184375. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kerámia kisülési cső előállítására és kisülési cső fémgőzlámpákhoz
1 184 375 2 A találmány tárgya kerámia kisülési cső fémgőzlámpákhoz, például nagynyomású fémgőz kisülési lámpákhoz, és eljárás a kerámia kisülési cső előállítására. A találmány szerinti kisülési lámpa kerámiacsöve az elektronikát tartó végrészekkel egy darabból kialakított kisülési részt tartalmaz, amelynek külső átmérője nagyobb, mint a végrészeké. A nagynyomású fémgőz kisülési lámpák, amelyeket a nemrég kifejlesztett áttetsző polikristályos alumíniumkerámia kisülési csövekkel készítenek, ellenállnak a fémgőzöknek, például a nátrium vagy fémhalogének gőzeinek, valamint jó hatásfokúak, és ezért ezek a kisülési lámpák energiatakarékossági szempontból kedvezőek. A találmány leírásában a fémgőz kisülési lámpa kifejezést nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpára alkalmazzuk, valamint fémhalogén kisülési lámpákra és hasonlókra. A fémgőz kisülési lámpa a fémgőzt tartalmazó kisülési csővel és a kisülési csövet körülvevő védőburával rendelkezik. Ennek megfelelően a kisülési csőnek jó fényáteresztő tulajdonsággal és a csőben elhelyezkedő fénykibocsátó anyaggal, például nátriumgőzzel vagy fémhalogéngőzzel szemben jó korrózióállósággal kell rendelkeznie. Csak az áttetsző alumíniumkerámia mutatja a szükséges korrózióállóságot a fény kibocsátó anyaggal szemben, és egyúttal jó fényáteresztőképességgel is rendelkezik; ezért szinte kizárólag csak alumíniumkerámiát használnak a nagynyomású fémgőzlámpák kisülési csövének készítéséhez. Az áttetsző alumíniumkerámiának azonban rosszabb a melegalakíthatósága, minta kvarcnak. így, bár a kvarc kisülési cső higanygőz lámpák számára magas hőmérsékletre történő felmelegítéssel egyszerűen olvasztható és forrasztható, az alumíniumkerámia kisülési cső, amely a fénykibocsátó anyagot tartalmazza, csak jóval bonyolultabb módon forrasztható. Az áttetsző alumíniumkerámia kisülési cső leforrasztására szolgáló hagyományos eljárásnál az égetett alumínium kisülési cső nyitott végeit üvegfritt segítségével forrasztják le zárósapkával, amelyet vagy hőálló fémből, vagy alumíniumkerámiából készítenek, amelynek hőtágulási együtthatója hasonló az alumínium kisülési cső hőtágulási együtthatójához. A fénykibocsátó anyag bevezetésére szolgáló furatokkal ellátott hőálló fémelektródákat a zárósapkák központi részén forrasztják le az üvegfrittel. A hagyományos forrasztási eljárás hátránya, hogy nehezen kivitelezhető, mert 1300—1400 °C-os hevítést kell alkalmazni vákuumban. Ezenkívül az üvegfrittel leforrasztott kisülési csőben a bezárt fénykibocsátó anyag szivárgásra hajlamos, mivel viszonylag nagy felületen történt a forrasztás, magas a működési hőmérséklet és a lámpa ki- és bekapcsolásakor hősokk lép fel. Különösen a jó hatásfokú és nagy színhűségű javított kisülési lámpákban történő alkalmazáskor az alumíniumkerámia cső nem nyújtja a szükséges megbízhatóságot, beleértve a nagy hőmérsékleten és nagy nyomáson való korrózióállóságot. Ezenkívül a fémből vagy kerámiából készült sapkák használata növeli az alkatrészek számát, és a méretpontossággal szemben támasztott követelményeket, ezért nőnek az előállítási költségek, és a gyártás gazdaságtalanná válik. Az említett hátrányok elkerülésére javasolják az úgynevezett félig zárt típusú alumíniumkerámia kisülési csöveket, amelyekben kerámiasapkákat alkalmaznak az alumíniumkerámia csövek szemközti végein, és égetés előtt, mégpedig úgy, hogy a sapkák összeforranak az alumíniumkerámia csővel az együttes égetés folyamán. Még pontosabban , ezek a félig zárt típusú alumíniumkerámia kisülési csövek általában olyan eljárással gyárthatók, amelynek során egy csőalakú nyersdarabot állítanak elő, amelynek átellenes végei nyitva vannak, és a nyersdarabot az alumíniumcsoportba tartozóolyan anyagból készítik, amelynekégetési zsugorodása jól ismert, majd a sapkák számára nyersdarabokat készítenek az alumínium-csoportba tartozó, olyan anyagból, amelynek égetési zsugorodása kisebb, mint az említett csőalakú nyersdarabé, a sapkákat a csőalakú nyersdarab nyílásaiba helyezik, és vákuumban vagy hidrogén atmoszférában együttesen kiégetik őket. Ezáltal egy áttetsző alumíniumkerámia csövet állítunk elő, amely egy darabot képez a ráégetett sapkákkal. A félig zárt típusú alumíniumkerámia kisülási csövek ismert gyártási eljárásának hátránya , hogy a sapka nyersdaraboknak a csőalakú nyersdarabbal történő felhelyezése a nyersdarabok deformációját vagy károsodását okozhatja, továbbá a csőalakú nyersdarab és a sapka nyersdarabok égetés során fellépő zsugorodásának ellenőrzése nehéz, és néha repedések keletkeznek az alumíniumkerámia cső végeinél, és ezért a sapkák nem forradnak tökéletesen össze az alumíniumkerámia kisülési csővel, ami a beforrasztott fény kibocsátó anyag szivárgását okozhatja. Egy másik ismert eljárásnál az integrált zárósapkákkal ellátott alumíniumkerámia csövek előállításánál ugyanazt az anyagot használják a cső és a sapkák előállításához, és fémből vagy szerves anyagból készült magformát alkalmaznak, amelynek alacsony az olvadási pontja, és ezt a magformát az öntőforma üregében helyezik el és az alumíniumkerámia csövet a sapkákkal egydarabban képezik ki az öntőforma belső felülete és a magforma külső felülete közötti résben, külső nyomás alkalmazásával. A magformát ezután hevítéssel felolvasztják, és ezzel eltávolítják az alumíniumkerámia csőből. A magformáknak ez a használati módja műszaki nehézségeket okoz, mert a csőalakú alumíniumkerámia nyersdarab a magformára sajtoláskor szennyeződik a magforma anyagával, továbbá a magforma megolvasztott anyaga néha behatol az alumíniumkerámia csőbe, és ha ott nyomokban megmarad, hibákat okoz. Ezért ezt a magformát alkalmazó eljárást a fent említett műszaki nehézségek miatt iparilag nem alkalmazzák. Az alumíniumkerámia kisülési cső alakja fémgőz kisülési lámpák esetén csak egyenes lehet, mert az alumíniumkerámia kisülési cső alakíthatósága nem olyan jó, mint a kvarcé, amelyet higanygőzlámpákhoz használnak. A kvarccső ugyanis magas hőmérsékletre történő felmelegítésselkönyryen alakítható. Bár a fémgőz kisülési lámpa jósága elsősorban a jó fénykibocsátási hatásfoktól függ, nehéz tovább javítani ezt a hatásfokot, ha a kisülési cső csak egyenes lehet. Még pontosabban, az alumíniumkerámia áteresztőképességét már 94—96 % -ra javították, úgyhogy a fénykibocsátási hatásfok további javítására az alumíniumkerámia kisülési cső fényáteresztő képességének további növelésével már alig van lehetőség. Elméletileg a fényhatásfok a gőz nyomásának növelésével is javítható, azaz a kisülési cső falterhelésének növelésével, ahogy azt kísérletekkel igazolták. Gyakorlatilag azonban, ha a fial terhelése meghaladja a jelenleg használt szintet, azaz 20 W/cmM nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpa esetén, a hőmérséklet a kisülési cső központi részén igen magas lesz, például 1200—1300 °C, úgyhogy a kisülési csőben lévő fémgőz, pl. nátriumgőz reakcióba lép az alu5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
