説明

メタルハライドランプ

本発明は、セラミック放電管を含むメタルハライドランプに関する。このメタルハライドランプにおいて、モリブデンからなるリードスルー(11)が、サーメットからなるプラグ(15)に金属間界面勾配(20)を介して結合されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、請求項1の前文によるメタルハライドランプに関する。これは、特に全般照明に使用されるセラミック放電管を有するランプである。
【0002】
従来の技術
米国特許第6590342号明細書から既にメタルハライドランプは公知である。リードスルーはガラスはんだによりプラグにおいて密封されている。熱膨張係数を良好に適合させるために、そこではモリブデンのアルミニウム化物であるMo3Alからなる膜がリードスルーに形成される。
【0003】
リードスルーはピンであり、ピンの一部がモリブデンからなる。その場合に膜は特に封入物のハロゲンに対して耐えるという付加的な目的を持っている。
【0004】
発明の説明
本発明の課題は、リードスルーの密閉をできるだけ永続的に形成し、リードスルーとその周囲との改善された付着を達成することにある。
【0005】
この課題は請求項1の特徴事項によって解決される。特に有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【0006】
従来においては、セラミック放電管を有する高圧放電ランプのための封止技術の満足のいく解決がまだなされていない。
【0007】
封止のために今日では管またはピンとしてのモリブデンリードスルーが、特にMoおよびAl23からなるサーメットプラグの中心に嵌め込まれる。管がピンよりも大きい弾性を有することから、管を使用するのが有利である。サーメットは、ほぼ50:50割合で、特に30:70の割合から70:30の割合の範囲で、両成分から構成されている。引続いてこのシステムが透明なAl23等からなる放電管内に挿入される。その後、放電管端部のAl23内壁にサーメットプラグの付着が、公知の如く、約1600℃において溶解するガラスはんだの付加を介して行なわれ、ガラスはんだはしっかりした界面結合を生じる。
【0008】
しかし、従来技術の場合には、プラグとリードスルーとの間の結合品質が不十分である。なぜならば、金属のリードスルー、特にモリブデン管とガラスはんだと結合が、ガラスはんだと反応しない不活性のモリブデンにおいては失敗するからである。それゆえ、モリブデンリードスルーとガラスはんだとの間には、不十分な付着作用を有する純粋に物理的な結合が存在するにすぎない。したがって、ランプの点灯状態と消灯状態との間の絶え間のない温度変化により隙間が発生し、これが最終的に気体漏れ、従ってランプ故障を招く。
【0009】
本発明によれば、この代わりに今やガラスはんだまたは溶融セラミックスなしで済まされる。サーメットからなるプラグに対するMoリードスルーの良好な付着作用が、今やリードスルーの表面の活性化によって達成される。アルミニウム処理によりアルミニウムがガス相を介してモリブデンからなるリードスルーの表面に反応形成される。この場合に、外側に先ずMo3A18層が形成される。これは、温度および時間に依存する拡散処理において行なわれる。そのために、特にMo管がAlを含む混合物粉末床の中に置かれ、800〜1200℃の範囲の温度において保護ガス雰囲気中で加熱される。リードスルーの表面には外側にAlに富んだAl8Mo3相からなる勾配組織が生じ、これの更に内側にAlの少ない相、とりわけMo3Alが続き、これの内側において管の純粋なMo組織に移行する。表面近くの外側相から、主として先ずはAl8Mo3相からのアルミニウムが、Mo−Al23サーメットからなるプラグのMoと反応することができ、したがってプラグとリードスルーとの強固な結合が、同時にAlとMoとを含んでいる付着層により達成可能である。この場合に方法操作に応じて、付着層におけるAlおよびMoの一部がMoおよびAl23からなるサーメットに変換される。
【0010】
このようにしてMoリードスルーとサーメットプラグとの間の界面の付着性が決定的に改善される。
【0011】
良好な付着が、リードスルーのMo基材からプラグのサーメットの中への勾配構造として生じる金属間結合の一時的な形成によって達成される。それによって、リードスルーとサーメットプラグとの間の界面に起因する従来における隙間の形成が明白に低減される。
【0012】
管寸法は、例えば欧州特許出願公開第528428号において説明されているのと同様に通常どおりであってよい。特にMoリードスルーに関しては、0.5〜3mmの直径を有する管が有利である。壁厚は例えば100〜300μmである。アルミニウム処理された管がサーメットからなるプラグ内に嵌め込まれ、特に1500〜2000℃において熱処理される。この場合に保護ガス、すなわちアルゴンまたは窒素のような不活性ガスを使用することが有利である。
【0013】
Moからなる貫通導通部材の外側にあるMo3Al8層、もしくはそこに主に存在するMo3Al8が、高温においてサーメットの表面における酸素と反応するので、この層においてAlがAl23に変換され、元のMo3Al8からAl成分の少ない相が生じる。したがって最終的には元のMo3Al8層の表面にMo3Al層が生じ、これは、より深い層になるとAl成分が増す。このMo3Alは反応時に噛み合い結合層を形成し、この噛み合い結合層が特に良好な付着を保証する。Mo3Al8はその形成時にMo管の深い層の中まで成長し、ここでもMo3Alに富む層の形成にともなって噛み合い結合が形成される。サーメットプラグ内における反応は、とりわけ、Al23からなるより大きな粒子の表面において進行し、そこにおいてAlは非常に反応が早い。
【0014】
十分な量の反応酸素を発生させるためには不活性ガスと酸素との混合ガスを使用するのが有利である。不活性ガスはArおよび/または窒素N2からなる保護ガスである。少量の酸素を保護ガスに加える方法操作が特に効果的である。酸素分圧は、20〜200ppm程度であり、特に高々100ppmであるべきである。より多くのの酸素を加えるならば、モリブデンの表面が酸化して、MoO2またはMoO3になる。これらの物質は容易に揮発し、付着の改善には適していない。
【0015】

以下において多数の実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
図1はメタルハライドランプを断面図にて概略的に示し、
図2は結合メカニズムを概略的に示し、
図3は図1の部分詳細を概略的に示す。
【0016】
有利な実施形態の説明
図1には硬質ガラスまたは石英ガラスからなる外管1を有するメタルハライドランプが示されている。外管1は長手方向軸線を持ち、一方側でステム封止部2によって封鎖されている。ステム封止部2のところで2つのリード線が外に導き出されている(図には示されていない)。リード線は口金5のところで終わっている。外管内には、Al23からなる放電管10が軸線方向に配置されている。放電管10は両側を密閉され、金属ハロゲン化物からなる封入物を有する。
【0017】
放電管10は、円筒状または内部が球形または楕円形であるとよい。放電管内へ電極3が突入し、電極3はモリブデンからなるリードスルー(lead-through)に固定されている。リードスルーは管であるとよいが、ピンであってもよい。特に、リードスルーが2つの部分に分かれ、リードスルーの前端のみがモリブデンからなっていてもよい。
【0018】
放電管内に希ガスのグループから選ばれた点弧可能なガスが存在する。更に、放電管内には、公知の例えばNa、TlおよびDyのヨウ化物のような金属ハロゲン化物ならびに場合によっては水銀の混合物が存在する。Caもハロゲン化物として使用される。ガラスはんだは、例えばAl23、SiO2、Dy23および/またはMgOをふくむとよい。
【0019】
図2には模式的にモリブデン管とサーメットプラグとの結合が詳細に示されている。モリブデンからなるリードスルー6が基材11として示され、表面にA18Mo3の薄い層12が形成されている。この層はアルミニウム処理によって形成される。適切に選ばれた反応条件のもとでアルミニウムがリードスルーの深い層に拡散するので、AlMo3からなる層13が生じる。この層13はAl8Mo3からなる層16とMoからなる基体11との間に形成されている。この層列がモリブデン管の表面へのアルミニウムの反応拡散によって達成される。リードスルーの表面にあるAl8Mo3からなる層が、プラグの中へ嵌め込まれた後に、熱処理下でサーメットプラグ14の好ましくは約50%であるモリブデン成分と反応するので、サーメット基体15上におけるプラグ14の表面に先ずAlMo3相が薄い層16として形成される。これはモリブデン管6の表面におけるAl8Mo3相12に化学的に結合し、化学的な永続的結合を生じる。金属間相からなる3つの層12,13,16が一緒に新たな金属間界面勾配20を形成し、この金属間界面勾配20が付着層として働く。
【0020】
実際に平らな界面ではなく、緩やかな勾配が発生し、これらの層は互いに流れるように移行する。特に、同じ濃度の界面が急に変動するので、図3に模式的に示されているように狭い噛み合い結合が生じる。ここで付着層が熱処理下で酸素を含む保護ガスにより処理される。付着層は理想的な場合に完全にMoおよびAl23からなるサーメットに変換される。しかしながら、一般的には不完全な変換のために付着層に元の層列の残部が残り、すなわち部分的にAl8Mo3相および/またはAlMo3相が存在する。
【0021】
引続いて、このシステムがAl23(PCA)からなる放電管の端部21の中にはめ込まれ、そこにおいてガラスはんだにより端部21とプラグ15との間の密封が行なわれる。リードスルーはMo管11として実現され、このMo管11に外に向けてプラグ15が新式の付着層20を介して結合されている。この場合に噛み合い結合は縮尺にしたがって描いたものではない。
【0022】
この場合にリードスルー全部がモリブデンからなっている必要はない。リードスルーが密封すべき部分もしくはこの部分の表面において部分的にモリブデンからなっていれば十分である。例えば、リードスルーの後方部分が公知のようにニオブからなっていてもよいし、あるいはリードスルーが同様に公知のように他の材料からなる中心部を持っていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】メタルハライドランプを概略的に示す断面図
【図2】結合メカニズムの模式図
【図3】図1の部分の詳細図
【符号の説明】
【0024】
1 外管
2 ステム封止部
3 電極
5 口金
6 モリブデン管
10 放電管
11 基材(Mo管)
12 層(Al8Mo3)
13 層(AlMo3)
14 サーメットプラグ
15 サーメット基体
16 層(Al8Mo3)
20 付着層(界面勾配)
21 放電管端部
22 ガラスはんだ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
透光性のセラミック放電管を含むメタルハライドランプであって、放電管の端部開口を通して放電管内にリードスルーが突入し、各リードスルーが、少なくとも部分的にモリブデンから形成され(以下、この部分をMo部分と呼ぶ。)、電極を支持し、開口内のリードスルーが、MoおよびAl23を含むサーメットからなり端部に存在するプラグにより密封されているメタルハライドランプにおいて、リードスルーのMo部分が、同時にAlとMoとを含む付着層を介してプラグに結合されていることを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項2】
付着層の一部が、勾配を有する金属間層から構成され、ランプ軸線に対して直角方向に、Moに比べて多いAlを含む中心領域が存在し、それぞれ外側に向かってMoに比べて少ないAlを含む外側領域が続いていることを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。
【請求項3】
中心領域が主としてAl8Mo3相を有することを特徴とする請求項2記載のメタルハライドランプ。
【請求項4】
外側領域がそれぞれ主としてAlMo3相を有することを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。
【請求項5】
Mo部分が管であることを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。
【請求項6】
付着層の一部または全部がMoおよびAl23を含むサーメットから構成されていることを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。
【請求項7】
プラグがガラスはんだまたは溶融セラミックスにより放電管の端部に結合されていることを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプ。
【請求項8】
プラグとリードスルーのMo部分との結合が、
(a)アルミニウム処理によりAlがMo部分の表面内に拡散させられ、Moと反応結合してMoxALyとなるステップ、
(b)アルミニウム処理されたMo部分がプラグ内に嵌め込まれるステップ、
(c)特に高々200ppm分圧の僅かな酸素成分を有する保護ガス、特にArおよび/またはN2が供給されるステップ、
(d)この保護ガス中での特に1500〜2000℃の熱処理により、プラグのMo部分側の表面が反応し、先ず、金属間界面勾配が形成され、この金属間界面勾配が熱処理の方法操作に依存して部分的にまたは全体的にMoおよびAl23からなるサーメットに変換されるステップ
によって達成されることを特徴とする請求項1記載のメタルハライドランプの製造方法

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2009−518794(P2009−518794A)
【公表日】平成21年5月7日(2009.5.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−543780(P2008−543780)
【出願日】平成18年11月29日(2006.11.29)
【国際出願番号】PCT/EP2006/069052
【国際公開番号】WO2007/065827
【国際公開日】平成19年6月14日(2007.6.14)
【出願人】(508096703)オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (92)
【Fターム(参考)】