[0001] Die Erfindung geht aus von einer Lampe mit einem Kolben aus hochdieselsäurehaltigem
Glas und Stromzuführungen, die mittels Folien vakuumdicht in den Kolben eingeschmolzen
sind, wobei der SiO₂-Gehalt des hochkieselsäurehaltigen Glases bei mindestens 96 Gew.-%
liegt, und wobei zwischen jeder Folie und dem Kolbenglas eine Zwischenschicht aus
Lotglas vorhanden ist.
[0002] Die Technik der vakuumdichten Einschmelzung von Stromzuführung in den Kolben mittels
Folien wird vornehmlich bei Halogenglühlampen und Metallhalogenidentladungslampen
angewendet. Üblicherweise werden dabei Kolben aus Quarzglas und Folien aus Molybdän
verwendet.
[0003] Die Dichtheit der Einschmelzung zwischen der Molybdänfolie und dem Quarzglas läßt
sich durch eine Zwischenschicht verbessern. Insbesondere ist es bekannt, auf die Molybdänfolie
zum Schutz gegen Oxidation entweder eine dünne Metallschicht, z.B. aus Chrom, aufzudampfen
(US-PS 3 420 944) oder ein Lotglas, z.B. aus Blei-Phosphor-Oxid (GB-PS 1 485 378),
aufzutragen. Aus der FR-PS 961 730 ist außerdem bekannt, die großen Unterschiede im
thermischen Ausdehnungskoeffizienten (A.K. ) zwischen Molybdän (A.K. 50 · 10⁻⁷ K⁻¹)
und Quarzglas (A.K. 7 · 10⁻⁷ K⁻¹) durch eine oder mehrere Zwischenschichten von Gläsern
mit hohem Boroxidgehalt, deren Ausdehnungskoeffizienten zwischen diesen beiden Extremwerten
liegen, zu mildern.
[0004] Das Aufdampfen dünner Metallschichten ist jedoch mit hohen Kosten für Material und
Realisierung des technischen Ablaufs verbunden, während das BleiPhosphor-Oxid-Glas
für hohe Temperaturen ungeeignet ist. Ebenso sind auch die bezüglich des Ausdehnungskoeffizienten
angepaßten Zwischengläser für hohe Temperaturen ungeeignet, darüber hinaus ist das
Anbringen mehrerer Zwischenschichten sehr aufwendig.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Lampe mit einem Kolben aus hochkieselsäurehaltigem
Glas und Stromzuführungen, die mittels Folien vakuumdicht in den Kolben eingeschmolzen
werden, und wobei zwischen jeder Folie und dem Kolbenglas eine Zwischenschicht aus
Lotglas vorhanden ist, die Dichtheit der Einschmelzung zu verbessern.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelößt, daß das Lotglas folgende Hauptbestandteile
aufweist
SiO₂ 60 - 70 Gew.-%
Al₂O₃ 3 - 20 Gew.-%
K₂O 12 - 18 Gew.-%
und, abgesehen von geringen Verunreinigungen, frei von Na₂O ist.
[0007] Die erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Zwischenschicht der Belastung durch
Temperatur und chemische Einflüsse, wie sie bei Halogenlampen hoher Leistung auftreten,
standhält und somit die Lebens dauer dieser Lampen verlängert wird. Das erfindungsgemäße
Lotglas verhindert dabei nicht nur die Oxidation der Folien, sondern verbessert auch
das Benetzungsvermögen und die Benetzungsgeschwindigkeit des Systems Quarzglas/Molybdän.
Infolge des dadurch stark verbesserten Haftvermögens ist die fehlende Anpassung des
thermischen Ausdehnungskoeffizienten bedeutungslos. Das Auftragen des Glaslots erfordert
dabei keinerlei zusätzliche Vorbehandlung der Folie.
[0008] In einer bevorzugten Ausführung enthält das Lotglas folgende Hauptkomponenten
SiO₂ 66 Gew.-%
Al₂O₃ 18 Gew.-%
K₂O 15 Gew.-%
In dieser bevorzugten Ausführung läßt sich das Lotglas direkt aus Kalifeldspat kostengünstig
gewinnen.
[0009] Besonders vorteilhaft wird das Lotglas in einer Menge von 5-10 mg/cm² auf die Folie
aufgetragen. Eine geringere Menge könnte die vollständige Benetzung einer größeren
zusammenhängenden Fläche auf der Folie nicht garantieren, eine größere Menge würde
infolge der zunehmenden Schichtdicke die Dichtheit der Einschmelzung gefährden.
[0010] Die Erfindung soll im folgenden näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt eine einseitig gequetschte Halogenglühlampe entsprechend der Erfindung.
Figur 2 zeigt eine zweiseitig gequetschte Metallhalogenidentladungslampe entsprechend
der Erfindung.
[0011] In Figure 1 ist eine einseitig gequetschte Halogenglühlampe 1 hoher Leistung gezeigt.
Im Kolben 2 aus Quarzglas ist die Wendel 3 an den zwei inneren Stromzuführungen 4
bzw. 5 befestigt. Die inneren Stromzuführungen 4 bzw. 5 sind über Molybdänfolien
6 bzw. 7 mit den äußeren Stromzuführungen 8 bzw. 9 verbunden. Die Wendel 3 ist aus
Wolfram, die Stromzuführungen 4, 5, 8, 9 sind aus Molybdän hergestellt. Um im Bereich
der Quetschung bei Betriebstemperaturen von mehr als 400 °C die Vakuumdichtheit zu
gewährleisten, ist jeweils ein breiter Querstreifen in der Mitte der Folien 6, 7 mit
einer ca. 20 µm dicken Schicht 10, 11 eines Lotglases gemäß der Erfindung versehen.
Die Endbereiche der Folien 6, 7, in denen die Stromzuführungsdrähte 4, 5, 8, 9 enden,
bleiben dabei von der Beschichtung ausgespart. Um die Sicherheit beim Betrieb zu erhöhen,
kann der Kolben 2 von einem Außenkolben umgeben sein.
[0012] Ein Ausführungsbeispiel einer zweiseitig gequetschten Metallhalogenidentladungslampe
12 zeigt Fig. 2. Im Quarzglaskolben 13 sind zwei Elektroden 14, 15 an inneren Stromzuführungen
16, 17 befestigt, die mittels der Folien 18, 19 in die beiden Enden des Kolbens 13
eingeschmolzen sind. Die leitende Verbindung von den Folien 18, 19 nach außen erfolgt
über die zwei äußeren Stromzuführungen 20, 21. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel
ist auch hier die Dichtheit der Einschmelzung durch eine in der Mitte der Folien 18,
19 jeweils als Querstreifen angebrachte Schicht 22, 23 eines erfindungsgemäßen Lotglases
gewährleistet.
[0013] Für die Herstellung der Schicht 10, 11; 22, 23 wird zunächst aus dem Lotglas und
einem organischen Trägermaterial eine Suspension gebildet, die auf die bereits mit
den Stromzuführungsdrähten 4, 5, 8, 9; 16, 17, 20, 21 bestückten Folien 6, 7; 18,
19 in neutraler Atmosphäre (N₂) aufgetragen wird. Während einer Trocknungszeit von
ca. 1-2 Minuten verdampft das Suspensionsmittel, der Kolben 2; 13 und die Gestelle
werden wie üblich auf ca. 2000 °C erhitzt und dann gequetscht. Während des Quetschvorgangs
muß dabei das Lotglas schmelzflüssig auf der Folienoberfläche vorliegen, ohne jedoch
von der Folie abzufließen. Die Viskosität des Lotglases darf daher weder zu niedrig,
noch zu hoch sein.
[0014] Diese Bedingung wird insbesondere von zwei Lotgläsern erfüllt, die folgende Zusammensetzung
(Angaben in Gew.-%) aufweisen.
Lotglas 1 besteht aus 15 % K₂O, 18 % Al₂O₃, Rest SiO₂.
Lotglas 2 besteht aus 16,1 % K₂O, 3,5 % Al₂O₃,
64,7 % SiO₂; darüber hinaus enthält es kompatible Komponenten, insbesondere Erdalkalioxide.
[0015] Lotglas 2 besitzt im Vergleich zu Lotglas 1 einen etwas niedrigeren Schmelzpunkt.
Der Ausdehnungskoeffizient beider Lotgläser beträgt etwa 80 · 10⁻⁷ K⁻¹.
[0016] Die durch das Lotglas verbesserte Haftwirkung zwischen Molybdänfolie und Quarzglas
läßt sich durch Messung des Benetzungswinkels eines Quarzglastropfens auf einer Molybdänfolie
demonstrieren. Ohne die erfindungsgemäße Zwischenschicht aus Lotglas wurde - unabhängig
von der Quarzglassorte und einer etwaigen Dotierung - ein Benetzungswinkel von ca.
100° gemessen. Das Auftragen der Zwischenschicht führt zu einer erheblichen Verbesserung
der Benetzungseigenschaften; der Benetzungswinkel wurde durch beide Lotgläser auf
etwa 45° reduziert.
1. Lampe (1; 12) mit einem Kolben (2; 13) aus hochkieselsäurehaltigem Glas und Stromzuführungen
(4, 5, 8, 9; 16, 17, 20, 21) die mittels Folien (6, 7; 18, 19) vakuumdicht in den
Kolben (2; 13) eingeschmolzen sind, wobei der SiO₂-Gehalt des hochkieselsäurehaltigen
Glases bei mindestens 96 Gew.-% liegt, und wobei zwischen jeder Folie (6, 7; 18, 19)
und dem Kolbenglas eine Zwischenschicht (10, 11; 22, 23) aus Lotglas vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lotglas folgende, in Gewichtsprozent angegebene Hauptbestandteile
aufweist:
SiO₂ 60-70 %, Al₂O₃ 3-20 %, K₂O 12-18%
und, abgesehen von geringen Verunreinigungen, frei von Na₂O ist.
2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lotglas folgende Hauptkomponenten
enthält:
SiO₂ 66 %, Al₂O₃ 18 %, K₂O 15 %.
3. Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Lotglas in einer Menge von 5-10 mg/cm² auf die Folie (6, 7; 18, 19) aufgetragen ist.