine Detailansicht des Entladungsgefäßes der in 1 gezeigten Lampe. 2 a detailed view of the discharge vessel of in 1 shown lamp.

1 zeigt eine Hochdruck-Entladungslampe, die ein Entladungsgefäß 1 enthält, das einen Entladungsraum 11 umschließt und eine Keramikwandung aufweist, wobei der Entladungsraum eine ionisierbare Füllung enthält. In dem Entladungsraum sind zwei Elektroden 50, 60 angeordnet. Das Entladungsgefäß wird von einem Außenkolben 101 umgeben, der an einem Ende mit einem Lampensockel 2 versehen ist. Zwischen den Elektroden 50, 60 tritt im Betriebszustand der Lampe eine Entladung auf. Die Elektrode 50 ist über einen Stromleiter 90 mit einem ersten elektrischen Kontakt verbunden, der Teil des Lampensockels 2 ist. Die Elektrode 60 ist über einen Stromleiter 100 mit einem zweiten elektrischen Kontakt verbunden, der Teil des Lampensockels 2 ist. Das Entladungsgefäß, in 2 detaillierter dargestellt (nicht maßstabsgetreu), hat eine Keramikwandung 10 und ist mit einem Keramikstopfen 30, 40 abgedichtet. Der Entladungsraum 11 nimmt die Elektrode 50, 60 auf, die mit Hilfe eines Durchführungselementes 70, 80 mit dem elektrischen Stromleiter 90, 100 verbunden ist, wobei das Durchführungselement mit enger Passung 37, 48 in den Keramikstopfen 30, 40 hineinragt und mit diesem mit Hilfe einer Schmelzkeramik 15 gasdicht verbunden ist. Am Ort der gasdichten Verbindung enthält das Durchführungselement 70, 80 einen ersten Teil 71, 81, der ein Cermet bildet. Das Durchführungselement enthält auch einen zweiten Teil 72, 82, der ein Metallteil ist, das sich vom Cermet in Richtung der Elektrode 50, 60 erstreckt. 1 shows a high-pressure discharge lamp, which is a discharge vessel 1 contains a discharge space 11 encloses and has a ceramic wall, wherein the discharge space contains an ionizable filling. In the discharge space are two electrodes 50 . 60 arranged. The discharge vessel is from an outer bulb 101 Surrounded at one end with a lamp base 2 is provided. Between the electrodes 50 . 60 occurs in the operating condition of the lamp to a discharge. The electrode 50 is over a power conductor 90 connected to a first electrical contact, the part of the lamp base 2 is. The electrode 60 is over a power conductor 100 connected to a second electrical contact, the part of the lamp cap 2 is. The discharge vessel, in 2 shown in more detail (not to scale), has a ceramic wall 10 and is with a ceramic plug 30 . 40 sealed. The discharge space 11 takes the electrode 50 . 60 on, with the help of a bushing element 70 . 80 with the electric conductor 90 . 100 is connected, wherein the feedthrough element with a tight fit 37 . 48 in the ceramic plugs 30 . 40 protrudes and with this with the help of a Schmelzkeramik 15 connected in a gastight manner. At the location of the gas-tight connection contains the lead-through element 70 . 80 a first part 71 . 81 making a cermet. The feedthrough element also contains a second part 72 . 82 which is a metal part extending from the cermet towards the electrode 50 . 60 extends.

Eine praktische Ausführungsform einer neuerungsgemäßen Lampe, wie oben beschrieben, hat eine Nennleistung von 400 W. Jede der Elektroden besteht aus einem Wolframstab mit einem Durchmesser von 0,7 mm, der an einem freien Ende mit einer Elektrodenwicklung versehen ist. Die Elektrode ist mit einem Molybdän-Stab verbunden, der den zweiten Teil des Durchführungselementes bildet. Das Mo-Stab hat einen Durchmesser von 1,45 mm. Ein erster Teil des Durchführungselementes, der von einem Al₂O₃-Mo-Cermet mit 35 Gew.-% Mo gebildet wird, ist mit dem Mo-Stab verbunden. Das Cermet hat auch einen Durchmesser von 1,45 mm. Das Cermet ist mit einem Nb-Stab verbunden, der einen Durchmesser von 1 mm hat. Der Nb-Stab bildet den elektrischen Stromleiter. Die Elektrode, der erste Teil und der zweite Teil des Durchführungselementes haben alle eine Länge von 7 mm. Der Keramikstopfen hat einen Innendurchmesser von 1,50 mm.A practical embodiment of a lamp according to the invention as described above has a rated power of 400 W. Each of the electrodes consists of a 0.7 mm diameter tungsten rod provided with an electrode winding at a free end. The electrode is connected to a molybdenum rod, which forms the second part of the lead-through element. The Mo rod has a diameter of 1.45 mm. A first part of the lead-through element, which is formed by an Al ₂ O ₃ Mo cermet with 35 wt.% Mo, is connected to the Mo rod. The cermet also has a diameter of 1.45 mm. The cermet is connected to a Nb rod, which has a diameter of 1 mm. The Nb rod forms the electrical conductor. The electrode, the first part and the second part of the lead-through element all have a length of 7 mm. The ceramic plug has an inner diameter of 1.50 mm.

Die Füllung des Entladungsgefäßes enthält 50 mg Hg, 20 mg Metallhalogenid in einem Verhältnis von 83 Mol-% NaI, 9,8 Mol-% T1I und 7,2 Mol-% DyI₃. Das Entladungsgefäß enthält auch Ar unter einem Druck von 30 kPa im kalten Zustand der Lampe.The filling of the discharge vessel comprises 50 mg Hg, 20 mg metal halide in a ratio of 83 mol% NaI, 9.8 mol% and 7.2 mol% T1I DyI. ₃ The discharge vessel also contains Ar under a pressure of 30 kPa when the lamp is cold.

Die Lampe wurde einer Dauerprüfung unterworfen, die teilweise aus einem Dauerbetrieb der Lampe und teilweise aus einer Prüfung bestand, bei der die Lampe periodisch ein- und ausgeschaltet wurde. Nach einer kontinuierlichen Betriebsdauer von 11.000 Stunden war die Lampe noch in gutem Zustand; es war kein Zerspringen eines der hervorstehenden Stopfen aufgetreten und chemisches Angreifen war in jedem der Durchführungselemente nur am Ort des Cermets in sehr geringem Maße aufgetreten. Es zeigte sich, dass die Lampe und die Durchführungselemente nach einer Schalt-Dauerprüfung, bei der die Lampe in einem Zeitraum von 3000 Stunden 300 Mal ein- und ausgeschaltet worden war, noch in gutem Zustand waren.The Lamp was a duration test subjected, in part, to continuous operation of the lamp and partly from an exam where the lamp was periodically switched on and off. After a continuous service life of 11,000 hours was the lamp still in good condition; it was not a shattering of one of the protruding plug occurred and chemical attack was in each of the implementing elements occurred only to a very small extent at the location of the cermet. It was found, that the lamp and the lead-through elements after a switching endurance test, at turn the lamp on and off 300 times over a period of 3000 hours had been turned off, were still in good condition.

Claims

A high pressure discharge lamp provided with a discharge vessel enclosing a discharge space, having a ceramic wall and sealed with a ceramic plug, said discharge space receiving an electrode connected by means of a feedthrough member to an electrical conductor, said feedthrough member having a close fit protrudes into the ceramic plug, gas-tightly connected to this with the aid of a ceramic melt and having a first part which forms a cermet at the location of the gas-tight connection, characterized in that the lead-through element also contains a second part which is a metal part and of the Cermet extends in the direction of the electrode.

Lamp according to claim 1, characterized in that the electrode contains an electrode rod which is connected to the metal part the feedthrough element connected is.

Lamp according to claim 1 or 2, characterized that the cermet has a metal content of at most 45% by volume.

Lamp according to claim 3, characterized in that the cermet has a metal content of not more than 35% by volume.

Lamp according to Claim 1, 2, 3 or 4, characterized that the metal of the cermet coincides with that of the metal part of the lead-through element.

Lamp according to Claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized that the metal part mainly is formed of Mo or W or an alloy of both.