182834. lajstromszámú szabadalom • Elektromos árambevezető, különösen nagynyomású gázkisüléses fényforrások kisülőfényéhez
1 182 834 2 A találmány tárgya elektromos árambevezető, különösen nagynyomású gázkisüléses fényforrások kisülőedényéhez, mely árambevezető célszerűen alumíniumoxid anyagú kerámián keresztül vezet át és ahhoz hőtágulási együtthatóban illeszkedő kötőanyag, célszerűen üvegzománc köti hermetikusan. Műszakilag fontos, de nehezen megoldható feladat elektromos áram átvezetése tiszta alumíniumoxidból készült tárgyon keresztül olymódon, hogy az árambevezető vákuumtömör zárást biztosítson és egyúttal magas hőmérsékleten is üzemeltethető legyen. Ez a kérdés különösen nagy jelentőségűvé vált, amióta olyan nagynyomású gázkisüléses fényforrások váltak ismertté, amelyek igen kedvező fénytechnikai sajátságokkal rendelkeznek (elsősorban a fényhasznosítás tekintetében), de amelyek kisülőedényükben olyan agresszív tulajdonságú töltettel üzemelnek, hogy a - szükségképpen fényáteresztő — kisülőedény anyagaként a gyakorlatban egyedül az alumíniumoxid vált be. Az ilyen gázkisüléses fényforrások legjellegzetesebb képviselője a nagynyomásé nátriumlámpa. Az ilyen árambevezetők megvalósításánál a nehézséget az okozza, hogy az előállítás és az üzemelés során az árambevezető és a kerámia hőmérséklete a környezeti hőmérséklet mintegy 1400 1500 °C közötti értéket vesz fel és ilyen körülmények között az árambevezető fém anyaga és a kerámia hőtágulási együtthatói közötti különbség termikus feszültségekhez, ill. ezek következtében repedésekhez vezetnek, ami óhatatlanul a kisülőedény és ezzel az egész lámpa tönkremenetelét eredményezi. Az eddig ismert legtöbb ilyen árambevezető megoldásnál azt a körülményt használják ki, hogy a nióbiumnak tág hőmérsékleti határok között közel azonos a hőtágulási együtthatója az ahtmíniuntoxidéval. Ezekben a konstrukciókban tehát az árambevezető anyaga niobium, amelyet valamilyen alkalmas, az alumíniumoxidéval azonos hőtágulási együtthatójú üvegzománccal forrasztanak hozzá az alumíniutnoxidhoz Ez a megoldás különböző változatokban igen elterjedt, de több hátránnyal is rendelkezik. Ezek közül a legfontosabb a niobium magas ára. Egy másik hátrány, hogy a niobium igen kényes anyag, amelyet már csekély mennyiségű szennyezés is rideggé és törékennyé tehet. A nióbium további hátránya, hogy több gázra vonatkozóan is meglehetősen magas a permeabilitása és ennek következtében a kisülőedényen belüli és azon kívüli gáztér közötti kölcsönhatások hátrányosan befolyásolhatják a lámpa stabilitását cs élettartamát. Ennek részbeni kiküszöbölésére a 3485343 lajstromszámú USA szabadalmi leírás a csőalakú nióbium árambevezetőben ittrium-getter elhelyezését közli, de ez a módszer amellett, hogy nem minden gázra hatásos (hidrogénre pl. nem), még tovább növeli az amúgyis magas költségeket. Több kísérlet ismeretes olyan árambevezető kialakítására, amely lehetővé teszi a nióbium mellőzését. Ezek közül elsőnek a 159714 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban szereplő konstrukciót említjük, amelynél a kisülőedény falát képező alumíniumoxid cső végébe egy ugyancsak alumíniumoxidból készült olyan dugót forrasztanak be, amelynek felületét előzőleg fémbevonattal láttak el. A fémbevonal rétegvastagsága és az. a körülmény, hogy mindkét oldalán azonos hőtágulású anyag helyezkedik el, lehetővé teszi a követelményeknek megfelelő árambevezető kialakítását. Ez a konstrukció a gyakorlatban is jól bevált; hátrányaként említhető, hogy egyrészt a fémbevonatos kerámia-dugó előállítása meglehetősen munkaigényes, másrészt az árarnbevezetőhöz a kisülőedényen belül, ill. kívül történő elektromos csatlakozás további konstrukciós problémákat vet fel. A 3659138 lajstromszámú USA szabadalmi leírás szerint 0,5 mm-ig terjedő átmérőjű molibdén-huzal megfelelő kiképzésű alumíniumoxid kerámiába közvetlenül beforrasz.tható. ha a be forrasztáshoz alkalmazott üvegzománc és a molihdén között az úti. nedvesítési szög maximálisan 30 fok. Ez utóbbi követelmény ugyan a gyakorlatban úgyszólván minden üvegzománccal kielégíthető, de kísérleteink során a szabadalom eredményeit nem sikerült reprodukálni; minden esetben repedés képződött. A DE-OS 2032277 lajstromszámú NSZK leírás az ún. á'menő üveges fém-üveg kötések (,,graded seal") analógiájára több réteg üvegzománc alkalmazását javasolja, a Helyeknek a molibdén- vagy volfrám-huzalból álló árambevezetőből kifele haladó irányban fokozatosan nő a hőtágulási együtthatójuk. Ez elméletileg helyes konstrukció, gyakorlati megvalósítása azonban meglehetősen körülményes. A 3848151 lajstromszámú USA szabadalom alapgondolata a 159714 lajstromszámú magyar szabadaloméhoz hasonló, de a kerámia-dugó és a kerámia-cső közé nem dugón levő fémréteget, hanem vékony molibdén-fóliákat alkaimaz, ami még fokozottabban munkaigényes és bonyolult eljárás. Végül megemlítjük a 4001625 lajstromszámú USA szabadalmi leírást, amely árambevezetőként - a rugalmas deformáció elősegítésére - molibdén-csövet említ, amelyet a körülvevő alumíniumoxid csőtől olyan összeszinterelt cermet-alkalrész. választ el. amelynek hőtágulási együtthatója a molibdéné és az. alumíniumoxidé közé esik. A cermet-anyagok közismerten bonyolult, munkaigényes és nehezen reprodukálható előállításán kívül érnék a konstrukciónak még az is hátránya, hogy valószínűleg a cermet és a kisülőedény-töltőanyag közötti kémiai reakció következtében - az iíymódon készült árambevezetőjű kisülőedények igen korlátozott élettartaműak. Találmányunk célja olyan árambevezető kialakítás biztosítása, mely az eddig ismert és a fentiekben tárgyalt megoldások hátrányaitól mentes, valamint olyan nagynyomású gázkisüléses fényforrás megvalósítása, melynek ki áilőedénye ilyen tulajdonságú árambevezetőkkel rendelkezik. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy a terni kus feszültségek, amelyek abból adódnak, hogy egyrészt az árambevezető fém anyagának, másrészt a kerám ának és a kötőanyagnak a hőtágulási együtthatója között különbség van. tetszés szerinti kis értékre csökkenthetők, ha a fém árambevezető átmérője elegendően kicsi. Találmányunk szerint a kitűzött célt e körülmény felhasználásával olymódon érjük el, hogy tömör fém árambevezető helyett relatíve kis átmérőjű fémszálak kötegét alkalmazzuk. Kezelhetőségi okokból célszerű, ha a találmányt olymódon kivitelezzük, hogy a fémszálakból sodratot vagy fo latot készítünk. Lehetséges, sőt esetenként célszerű ilyen sodratokból va;^>' fonatokból készült másodlagos sodratok vagy fonatok alkalmazása is. Kísérleteink szerint megbízható árambevezető kialakításának az a feltétele, hogy a kötegben résztvevő elemi 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 o
