196270. lajstromszámú szabadalom • Nagynyomású higanygőz kisülő lámpa javított áramátvezetővel
196 270 2 1 ' A találmány tárgya nagynyomású higanygőz kisülő lámpa, javított áramátvezetővel, amelynek lapítással vákuumzáróan lezárt kvarcüveg kisülő csöve van, a lapításba egy második fémből lévő bevonattal ellátott fémfólia van beágyazva, a fémfólia a kisülő csövön belül elhelyezett elektródához rögzített belső áram vezetőhöz, valamint egy külső áram vezetőhöz van csatlakoztatva, a kisülő csőnek higany, nemesgáz és fémhalogenid töltete van. Ilyen lámpát ismertet az 1521129 lajsíromszámú GB szabadalmi leírás. Ennél az ismert lámpánál a lapításban egy molibdén fólia van, amelynek wolfram bevonata van. A wolfram bevonatot azért alkalmazták, mert arra gondoltak, hogy a fémhálógedinek képesek behatolni a lapításba, és ott a molibdén fóliát megtámadni, és ezáltal szétroncsolják az adhéziós kötést a kvarcüveg és a molibdén fólia között. Azt javasolták, hogy a fóliára 2 Iun vastagságú wolfram réteget vigyenek fel abból a célból, hogy megakadályozzák vagy mérsékeljék a fólia megtámadását, A wolfram réteget előnyösen tíz vagy több pm vastagságúra készítették, feltéve, hogy a fólia teljes vastagsága nem akadályozza meg egy vákuumzáró lapítás elkészítését. A vizsgálatok során, amelyek a találmány kidolgozásához vezettek, azt találtuk, hogy a molibdén fólia wolframmal történő bevonása nem egy teljesen megbízható megoldás a fémhalogenideket tartalmazó nagynyomású higanygőz lámpák idő előtti meghibásodásának megelőzésére. A találmány elé célul tűztük ki egy fémhalogenidet tartalmazó nagynyomású higanygőz kisülő lámpa kialakítását, amelynél a lapítás gázzárása jobban biztosítható. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt nagynyomású higanygőz kisülő lámpával a találmány szerint értük el, amelynek lényege, hogy a fémfólia egy olyan második fémmel van bevonva, amely a fémfóíia egy olyan második fémmel van bevonva, amely a Ta, Nb, V, Cr, Zr, Ti, Y, La, Se és Hf csoportból kiválasztott egyik fém. Ha ilyen bevonattal ellátott fóliát alkalmazunk, akkor a lámpa élettartamát a lámpa bűráján kialakuló feketedés következtében lecsökkenő fényhatásfok határozza meg. A találmány az alábbiakban kifejtett hipotézisen alapszik. Egy nagynyomású higanygőz kisülő lámpa lapftása közvetlenül annak elkészítése után vákuumzáró a fémfóliának azon teljes hossza mentén, amely a belső áramvezető és a külső áramvezető közötti szakaszon van. A lapításban a két áramvezetö körüli részen kapilláris hézag van. A lámpa burájának töltését alkotó komponensek a belső áramvezető körüli hézagon keresztül tudnak hatolni a lapításban lévő fóliához, és a lámpabűrát környező atmoszféra alkotói be tudnak hatolni a lapításban lévő fóliához a külső áramvezető körüli hézagon keresztül. Mind molibdén fóliák, mind wolfram fóliák használatosak a lapításban fémfóliaként. Mindkét fémnek természetes oxidhártyája van, ami a kvarcüveg és a fólia közötti jó adhéziós kötés előállítása szempontjából nagy fontosságú. Fémhalogenideket tartalmazó nagynyomású higanygőz lámpák tartalmaznak egy vagy több alkálifémet, például nátriumot és lítiumot, ésegy vagy több másik fémet, például indiumot, talliumot, sandiumot, kadmiumot, cinket, ólmot és ónt a periódusos rendszer ÜB, IRA, IIIB és IVB csoportjából. A hipotézis szerint, amelyre a találmány szerinti gondolat épül, a következő reakciók mennek végbe a lapításban: : 2Si02+ Mo02+4NaX l't 2NajSiOj+MoX« (1) MoX<+4In ÍI? Mo+4InX (2) ahol X egy halogén. Ebben az esetben a nátrium egy alkálifémet képvisel. Az indium a másik fémet képviseli, és az X péfdául jód. A (1) egyensúly szigorúan a bal oldalon van, mivel a szabad entalpia változása pozitív (A Gs > 0). A (2) egyensúly azonban szigorúan a jobb oldalon van, mivel AG2 « 0. Mindkét reakció létrejön a lámpában, mivel A G,+AG2 <0. Ellentétben a már fent emlf- ' tett GB szabadalmi leírással, ezeknek a reakcióknak a hatása nem a molidbén fóliának az eróziójában jelentkezik, hanem annak oxidhártyájának csökkenésében, ami a fófía és a kvarcüveg közötti adhézió csökkenéséhez vezet, és ily módon a lámpabura szivárgásához. Ezen túlmenően a reakció eredményeként keletkező nátriumszilikátbó! könnyen krisztobalit alakul ki, a kvarc kristályos alakjának alacsony mechanikai szilárdsága van. A lapításban a krisztobalit kialakulása hajszálrepedésekhez vezethet. Azt találtuk, hogy ez a reakció akkor is fellép — jóllehet, annak káros hatása a gázzárásra jóval lassúbb —, ha a gázkeverékben lévő fém, mint például az indium koncentrációja nagyon alacsony, például, ha fölös mennyiségű halogén van jelen. Ebben az esetben a lámpában az elektródáknál ionkisülés következtében szabad indium képződhet. A találmány Kennt a fémfóliának a kvarcüvegtől egy második fém közbeiktatásával történő elválasztásával a (1) reakció fellépése lehetetlenné válik. A második fém azonban oxidhártyával kell, hogy rendelkezzen annak érdekében, hogy a kvarcüveggel jó adhéziós kötés jöjjön létre. Ezen túlmenően a második fém nem szabad, hogy az (1) reakcióhoz hasonló reakcióba tudjon lépni. A találmány szerint alkalmazott második fémek olyan stabil oxidokkal kell, hogy rendelkezzenek, hogy ezek alkalmazásakor A G,»0 és AGj+AGj > 0. A wolfram nem. elégíti ki ezeket a követelményeket. A második fémmel bevont fémfóliákat nem kell az oxidhártya kialakítása céljából különleges kezelésnek alávetni. Az oxidhártya a lámpa normális gyártási folyamata során is kialakul, amint az kialakul a bevonat nélküli molibdén vagy wolfram fóliáknál is. A nagynyomású higanygőz kisülő lámpáknál alkalmazott néhány fémhalogenid erősen bigroszkópos. Annak érdekében, hogy víz bevitelét elkerüljük, a lámpába fémhalogenid helyett a fémet és higanyhalogenidet viszünk be. A fémhalogenid a lámpa búráján belül alakul ki, magasabb hőmérsékleten. Ekkor azonban gyakorlatilag lehetetlen a fémet és halogént a sztöchiometrikus arányban adagolni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
