194443. lajstromszámú szabadalom • Nagynyomású fém-halogenid kisülési lámpa fényáteresztő kerámia anyagú ívcsővel és eljárás a lámpa előállítására
1 A találmány nagynyomású fém-halogenid kisülési lámpa fényáteresztő kerámia anyagú ívcsővel és eljárás a lámpa előállítására. Ismeretesek fém-halogenid kisülési lámpák, amelyeknek olyan kerámia ívcsövük van, amely villamosán vezető cermet zárótagok tömítésével van hermetikusan lezárva. Az egyik probléma, amellyel egy 150 W, vagy ennél kisebb teljesítményű nagynyomású fém-halogenid lámpa tervezőjének szembe kell néznie, hogy hogyan biztosíthatja a fém-halogenidek, pl. ón-, nátrium-, indium- és tallium-jodid, -klorid és -bromid megfelelő parciális nyomását. Ez általában szükségessé teszi, hogy a lámpát viszonylag magas minimális ívcső hőmérsékletre tervezzék (hidegpont hőmérséklet), amit innál nehezebb elérni, minél kisebbre választják a lámpa tervezett bemeneti teljesítményét. A fém-halogenid lámpák szokásosan olvasztott kvarc burával készülnek. Másrészről a fényáteresztő kerámia anyagból, pl. polikrístályos alumínium-oxidból, zafírból vagy spinéiből készült ívcsövek ellenállnak a magas hőmérsékletnek, a kvarcnál kevésbé reakcióképesek, és könnyen előállíthatok kis méretekkel. Kerámia ívcsövek azt a lehetőséget nyújtják, hogy a lámpák 600 °C fölötti, 700 és 1000 °C közötti hidegponti hőmérséklettel működjenek. Ha a lámpa ilyen magas hőmérsékleten működhetne, lehetővé válnék az ívrés méretének csökkentése, s ezáltal kisebb méretű lámpát lehetne előállítani. Ez egyúttal azt is jelentené, hogy a lámpa feszültségesése S0 és 130 V közé lenne csökkenthető. Így a lámpa a kereskedelmi forgalomban beszerezhető lámpaelőtétte! működtethető lenne, pl. olyan lámpaelőtéttel, amelyet ismert nagynyomású nátriumgőz kisülési lámpához fejlesztettek ki. Ezáltal a kerámia ívcsövű fém-halogenid kisülési lámpák első alkalommal válhatnának alkalmassá széleskörű kereskedelmi forgalomra. Kerámia ívcsövü fém-halogenid lámpák (a továbbiakban kerámia lámpák) kis méretben, mondjuk 20-30 mm teljes hosszal, 10 mm vagy annál kisebb ívréssel történő gyártásának fő problémája a végső tömítés elkészítése az illékony töltet elvesztése nélkül. Ilyen kerámia lámpák tömítési folyamatába beletartozik a kerámia ívcső egyes részeinek magas hőmérsékletre, kb. 1600 °C-ra hevítése, és ilyen kisméretű ívcső esetén a töltet nagyon közel van. További probléma, hogy a fém-halogenidnek ellenálló, MgO-ot, Si02 -ot és Al203-ot tartalmazó tömítő anyagok, pl. olyanok, amilyeneket az 55.049 számú EP szabadalmi leírásban ismertettek, üveges tömítést eredményeznek, amely kb. 700 °C-on lágyul és ezért nem megfelelő 700 és 1000 °C közötti hőmérsékleten történő üzemre méretezett lámpákban való alkalmazásra. A jelen találmány megoldást ad a fényáteresztő kerámia anyagú, ívcsővel ellátott, nagynyomású fém-halogenid kisülési lámpák tökéletesítésére. A találmány egyrészt nagynyomású fém-halogenid kisülési lámpa fényáteresztő kerámia anyagú ívcsővel, amely ívcsőnek villamos vezető cermet zárótagok által tartott kisülési elektródjai vannak, és amely ívcső fém-halogenidet, higanyt és a lámpa indításához nemesgázt tartalmazó töltettel van ellátva. A találmány szerint a lámpa 700 és 1000 °C hőmérsékletek közötti üzeméhez a kisülési elektródok egymástól 10 mmnél kisebb ívrésszel vannak elhelyezve, és legalább az egyik cermet zárótag az ívcső megfelelő végéhez gyorsan formált, magas lágyulási hőmérsékletű kristályos tömítéssel van tömítve. 2 A találmány másrészt eljárás fényáteresztő kerámia anyagú Ívcsővel ellátott nagynyomású fém-halogenid kisülési lámpa előállítására, amelynek során az ívcsőbe fém-halogenidet, higanyt és a lámpa indításához nemesgázt tartalmazó töltetet juttatunk, majd az ívcsövet villamosán vezető cermet zárótag és tömítőanyag alkalmazásával hermetikusan lezárjuk. A találmány szerint a lámpa 700 és 1000 °C hőmérsékletek közötti üzeméhez a lezárás során alkalmazott hőkezeléssel a tömítőanyagból először üveges tömítést alakítunk ki, majd az üveges tömítést magas lágyulási hőmérsékletű kristályos tömítéssé alakítjuk át. Ebben a leírásban gyorsan formált kristályos tömítésen olyan tömítést értünk, amelyik a formálás közben nem melegszik föl túlzottan hosszú időre a meglágyult állapotig, ami lehetővé tenné a töltet kiszivárgását. Nem zárjuk ki azt a lehetőséget, hogy a teljes tömítési eljárás hosszabb időtartamokat is magában foglal, amelyek közben azonban a tömítés nem lágyul meg. A töltet tömítésének az ívcső burkolaton belül a lámpa gyártása közben különféle szakaszai lehetnek, a legfontosabb szakasz azonban a végső tömítési lépés, amely az után következik, hogy a töltetet behelyezték az ívcsőbe. Ha ez a lépés nem eredményes, az illékony töltet részben vagy teljesen elveszhet és ez befolyásolja a lámpa működését, sőt a kiszivárgó töltet anyaga szennyezheti is a tömítés anyagát, mialatt a tömítés formálódik. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítása szerint a zárótag tömítését négy percnél rövidebb idő alatt alakíthatjuk ki, és így a töltet elvesztése elkerülhető. Amint azt az 55.049 számú EP szabadalmi leírásban ismertették, az üveges tömítések hőállóbb tömítéssé alakíthatók, melynek kristályosabb struktúrája van. Ezt a leírás szerint néhány órás járulékos hőkezeléssel lehet elérni 1000 °C-ig terjedő hőmérsékleten. Az összetevőket kb. 30 percen keresztül 700 °C-on nyomás alatt kell tartani, majd további hevítés következik továbbra is nyomás alatt 950 °C-on kb. 1 órán át, vagy tovább. Ezek a hőkezelési időtartamok lényegében összemérhetők az üvegek kristályos állapotúvá alakítására vonatkozó ismert eljárások időtartamaival. Az 1.544.779 számú GB szabadalmi leírásban 5-8 órát említenek, az 1.048.289 számú GB szabadalmi leírásban pedig 1-2 órát. Hangsúlyozzuk, hogy ez a két szabadalmi leírás nem fém-halogenid lámpák tömítésére vonatkozik. A magas üzemi hőmérsékletű kerámia ívcsövű fém-halogenid lámpák gyártására irányuló fejlesztő munkánk során azt tapasztaltuk, hogy az üveges tömítések váratlanul gyorsan átalakíthatók kristályos tömítésekké, és ezzel lehetővé teszik a kristályos tömítések teljes előállítását másfél perc vagy még rövidebb idő alatt. Bár magától értetődő, hogy általános termelési szempontból kívánatos lenne csökkenteni azt a földolgozási időt, amit az említett 55.049 EP szabadalmi leírásban ismertettek, valóban meglepő, hogy ilyen rövid idő alatt előállíthatók a gyorsan formált kristályos tömítések. Még meglepőbb az a felismerés, hogy az ívcsövek törés nélkül kibírják azt a nagymennyiségű hőt, amely a tömítőanyag megolvasztásához szükséges, és amelyet ilyen rövid idő alatt közlünk az ívcsővel. Úgy találtuk, hogy a tömítések azon képessége, hogy üveges állapotból teljesen kristályos állapotúvá alakuljon át, összetételüktől függ. Minden esetben 194.443 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
