189436. lajstromszámú szabadalom • Nagynyomású gázkisülő lámpa javított árambevezetővel
1 189 346 2 A találmány tárgya nagynyomású gázkisülő lámpa, amelynek átlátszó, cső-alakú, vákuumtömören lezárt kerámia burája van, amelyben egy elektródapár és ionizálható gáztöltés van, végein árambevezetők vannak, amelyek mindegyike a hozzá tartozó elektródával, valamint egy-egy külső vezetővel öszsze van kötve, legalább az egyik árambevezető olyan villamosán vezető szintereit idom, amelyben kerámia granulátum között fémrészecskék vannak. Ilyen lámpa ismeretes a 4 155 758 számú amerikai szabadalmi leírásból. Kerámia lámpaburákat olyan lámpáknál használnak, amelyeknél a lámpa működése közben a bura nagyon magas hőmérsékletet, például 900 °C- t, vagy ennél magasabb hőmérsékletet ér el. Ilyenek például a nagynyomású nátrium kisülő lámpák, valamint a nagynyomású higanygőz kisülő lámpák, amelyek halogén adalékokat is tartalmaznak. A „kerámia bura” kifejezés alatt olyan burákat értünk, amely monokristályos vagy polikristályos anyagból áll, mint például fényáteresztő, gáztömör alumínium-oxid, magnézium-aluminát, ittriumoxid, ittrium-alumínium-gránát és zafír. A polikristályos anyag tartalmazhat egy vagy több adalékot, amely befolyásolja a szinterelési eljárást, amely eljárásai a lámpa buráját kialakítják, például aluminium-oxid esetén az adalék magnézium-oxid és/vagy ittrium-oxid, amelynek a mennyisége néhány század %. Mind a nagynyomású gázkisülő lámpa ionizálható gáztöltésének alkotói, mind a lámpa burájának hőtágulási együtthatója nagyon szorosan korlátozza azoknak a fémeknek a körét, amelyek árambevezetőként használhatók a lámpában, cső vagy huzal alakjában. Olyan lámpáknál, amelyeknél az elektródapár függőleges helyzetben működik, az egyik árambevezető, például a felső árambevezető néha sokkal agresszívabb közegben van, mint a másik vezető. Ennek következtében ezeknél a lámpáknál az egyik árambevezetőhöz használható anyag kiválasztása sokkal korlátozottabb, mint a másik árambevezetőnél. Az árambevezetőként leggyakrabban használt fém, nevezetesen a niobium azzal a hátránnyal rendelkezik, hogy nagyon költséges. Az említett amerikai szabadalmi leirás szerinti lámpában úgynevezett cermetet alkalmaznak árambevezető elemként. A cermet kerámia granulátuma ugyanabból, vagy hasonló anyagból készülhet, mint a lámpa burája. Az eltérő hőtágulási tényezőjű fém a granulátum között diszpergálva van egy adott térfogati arányban. E szerint a szabadalmi leírás szerint a vezető cermeteknél a kerámia granulátumok méreteinek növekedésével a fém térfogati tényezője kisebb lehet. Jóllehet, legalább 4,5 térfogat %-nyi fém kell, hogy jelen legyen annak érdekében, hogy vezető cermetet kapjanak, még nagyméretű granulátum esetén is (400-800 pm). Az említett szabadalmi leírásban ezért kimutatták, hogy a nagyon finom kerámia részecskéket kerülni kell annak érdekében, hogy a fémpor optimálisan legyen kihasználható. Az előbb említett szabadalmi leírás szerint a kerámia granulátum egy egyenletes fémpor-réteggel van bevonva. A cermetben a bevonó rétegek együttesen alkotnak egy különálló folyamatos fázist, ame!y egy háromdimenziós fémhálózat, amelyben a kerámia granulátumok egy nem-folyamatos fázisban vannak diszpergálva. Abban az esetben, ha a kerámia granulátumok kicsik, vagy a kerámia granulátumok között nagyon kisméretű részecskék is jelen vannak, akkor ugyanaz a térfogatnyi kerámia anyaghoz nagyobb mennyiségű fémporra van szükség ahhoz, hogy a kerámia szemcséket egyenletes fémpor-bevonattal lássuk el. Még nagy granulátum használata esetén is (400-800 pm) az említett amerikai szabadalmi leírás szerinti cermet vezetőképessége még mindig nagyon kicsi. Ezeket a nagy granulátumokat tartalmazó cermetnek 4,5 térfogat % wolframporral együtt az ellenállása 6 Ohm.cm. Ilyen cermetet használva árambevezetőként, azt eredményezi, hogy a teljesítmény-veszteség megnő. Ennek a nagyméretű granulátumot tartalmazó cermetnek egy további hátránya, hogy nem alkalmazható olyan árambevezető elemként, amelynek legalább egyik mérete nem túlságosan haladja meg a granulátum átmérőjét. Ha az árambevezetőnek egy vagy két dimenziója kicsi, akkor kisebb méretű granulátumot kell választani, amihez nagyobb térfogatarányú fém használata szükséges. Különösen, ha a fémnek a hőtágulási tényezője nagymértékben eltér a kerámia anyag hőtágulási tényezőjétől, akkor a nagyobb térfogatarányú fém hátrányos. A keletkező feszültségek a lámpa burájának vákuumtömör lezárását ronthatják. A találmány elé célul tűztük ki a bevezetőben körülírt lámpának a kidolgozását, amelynél azonban az árambevezetőként alkalmazott szintereit idomnak a vezetőképessége nagy, még akkor is, ha viszonylag kisméretű granulátumot és kis térfogatarányú fémrészecskéket használunk, valamint amelyiknek nagy mechanikai szilárdsága van. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt nagynyomású gázkisülő lámpánál a találmány szerint úgy értük el, hogy az árambevezető szintereit idomának kerámia granulátumai olyan villamosán vezető masszába vannak beágyazva, amely kerámia anyagnak, valamint a fémnek egymással kapcsolódó hálózataiból áll. A találmány szerinti lámpában az elektródához az áramot egy olyan fém szakaszokból álló hálózat vezeti, amely egy kerámia anyag hálózatával van keresztülszőve. Ezek a kapcsolódó hálózatok együttesen alkotják a szintereit idomnak folyamatosan vezető fázisát. Ez a fázis ezért - ellentétben a fentebb említett amerikai szabadalmi leírás szerinti folyamatos fázisú, szintereit idommal -, amelyben ez a fázis teljes egészében fémből van, inhomogén. Annak a ténynek a következtében, hogy a folyamatos fázis masszája csak egy térfogatnyi hányadot képező fémből van, ez a massza termikus szempontból nagyon jelentős mértékben olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a kerámia anyag, ugyanakkor villamos szempontból fémként viselkedik. Ebben a vezető masszában kialakult üvegek kerámia granulátumokkal vannak kitöltve. Ennek eredményeként a szintereit idomban a fém térfogathányada kicsi, és sokkal kisebb, mint a vezető masszáé. A szintereit idom következéskép-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
