182221. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alkálifémvegyületek adalékos fémhalogénlámpák alkálifém veszteségének csökkentésére
3 182221 4 Ugyanilyen réteggel vonható be a kvarctest külső felülete is, belapított állapotban, célszerűen szivattyúzás előtt. Megjegyezzük, hogy a kvarctest belső felületének ilyen bevonását már szabadalmaztatták, de az eljárás gyakorlatilag sem az általa példaként megadott módon, sem az azóta feltalált újabb bevonási módokkal nem realizálható súlyos hátrányok nélkül. A szóbanforgó DE—OS 2 049 731. számú szabadalmi leírás foglalkozik a kisülőcső szilíciumnítrides belső bevonásával. Ez a megoldás eljárásunktól mind célkitűzésében, mind megvalósításában, mind pedig megvalósíthatóságában különbözik. Célkitűzésében azért, mert a kisülési tér kvarcfalának átkristályosodásával, kémiai tönkremenetelével foglalkozik. A szennyezett gáztöltésű, vagy roszszul adalékolt fémhalogénlámpák íve ugyanis beszűkülésre hajlamos. A beszűkült ív könnyen kihajlik, a fal közvetlen közelébe jut és a falat termikusán túlterheli. Ezen kívül az ívcsatornában disszociáló vegyületek rekombinációja nem teljes, egyes disszociációs termékek elérik és megtámadják a falat. Az ismertetett bevonatot ennek megakadályozására szánják. Ez a probléma egyébként nem a NaJ adalékolású lámpák problémája, mert az alkálifém ívszélesítő hatású. A megvalósítás úgy történik, hogy az előre előállított szemcsés szilíciumnitridet szuszpenzió alakjában viszik fel a kisülési cső falára és hőkezeléssel rögzítik. Tisztázatlan, hogy hogyan lesz a bevonat lyukmentes, és tisztázatlan az is, hogy a katódot is tartalmazó kisülőedény bevonásakor hogyan kell a művelet közben a wolframhuzalból és aktív anyagból álló katódot megvédeni. Abban az esetben pedig, ha a bevonást a katód belapítása előtt végzik, a réteg a kisülőcső végein tönkremegy. A fenti szabadalmi leírás gőzfázisú bevonást is említ, mint lehetőséget. E gőzfázisú bevonás, mint az a leírás 30 és 90 órás példájából látható, tömeggyártásban nem járható út, legalábbis úgy, ahogy az említett leírásban olvasható. Az általunk készített bevonat célja ezzel szemben az alkáliveszteség, elsősorban a Na-, esetleg a Li-veszteség csökkentése olyan réteg által, amelyben az alkáli ionok mozgékonysága kicsi. így, amennyiben a réteget a kvarctesten alkalmazzuk, a kvarctesten levő bevonat célszerűen a kisülőcső külső falán van, ami önmagában elhatárolja a fent idézett leírástól. A külső bevonást könnyebb megvalósítani és ott a falhőmérséklet is alacsonyabb. Találmányunk lényege abban foglalható össze, hogy a nagynyomású kisülőlámpa azon alkatrészeit, amelyek a Na veszteséget létrehozó áramkör részei, szigetelés céljából Si-nitrid réteggel vonjuk be. Ez a fotoelektronos és ionemissziós folyamatot egyaránt csökkenti. A kisülőcsövet kívülről, valamint fémszerelvényeit szilíciumnitrid réteggel vonjuk be a félvezetőtechnikában ismert gőzfázisból végzett leválasztási módszerrel. A jólszigetelő szilíciumnitrid bevonat csökkenti a kisülőcső nátriumveszteségét. Találmányunkat az alábbiakban ábra és példák segítségével részletesen ismertetjük. A leírásunkhoz mellékelt 1. ábra egy tipikus, de találmányunk szerinti rétegekkel ellátott nagynyomású fémhalogénlámpa vázlatos rajza, amelyen 1 — a szilíciumnitrid bevonat (szaggatott vonal), 2 prekurzorüveg vagy alumíniumoxid réteg (pontsor), 3 — kisülőedény, 4 — külső bura, 5 — lámpafej, 6 és 7 — tartóhuzalok, 8 — katódkikötő szalag, 9 — bilincs, 10 — felső támasz, 11 — gyújtóellenállás, 12 — getter, 13 — kvarccső (kerámiacső), 14 — bimetall, 15 — hőreflektáló bevonat. Legegyszerűbb lenne a Na-veszteséget egy, csak a kvarc felületére felvitt 1 réteggel meggátolni. Ilyen, önmagában elég vastag réteg azonban még nem ismeretes. Az általunk felvitt szilíciumnitrid réteg ugyan csökkenti a nátriumveszteséget, de önmagában nem elegendő. A kvarctestre repedezési és optikai okokból legfeljebb néhány 100 nm vastag réteget lehet felvinni, ez azonban a kvarctest hőmérsékletén nem éri el a szükséges átütési szilárdságot, ami a típustól függően 300—600 V. Ezért az áramkör egyéb részeit is szigetelni kell. A Si-nitrid szigetelés a fémalkatrészeken (vas, nikkel, molibdén) fémszilicid képződésének veszélyével jár olyan alkatrészek esetében, amelyek magas üzemi hőmérsékleten, kb. 500 °C felett működnek. Ilyenkor a fém és a nitrid közé elválasztóréteget célszerű felvinni. Ez az elválasztóréteg Si ötvözésű nikkelalkatrész esetén egyszerű oxidáció (Si02), de lehet bevonat is, pl. bevonat prekurzorüveggel. Ilyen prekurzorüveg oldatok ismertetése található pl. a 178 517. lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban. Az alkatrészt be lehet tehát mártani az említett prekurzor-üvegoldatba, de szóbajöhet Al203 szuszpenzióba való bemártás is. A fémre, ill. a közbenső rétegre felvitt Si-nitrid réteg valamivel vastagabbra vehető, mint a kvarctesten levő réteg, de mivel nincsenek optikai kikötések, az előállításnál törekedni lehet a nagyobb fajlagos átütési szilárdságra, továbbá a réteg üzemi hőmérséklete is lényegesen alacsonyabb, mint a kvarctesté, így a szükséges átütési szilárdság a közbenső réteg-t-Si-nitrid ' a kvarctesten levő Si-nitrid rendszerrel általában biztosítható. Olyan lámpák esetén, amelyek igen meleg környezetben működnek, illetőleg, amelyek tartószerel vényeinek egyes részei igen magas hőmérsékletűek, szükséges lehet a leginkább igénybevett, a kvarctesttel közvetlenül szembenéző szakasz járulékos védelme. Ilyenkor a tartóra, mely célszerűen már a fent leírt módon be van vonva, a kritikus szakaszon egy további szigetelőcsövet, célszerűen 13 kvarccsövet húzunk, mely kvarccsövet előzőleg ugyancsak 1 szilíciumnitrid réteggel vontunk be kívül-belül. Ebben az esetben nemcsak azt érjük el, hogy az átütési szilárdságot két további Si-nitrid réteggel tudjuk növelni, hanem az átütési szilárdságba a kvarctest is beleszámít, mert a nitridréteg megakadályozza a nátrium behatolását a szigetelőcsőbe, így annak ellenállása és átütési szilárdsága az élettartam folyamán megmarad. Olcsóbb és egyszerűbb csupán a kvarc védőcső bevonásával védekezni a nátrium kivándorlás ellen, és bizonyos esetekben ez majdnem olyan jó eredményt ad, mint a fenti leírás szerinti megoldás, a minden lehetséges felületre kiterjedő védelem. Ez részben a lámpával szemben támasztott követelményektől, részben a belső fémszerelvények konstrukciós elrendezésétől függ. Az általunk kidolgozott eljárásban a nátriumveszteség csökkentésére használt, kémiai gőzfázisú leválasztással (CVD=chemical vapour deposition) előállított bevonatok a félvezetőtechnikában ismeretesek és lámpagyártási alkalmazásukról, valamint a bevonat elkészítési módjáról bővebb ismertetés található a 179 377. lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 69 65 2
