專(zhuān)利名稱(chēng)：連接系統(tǒng)、連接系統(tǒng)的制造方法和發(fā)光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少兩個(gè)組件的連接系統(tǒng)，其中至少一個(gè)組件由玻璃或玻璃陶瓷構(gòu)成，其通過(guò)權(quán)利要求1和2中的前述部分的特征來(lái)詳細(xì)地說(shuō)明；此外，還涉及制造連接系統(tǒng)的方法和由根據(jù)本發(fā)明的連接系統(tǒng)構(gòu)成的發(fā)光體。
背景技術(shù)：
發(fā)光體包括管殼部件，優(yōu)選的不同實(shí)施例中的玻璃管殼部件能夠出現(xiàn)在多種應(yīng)用領(lǐng)域或多種類(lèi)型的燈中，例如在普通照明、汽車(chē)照明的領(lǐng)域或者熱輻射器中，如鹵素?zé)?、白熾燈或者高壓放電燈或低壓放電燈。也能夠特別使用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光體，用于減小相關(guān)于所謂“backlighting”的純平顯示器的背景照明。根據(jù)本發(fā)明的管殼部件同樣也特別適用于金屬鹵素高壓放電燈。在常規(guī)的照明光源中，如白熾燈、鹵素?zé)艉蜌怏w放電燈中，透明的管殼優(yōu)選地由插入的圓柱形體或緊湊的球狀形狀的玻璃或半透明陶瓷構(gòu)成，其基本上具有如下所描述的兩個(gè)不同的目的。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，燈或應(yīng)用被定義為，在燈或應(yīng)用中，管殼部件首先是用于包裹發(fā)出光線(xiàn)的單元(例如燈絲)，和/或用于作為保護(hù)氣體或放電氣體的不透氣密封體。在該申請(qǐng)的范圍內(nèi)，該應(yīng)用表示為A類(lèi)應(yīng)用。在這個(gè)方面，特別是“白熾燈”或“鹵素光源”類(lèi)型的燈，在其之中發(fā)生電流流通并由此強(qiáng)烈變熱的鎢絲發(fā)出光線(xiàn)，例如白熾燈或鹵素光源。為了提高壽命以及提升光線(xiàn)輸出，在此類(lèi)的燈中，管殼填充了惰性氣體(氪氣、氬氣或氙氣)。以鹵素?zé)魜?lái)說(shuō)，填充氣體為鹵化物，該鹵化物與由燈絲蒸發(fā)的鎢在管殼內(nèi)部空間的較冷區(qū)域中結(jié)合，并且又在熱的鎢絲上分解，其中分離的鎢正好在燈絲最熱的、也是最細(xì)的位置“愈合”，也就起到了延長(zhǎng)壽命的作用。該現(xiàn)象稱(chēng)為鹵素循環(huán)。鹵素添加物也充分有效地阻止了由金屬反射鏡產(chǎn)生的管殼黑色區(qū)以及由其造成的光通量的降低，因?yàn)殒u鹵素混合物的形成阻止了管殼內(nèi)側(cè)上的金屬鎢的冷凝。因此，在鹵素白熾燈中，管殼的大小能夠急劇縮小并且提高填充氣體壓力，另一方面，氪氣和氙氣能夠經(jīng)濟(jì)地作為填充氣體使用。
在A(yíng)類(lèi)應(yīng)用的可選設(shè)計(jì)方案中，玻璃管殼構(gòu)成氣體放電的反應(yīng)空間。玻璃管殼能夠額外地起到光轉(zhuǎn)換層的載體的作用。例如，這類(lèi)燈是低壓熒光燈以及高壓氣體放電燈。在兩種情況里，引入的液態(tài)或氣態(tài)的物質(zhì)(常常是汞(Hg)和/或氙(Xe)和/或氖(Ne))通過(guò)在管殼中突出的兩個(gè)電極之間的電弧放電來(lái)激發(fā)出大多數(shù)在紫外線(xiàn)區(qū)域中的光線(xiàn)而活躍。對(duì)于低壓燈，例如在背光燈中，離散的紫外線(xiàn)通過(guò)熒光層被部分地轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的。在中壓和高壓放電燈中，放電氣體設(shè)置為100bar或更高的高壓。通過(guò)沖擊效應(yīng)以及分子(例如Hg)的形成，離散的光線(xiàn)退變?yōu)樵摻Y(jié)果的發(fā)射譜帶，即發(fā)出準(zhǔn)白光。此外，可光學(xué)激活的物質(zhì)，例如稀土鹵化物，特別是鏑鹵化物，或者堿鹵化物“補(bǔ)足”了某些缺乏的頻譜部分并且提高了色彩的真實(shí)性。壓力下放射出的光線(xiàn)的白色效果的依賴(lài)性由Derra等人在“超高功率燈用于投影電視的超高亮度光源”，Phys.Bl.54(1998)Nr.9817-820中說(shuō)明。該出版物的公開(kāi)內(nèi)容完全涵蓋地收錄到本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容中。
在B類(lèi)的應(yīng)用中，玻璃管殼作為第二包裹，例如用于實(shí)際的光發(fā)射單元的熱隔離和/或用于破裂保護(hù)/爆炸保護(hù)，或者用于保護(hù)材料以及燈操作人員免受有害射線(xiàn)，尤其是免受紫外線(xiàn)射線(xiàn)的輻射。
B類(lèi)應(yīng)用涉及到例如高壓放電燈。高壓放電燈的燒嘴由硅玻璃或半透明的陶瓷(例如AI2O3、YAG-陶瓷)制成，能實(shí)現(xiàn)在高的工作溫度(直至1000℃或以上)中工作。工作溫度越高，色彩重現(xiàn)指數(shù)和效率也越高，并且燈與燈的發(fā)光質(zhì)量的區(qū)別也就越輕微。
為了放電容器的熱隔離，第二玻璃包裹管殼罩住實(shí)際的反應(yīng)體，其中在其間的空間通?；蛘呋旧媳怀榭铡４送?，包裹管殼具備有阻擋紫外線(xiàn)的成分。
基于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于A(yíng)類(lèi)和B類(lèi)玻璃的應(yīng)用，產(chǎn)生對(duì)使用的管殼玻璃的不同要求。
A類(lèi)應(yīng)用要求熱穩(wěn)定材料，例如玻璃，該玻璃在空間上接近于鎢絲的負(fù)荷下，或者在壓力下的高工作溫度的負(fù)荷時(shí)，尤其是在高強(qiáng)度放電(High intensity discharge)產(chǎn)生的高壓下不會(huì)變形。此外，玻璃管殼在鹵素?zé)糁刑幱?至30bar之間的內(nèi)部壓力下，或者在高強(qiáng)度放電燈中處于大約到100bar或更高的內(nèi)部壓力下。此外，管殼的化學(xué)性必須是非常惰性的，也就是說(shuō)，其不能與填充材料起反應(yīng)。這意味著，即不允許管殼材料中的成分分離到周?chē)h(huán)境中，尤其不能是堿、氫氧根或水。此外，當(dāng)透明的材料能夠與進(jìn)料金屬持續(xù)地、不透氣地密封熔合時(shí)，這是更有利的。特別是管殼材料應(yīng)該能夠與鎢或鉬金屬、或者鐵鎳鈷合金(例如科瓦鐵鎳鈷合金(Kovar)、合金42(Alloy42))熔合。另外，這種形式的熔合的性能相對(duì)于溫度變化循環(huán)也是穩(wěn)定的。
冷光燈類(lèi)型、例如低壓燈在性能的范圍中相對(duì)地來(lái)說(shuō)承受低的溫度。如果這種類(lèi)型的低壓燈作為“背光”燈來(lái)使用，則產(chǎn)生對(duì)阻擋紫外線(xiàn)的特別的要求。
“背光”燈是低壓放電燈，其能夠被小型化，以在TFT(“薄膜晶體管”)顯示器中作為背景照明使用，例如在熒光屏、監(jiān)視器、電視機(jī)中。為此，目前使用硅酸鹽基的多組分玻璃。在作為“背光”燈的應(yīng)用中，通過(guò)燈的玻璃本身實(shí)現(xiàn)紫外線(xiàn)的屏蔽需要較高的要求，因?yàn)槠渌M件，特別是那些由塑料構(gòu)成的組件，純平顯示器中在紫外射線(xiàn)的影響下急速地老化和退化。
在B類(lèi)應(yīng)用中，對(duì)溫度可負(fù)荷性和化學(xué)的成分/耐久性的要求普遍地要低于A(yíng)類(lèi)應(yīng)用。因此，例如在高強(qiáng)度放電燈上，取決于管殼到燒嘴的熱點(diǎn)的距離，規(guī)定了外部管殼溫度為300℃-700℃。相應(yīng)地，燈芯范圍明顯地冷于直接接近于燒嘴的管殼空間。取決于燒嘴的功率輸出，并且在管殼內(nèi)壁與熱點(diǎn)有極小的間距時(shí)，壁溫度也完全能夠到達(dá)800℃或者更高。如上所述，該管殼應(yīng)該具有高效的紫外線(xiàn)阻擋效果，特別是在“背光”的應(yīng)用中。
在現(xiàn)有技術(shù)的A類(lèi)應(yīng)用中，用于白熾燈的軟玻璃、用于汽車(chē)鹵素?zé)舻臒o(wú)堿硬玻璃或者用于普通照明或攝影照明的鹵素?zé)艋蚋邚?qiáng)度放電燈的硅玻璃作為玻璃管殼的材料使用。就此而言涉及到的內(nèi)容，參考Heinz G.PfaenderSCHOTT玻璃百科全書(shū)-mvg出版社(122-128頁(yè))或?qū)＠鸇E 197 47 355 C1、DE 197 58 481 C1、DE 19747 354 C1，其公開(kāi)內(nèi)容完全涵蓋地收錄到本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容中。
對(duì)于大功率放電燈，現(xiàn)有技術(shù)中也發(fā)現(xiàn)可使用半透明的氧化鋁來(lái)替換硅玻璃，氧化鋁能承受1100℃或更高的溫度。涉及的大功率放電燈例如參考EP 748 780 B1或Krell等人的具有高硬度及密度的透明金剛砂(J.Am.Ceram.Soc.86(4)546-553(2003))，其內(nèi)容完全涵蓋地收錄到本申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容中。
在冷的低壓燈中，相對(duì)來(lái)說(shuō)軟玻璃、例如硼硅酸鹽玻璃同樣能夠作為玻璃管殼材料來(lái)使用。
對(duì)于B類(lèi)應(yīng)用的玻璃管殼材料，現(xiàn)在絕大多數(shù)使用硅玻璃或例如Suprax型的多組分玻璃(例如SCHOTT型8655或SCHOTT GLASMainz公司的DURAN玻璃)。
例如在GB 1,139,622中描述了玻璃陶瓷在燈結(jié)構(gòu)中特殊的應(yīng)用。這里描述了一種復(fù)合燈，其由玻璃陶瓷部分及硅玻璃窗口組成。這些部分通過(guò)含銅的焊接玻璃連接。在GB 1,139,622中沒(méi)有說(shuō)明綠玻璃管殼或綠玻璃體的制造以及其后期處理。該應(yīng)用被限制于紫外和紅外照明。
在一些由現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的燈類(lèi)型中，例如鹵素?zé)艋蚋邚?qiáng)度放電燈，其內(nèi)部或外部的燈管殼由硅玻璃構(gòu)成。燈芯從外到內(nèi)來(lái)由鎢絲或鉬絲實(shí)現(xiàn)，該鉬絲焊接到厚度小于100μm的鉬片上，以及焊接到用于鎢絲的另一個(gè)焊接點(diǎn)上，該焊接點(diǎn)通入到燈的內(nèi)部，例如用于鎢絲或鎢放電電極。
這是為人們所熟知的，即圓柱形的高強(qiáng)度放電燈通過(guò)外部管殼與接觸線(xiàn)的熔合來(lái)制成。此外，此類(lèi)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于所需的熔化區(qū)的大小。為了提高利用高強(qiáng)度放電燈作為光源的發(fā)光體的緊湊度和/或設(shè)計(jì)自由度，在包含有燈芯絲的基盤(pán)上通過(guò)焊環(huán)來(lái)連接，用于縮小外部管殼的熔化區(qū)。這種設(shè)計(jì)在出版物WO2004/077490 A1中預(yù)先公開(kāi)。由玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷構(gòu)成的盤(pán)形的基盤(pán)，通過(guò)焊環(huán)與空心體型的管殼共同連接，該管殼由石英玻璃、軟玻璃或硬玻璃構(gòu)成。連接區(qū)域通過(guò)在外部管殼上的指向基盤(pán)的前端以及其寬度來(lái)表征，并且因此環(huán)形地走向。反射鏡的連接面同樣是環(huán)形的，該反射鏡(替代管殼)能夠應(yīng)用于反射燈(替代管殼燈)的制造。
由現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的用于照明裝置的實(shí)施例，不僅表現(xiàn)出高的制造技術(shù)的費(fèi)用的特征，而且表現(xiàn)出高的能源消耗的特征和/或具有較大的結(jié)構(gòu)尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。特別是提出一種方法，通過(guò)該方法能夠制造照明裝置，該照明裝置具有高的緊湊性的特征。特別是工藝運(yùn)用如此實(shí)現(xiàn)，即構(gòu)成燈或燈管殼的組件很大程度氣密地相互連接。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求1、38和41的特征部分來(lái)表明特征。有利的設(shè)計(jì)方案將在從屬權(quán)利要求中提出。
根據(jù)本發(fā)明，在兩個(gè)互相需要連接的組件之間連接，其中至少一個(gè)組件至少部分地、優(yōu)選地完全由玻璃或玻璃陶瓷構(gòu)成，也就是說(shuō)，由一種玻璃基的材料構(gòu)成，其基本上可通過(guò)接下來(lái)描述的可能的方法來(lái)獨(dú)立產(chǎn)生1)通過(guò)應(yīng)用無(wú)機(jī)的玻璃基焊接材料的材料連接，或者2)通過(guò)至少在高溫范圍中使用的拉伸應(yīng)力狀態(tài)和/或壓力應(yīng)力狀態(tài)下的無(wú)需焊接材料封閉機(jī)構(gòu)根據(jù)特別有利的實(shí)施例，兩個(gè)可能的方法相互進(jìn)行組合，其中在這種情況下使用到焊接材料。
高溫范圍理解為大于室溫區(qū)域中的溫度，也就是說(shuō)大約大于50℃直至燈的工作溫度。在高強(qiáng)度放電燈的情況下，其工作溫度最大約為800℃。低溫范圍通過(guò)小于等于室溫的溫度來(lái)表征。
第一解決方法通過(guò)無(wú)機(jī)的玻璃基焊接材料來(lái)表征。常規(guī)的Pb-硼酸鹽復(fù)合玻璃能夠利用相應(yīng)的可膨脹縮小的惰性填充劑作為焊接材料應(yīng)用?？膳蛎涍m配的無(wú)鉛Bi-Zn硼酸鹽復(fù)合玻璃也能夠應(yīng)用。
各個(gè)相互要連接的組件的連接通過(guò)材料連接實(shí)現(xiàn)，其中兩個(gè)組件中的至少一個(gè)至少部分地、優(yōu)選地全部由玻璃或玻璃陶瓷或者玻璃基材料構(gòu)成。該材料連接的特征在于，即其是氣密的，并且直到溫度≥350℃、優(yōu)選地是T≥450℃時(shí)，其也是溫度穩(wěn)定的、優(yōu)選是溫度變化穩(wěn)定的。
焊接過(guò)程通過(guò)需焊接組件的連接利用焊接材料和需焊接組件之間的擴(kuò)散過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用的焊接材料的熔化溫度低于焊接組件的熔化溫度，優(yōu)選地是在200℃到700℃的區(qū)域間。管殼/反射鏡在Fe-Ni合金(KOVAR，ALLOY42)上的焊接中，溫度不應(yīng)該高于600℃，理想地不應(yīng)該高于500℃。
焊接過(guò)程可以通過(guò)下列描述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)a)加熱，例如通過(guò)熱輻射器b)通過(guò)短波紅外線(xiàn)(kIR)c)通過(guò)激光熔化d)通過(guò)高頻加熱根據(jù)b)的實(shí)施例包括以光學(xué)的方法的熔化。光學(xué)加熱部件具有的優(yōu)點(diǎn)是，即以非常短的時(shí)間和局部的玻璃料滴來(lái)熔化，其中加熱處理不是通過(guò)表面加熱和材料自身的熱傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是其直接在內(nèi)部中加熱。由此，特別是在較粗的探針上，避免了玻璃料滴中的熱感應(yīng)應(yīng)力。
現(xiàn)有技術(shù)所采用的短波紅外線(xiàn)在一系列出版物中都有描述。DE199 38 807描述了由短波紅外線(xiàn)輻射的、由玻璃料滴構(gòu)成的玻璃部件的成形，然而優(yōu)選地描述了平面玻璃板。DE 199 38 808、DE 19938 811以及DE 101 18 260描述了用于加熱半透明的玻璃陶瓷-原始玻璃的短波紅外線(xiàn)輻射，然而沒(méi)有涉及到焊接材料和連接組件之間的連接。
原始狀態(tài)的焊接材料的形狀優(yōu)選地對(duì)應(yīng)于連接區(qū)域中的相互連接的組件的形狀，特別是符合于連接面的形狀。因此，根據(jù)在原始狀態(tài)的焊接材料的實(shí)施例能夠得到局部的受限制的焊接區(qū)以及熔化區(qū)域。
根據(jù)特別有利的實(shí)施例，材料連接借助于組件的焊接形成燈管殼。該燈管殼包含空心體形式的第一組件和盤(pán)狀部件形式的第二組件。空心體至少一側(cè)是打開(kāi)的。開(kāi)口借助于盤(pán)狀部件來(lái)封閉。盤(pán)狀部件利用焊接材料與空心體連接，其中連接應(yīng)該是氣密的。盤(pán)狀部件可以是用于燈芯、特別是金屬燈芯的支承體。空心體在其設(shè)有開(kāi)口的一側(cè)具有包圍其開(kāi)口的平面，該平面通過(guò)材料連接在焊接材料的中間焊接的下面連接到的另一個(gè)組件上。待加工狀態(tài)的焊接材料為環(huán)形。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案依照第二解決方法，連接的實(shí)施例通過(guò)無(wú)需焊接材料的封閉機(jī)構(gòu)表征，優(yōu)選地通過(guò)彼此接觸的組件之間的拉伸應(yīng)力狀態(tài)和/或壓縮應(yīng)力狀態(tài)來(lái)表征。該應(yīng)力通過(guò)選擇各個(gè)相互要連接的組件的膨脹系數(shù)、其幾何形狀和尺寸以及彼此在連接區(qū)域中的相對(duì)位置來(lái)確定?？蛇x地或附加地，僅僅是低壓條件也能夠簡(jiǎn)單地?zé)o需焊接地形成形狀配合的氣密連接。低壓能夠例如通過(guò)空心腔的抽真空來(lái)實(shí)現(xiàn)，該空心腔由盤(pán)形部件而形成，特別是由盤(pán)和至少設(shè)置了一個(gè)開(kāi)口的管殼/反射鏡的形式的空心體形成。抽真空能夠例如通過(guò)集成在盤(pán)中的泵管來(lái)實(shí)現(xiàn)，該泵管例如由金屬構(gòu)成，該金屬例如通過(guò)激光加熱方式來(lái)熔合。
對(duì)于通過(guò)拉伸應(yīng)力狀態(tài)和/或壓縮應(yīng)力狀態(tài)下使用的形狀配合的無(wú)需焊接材料的連接的先決條件是在實(shí)際的連接過(guò)程之前的原始組件的高尺寸精確度，特別是鑒于連接區(qū)域中兩個(gè)相互要連接組件的表面平行性。其要求這樣的配合精確度，即該配合精確度考慮到在微米的范圍內(nèi)的或者是微米的極小一部分的范圍的-平行度-傾斜度-同軸度-平整度-圓度-輪廓形狀-表面光潔度。
根據(jù)有利的改進(jìn)方案，除了設(shè)置形狀配合之外，還設(shè)置材料連接，該材料連接通過(guò)在要連接的組件之間應(yīng)用焊接材料來(lái)產(chǎn)生。
根據(jù)相互要連接的組件的連接、結(jié)構(gòu)以及尺寸的實(shí)施例，由相同或不同材料構(gòu)成的組件能夠以不同的組合連接。該應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)不依賴(lài)于使用焊接材料或不使用焊接材料的連接的類(lèi)型。可使用的用于相互要連接的組件的可能的材料優(yōu)選地根據(jù)在以下列的膨脹系數(shù)分組中的熱膨脹系數(shù)CTE(ppm/K)來(lái)分類(lèi)，分組根據(jù)類(lèi)型來(lái)表示，其中組件能夠不依賴(lài)焊接材料應(yīng)用而以相同或不同的類(lèi)型組合a)類(lèi)型1零膨脹或低膨脹材料
0≤CTE20/300≤1.3ppm/Kb)類(lèi)型1Gr漸變系數(shù)材料0≤CTE20/300≤5ppm/K，其中后一個(gè)作用面是低膨脹的，例如零膨脹的c)類(lèi)型2在CTE20/300范圍內(nèi)的可膨脹材料(包括1.3ppm/K至包括3.5ppm/K)d)類(lèi)型3在CTE20/300范圍內(nèi)的可膨脹材料(包括3.5ppm/K至包括5.5ppm/K)e)類(lèi)型3Gr漸變系數(shù)材料5≥CTE20/300≥0ppm/K，其中后一個(gè)作用面是高膨脹的，例如CTE20/300～4.0ppm/Kf)類(lèi)型4在CTE20/300范圍內(nèi)的可膨脹材料包括5.5ppm/K到包括9ppm/K具有CTE～0ppm/K熱膨脹系數(shù)的材料，例如是具有主晶相高石英混合晶體的透明的鋰鋁化合硅酸鹽(LAS)-玻璃陶瓷，如ROBAX或Zerodur(Schott Glas Mainz的商標(biāo))例如硅玻璃SiO2是具有CTE～0.5ppm/K的材料。
具有膨脹系數(shù)CTE～1.0ppm/K的材料例如是具有主晶相熱液石英-混合晶體的透明的鋰鋁化合硅酸鹽(LAS)-玻璃陶瓷。
部分地，具有綠玻璃、特別是盤(pán)形的部分的、也就是說(shuō)局部陶瓷化的鋰鋁化合硅酸鹽(LAS)-玻璃陶瓷具有環(huán)形的由玻璃陶瓷構(gòu)成的外部連接面和徑向向內(nèi)的綠玻璃區(qū)域的局部陶瓷化的鋰鋁化合硅酸鹽(LAS)-玻璃陶瓷，能夠作為類(lèi)型1Gr的漸變系數(shù)材料來(lái)使用。該材料具有來(lái)自于以下成分范圍的成分(基于氧化物的質(zhì)量百分比)SiO250-70Al2O317-27Li2O ＞0-5Na2O 0-5K2O 0-5MgO 0-5ZnO 0-5TiO20-5ZrO20-5Ta2O50-8BaO 0-5SrO 0-5P2O50-10Fe2O30-5CeO20-5
Bi2O30-3WO30-3MoO30-3以及常規(guī)的具有0-4％質(zhì)量百分比部分的精煉劑。
申請(qǐng)人(SCHOTT)的8228、8229、8230型的過(guò)渡玻璃能夠被作為類(lèi)型2材料也就是具有包括1.3ppm/K和包括3.5ppm/K之間的CTE使用。(比較DE103 48 466)

大概成分SiO2為81％、B2O3為12.8％、Al2O3為2.4％、Na2O為3.3％、K2O為0.5％的質(zhì)量百分比的DURAN 8330(CTE＝3.3ppm/K)也能夠使用。
因此，8228、8229、8230和8330玻璃包括玻璃成分范圍[質(zhì)量百分比％]為大約80-90％的SiO2、0-10％的Al2O3、0-15％的B2O3、小于5％的R2O，其中Al2O3和B2O3的部分一共大概為7％-20％，并且用于分組的堿金屬R由Li、Na、K、Rb和Cs組成。
作為具有膨脹范圍為CTE20/300＝3.5-5.5ppm/K(類(lèi)型3)的材料的可能的舉例能夠用下列敘述的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)
a)鐵鎳鈷合金(Fe-Ni-Co-Alloys)，例如合金如Vacon 11(CRSHoldings Inc.)，其也表示為“Kovar”或ALLOY42。
對(duì)于鐵鎳鈷合金，特別是根據(jù)合金(例如KOVAR，Alloy42)的成分，膨脹系數(shù)特別優(yōu)選在3.5ppm/K和5.5ppm/K之間。
b)鉬金屬或添加的鉬具有大約5.2ppm/K的膨脹系數(shù)CTEc)鎢或添加的鎢具有大約4.4ppm/K的CTEd)硬玻璃，例如SCHOTT的一些標(biāo)識(shí)為8253的玻璃大概成分的質(zhì)量百分比為

e)硼硅酸鹽玻璃，例如SUPRAX 8488(CTE20/300～4.3ppm/K)或8250(CTE20/300～5.0ppm/K)f)鋰鋁化合硅酸鹽(LAS)-玻璃陶瓷的型號(hào)ROBAX或Zerodur的待處理玻璃(未陶瓷化)(CTE～3.5-5.0ppm/K)g)鎂鋁硅酸鹽(MAS)-玻璃陶瓷具有的成分來(lái)自于下列的成分范圍中(基于氧化物的質(zhì)量百分比％)SiO235-70，特別是35-60Al2O314-40，特別是16.5-40
MgO 0-20，優(yōu)選4-20，特別是6-20ZnO 0-15，優(yōu)選0-9，特別是0-4TiO20-10，優(yōu)選1-10ZrO20-10，優(yōu)選1-10Ta2O50-8，優(yōu)選0-2BaO 0-10，優(yōu)選0-8CaO 0-＜8，優(yōu)選0-5，特別是＜0.1SrO 0-5，優(yōu)選0-4B2O30-10，優(yōu)選＞4-10P2O50-10，優(yōu)選＜4Fe2O30-5CeO20-5Bi2O30-3WO30-3MoO30-3以及常規(guī)的具有例如0-4％質(zhì)量百分比的SnO2、CeO2、SO4、Cl、As2O3、Sb2O3的精煉劑。
類(lèi)型3Gr材料包含具有局部不同的熱膨脹系數(shù)CTE20/300(0到4之間)的漸變系數(shù)材料。這種形式的材料能夠例如通過(guò)合適的處理方式由原始材料來(lái)產(chǎn)生，例如由LAS型玻璃陶瓷的原始玻璃產(chǎn)生。部件能夠例如根據(jù)組件的空心體(管形，管殼形)或者盤(pán)形的結(jié)構(gòu)而存在。具有局部陶瓷化的管形部件的結(jié)構(gòu)由WO2005/066088公開(kāi)，該管形部件具有末端的綠色區(qū)域。
對(duì)于在CTE20/300～5.5到包括9.0ppm/K范圍內(nèi)膨脹的材料(類(lèi)型4)的實(shí)施例a)Al2O3-陶瓷6≤CTE20/300≤8ppm/Kb)具有主晶相的鋰高硅酸鹽的鋰鋁化合硅酸鹽玻璃陶瓷CTE20/300大約9.0ppm/Kc)銅-電鍍Ni-Fe絲CTE20/300軸向?yàn)?.5ppm/Kd)YAG陶瓷CTE20/300大約8ppm/K氣密的連接系統(tǒng)能夠由在一個(gè)膨脹系數(shù)組的材料構(gòu)成的組件之間生成，也能夠由在不同膨脹系數(shù)組的材料構(gòu)成的組件之間生成。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案優(yōu)選地用于由多個(gè)組件構(gòu)成的連接系統(tǒng)的制造，在該系統(tǒng)中，第一組件被設(shè)計(jì)為空心體以及第二組件設(shè)計(jì)為盤(pán)形部件。
用于燈結(jié)構(gòu)的由玻璃或玻璃陶瓷構(gòu)成的空心體能夠以管型的形狀存在。假如需要的話(huà)，管型能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐位驒E圓形?？招那蚧蚩招臋E圓也能夠不依賴(lài)于前面提到的管形，通過(guò)吹煉和擠壓來(lái)制造。
管形或類(lèi)似于管形的玻璃或玻璃陶瓷也能夠作為外部管殼應(yīng)用在HID(高強(qiáng)度放電)燈中，例如高壓金屬鹵素放電燈。在該申請(qǐng)中，“管形”理解為具有外壁和至少一個(gè)開(kāi)口的空心體，其橫截面是環(huán)形的，然而，相應(yīng)地“類(lèi)似管形”的橫截面表示其他的封閉幾何形狀，例如橢圓形、卵形或圓邊的角形。玻璃和玻璃陶瓷也能夠以反射鏡的形狀與其他的材料連接，該反射鏡在底腳的區(qū)域中具有環(huán)形的端面。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案基本上涉及到兩個(gè)不同的基本配置。這能夠根據(jù)連接對(duì)象的膨脹情況或者幾何比率的膨脹情況在燈或系統(tǒng)中在兩者之間選擇。
-自由的和暢通無(wú)阻的，也就是說(shuō)相互要連接的組件中一個(gè)組件的至少一側(cè)的膨脹-位置容納的兩側(cè)的限制基于不斷交替的溫度狀況，特別是照明裝置開(kāi)啟和關(guān)閉的操作必須在所有的工作狀態(tài)中保證氣密連接。因此，具有至少一側(cè)自由的位置容納的可能性的實(shí)施例鑒于形狀配合的產(chǎn)生，通過(guò)如下的設(shè)計(jì)可能性來(lái)表征，該位置容納用于產(chǎn)生封閉開(kāi)口的盤(pán)形部件與具有開(kāi)口的空心體的連接。所有的結(jié)構(gòu)用來(lái)確定空心體和盤(pán)形部件的結(jié)構(gòu)，該空心體的結(jié)構(gòu)在連接區(qū)域中具有確定的描述外部和內(nèi)部圓周的幾何形狀，并且該盤(pán)形部件的結(jié)構(gòu)具有優(yōu)選的但不是強(qiáng)制的(如下所述)設(shè)計(jì)在端面上的凸起部，該凸起部通過(guò)描述凸起部圓周的平整區(qū)域來(lái)設(shè)計(jì)，其用于在空心體上的連接。確定有a)凸起部設(shè)計(jì)為a1)盤(pán)形凸起部a2)環(huán)形凸起部其在盤(pán)形部件的中心線(xiàn)的區(qū)域中，該區(qū)域具有平行或傾斜于空心體內(nèi)壁的圓周面，其中空心體的內(nèi)部圓周的幾何形狀選擇為相似地、優(yōu)選地是在配合的前提下選擇與凸起部相同b)凸起部設(shè)計(jì)為環(huán)形的凸起部，其在盤(pán)形部件的外部圓周的區(qū)域中，該區(qū)域具有平行或傾斜于空心體外壁的圓周面，其中空心體的外部圓周的幾何形狀選擇為相似地、優(yōu)選地是在配合的前提下與凸起部的外部圓周相同c)在兩個(gè)設(shè)計(jì)的凸起部中設(shè)計(jì)一個(gè)槽口/凹槽，該設(shè)計(jì)形成用來(lái)與空心體的外部圓周局部面和/或空心體的內(nèi)部圓周局部面連接的作用面。
所述配置能夠用于不使用焊接材料或使用焊接材料來(lái)制造連接系統(tǒng)。如果不需要(不期望)形狀配合，而是基本上通過(guò)材料連接來(lái)連接，也就是說(shuō)應(yīng)該通過(guò)焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以放棄盤(pán)形的輪廓構(gòu)成，也就是說(shuō)最后絲毫不具有環(huán)形、盤(pán)形或槽口形的結(jié)構(gòu)。
此外，根據(jù)低溫狀態(tài)中所期望的連接，鑒于膨脹系數(shù)來(lái)相互調(diào)節(jié)并以此來(lái)設(shè)計(jì)和確定尺寸，即至少在高溫狀態(tài)中、特別是在燈的工作溫度中，各個(gè)組件的各個(gè)作用面之間存在過(guò)渡匹配或擠壓匹配。優(yōu)選地，其已經(jīng)存在于低溫范圍中。
為了提高鑒于各個(gè)相互需連接的組件的材料的選擇的自由度，該組件在其幾何形狀中這樣來(lái)相互協(xié)調(diào)，即在高溫范圍中形狀配合的相互連接的作用面之間在低溫范圍中存在有縫隙。此外，縫隙幾何形狀根據(jù)選擇的材料和其膨脹系數(shù)來(lái)確定。
為了避免不期望的應(yīng)力狀態(tài)，作用面和/或縫隙的幾何形狀如下地優(yōu)化，即避免相互要連接的組件的各個(gè)處于相互作用連接的面之間的切向力。其通過(guò)相應(yīng)的軟化的，也就是接觸面的圓滑化的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。


接下來(lái)根據(jù)附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的解決方案。其中詳細(xì)地示出圖1a根據(jù)帶有焊接環(huán)的第一實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖1b根據(jù)圖1a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖2a根據(jù)無(wú)需焊接材料的第一實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖2b根據(jù)圖2a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的配合；
圖3a根據(jù)帶有焊接環(huán)和徑向縫的第二實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖3b根據(jù)圖3a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖4a根據(jù)圖3的無(wú)需焊接材料的第二實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖4b根據(jù)圖4a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖5a根據(jù)圖4帶有最佳縫隙幾何形狀的第二實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖5b根據(jù)圖5a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖5c基于根據(jù)圖5b的示意圖示出組件在高溫狀態(tài)下的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖6a根據(jù)第三實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的帶有焊接材料的連接系統(tǒng)；圖6b根據(jù)圖6a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖7a根據(jù)無(wú)需焊接材料的第三實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖7b根據(jù)圖7a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
圖8a根據(jù)帶有焊接材料的第四實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖8b根據(jù)圖8a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖9a根據(jù)帶有焊接材料和最佳的縫隙幾何形狀的第四實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖9b根據(jù)圖9a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖10a根據(jù)第五實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖10b根據(jù)圖10a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖11a根據(jù)帶有相對(duì)于圖10變大的作用面的第六實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖11b根據(jù)圖11a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖12a根據(jù)引入帶有最佳的焊接材料而特別改進(jìn)的第七實(shí)施例示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)；圖12b根據(jù)圖12a借助詳細(xì)示意圖X示出各個(gè)組件彼此在低溫狀態(tài)(室溫)下的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
圖1a至圖12a以示意性的簡(jiǎn)化圖示出了連接系統(tǒng)1，以及圖1b至12b示出了各個(gè)彼此要連接的組件的設(shè)置，根據(jù)截面圖的一部分示出第一組件2和第二組件3在常溫狀態(tài)(即室溫)中彼此的設(shè)置。組件2設(shè)計(jì)為空心體4，以及組件3設(shè)計(jì)為以基盤(pán)6的形狀的盤(pán)形的部件5。至少一個(gè)組件的至少部分地由玻璃或玻璃陶瓷構(gòu)成。
連接系統(tǒng)1優(yōu)選地應(yīng)用在燈泡或者發(fā)光體中，其中空心體4形成管殼，并且基盤(pán)6形成帶有用于電極的燈芯的底座。
根據(jù)圖1至圖5的連接系統(tǒng)通過(guò)各個(gè)彼此要連接的組件的幾何形狀的實(shí)施例來(lái)表征，該實(shí)施例在一側(cè)不具備用于接收位置的空心體4的限制，而根據(jù)圖6至圖12的實(shí)施例通過(guò)兩側(cè)的固定來(lái)表征。
圖1詳細(xì)示出了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接系統(tǒng)1的第一實(shí)施例，該連接系統(tǒng)由盤(pán)形的部件5和空心體4組成。圖1a示出連接系統(tǒng)1，圖1b示出圖1a中的軸向截面圖的一部分?？招捏w4參照軸線(xiàn)A4優(yōu)選地旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)地設(shè)計(jì)，并且具有第一空心圓柱形的部分區(qū)域，該空心體在其第一端部區(qū)域18上設(shè)計(jì)為打開(kāi)，并且在其另一個(gè)端部區(qū)域19上設(shè)計(jì)為閉合，其中閉合通過(guò)利用第一部分區(qū)域一部分設(shè)計(jì)的第二拱頂或者橢圓體形設(shè)計(jì)的部分區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)。如此構(gòu)成的空心體4表征為內(nèi)側(cè)面20、外側(cè)面21以及端面14。組件2和3之間的連接根據(jù)圖1利用形狀配合和材料連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，盤(pán)形的部件5在其連接狀態(tài)時(shí)在指向空心體4的端面7上具有凸起部8，該凸起部用于在空心體4和盤(pán)形的部件5之間形狀配合地連接。該形狀配合在連接區(qū)域中利用在凸起部8上的作用面9和空心體4的壁12的內(nèi)側(cè)面20的內(nèi)部圓周11上的作用面10的共同作用產(chǎn)生。
凸起部8能夠設(shè)計(jì)為不同類(lèi)型。然而，該凸起部具有對(duì)準(zhǔn)空心體4的壁12的內(nèi)部圓周11且優(yōu)選平行于該空心體而設(shè)計(jì)的作用面9。這意味著，凸起部8的幾何形狀和空心體4的壁12的形成作用面10的區(qū)域的幾何形狀能夠基于匹配而彼此協(xié)調(diào)。在所示出的情況下，空心體4利用至少連接區(qū)域中在基盤(pán)6上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)來(lái)表征。因此，作為空心體4的內(nèi)側(cè)面20的部分面的作用面10是環(huán)形的。凸起部8上的互補(bǔ)的作用面9同樣是環(huán)形的并且以一個(gè)角度，優(yōu)選是垂直于端面7設(shè)置。因此以作用面9的形狀的環(huán)形的面由根據(jù)設(shè)計(jì)方案的側(cè)面環(huán)形地或由這里所示出的盤(pán)形的凸起部8的側(cè)面構(gòu)成。在根據(jù)軸線(xiàn)A5的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)中，在圓周方向上的凸起部8的尺寸在徑向方向上小于基盤(pán)6的尺寸，該軸線(xiàn)在組件2、3連接的狀態(tài)下與空心體4的軸線(xiàn)A4重合。優(yōu)選的是兩者通過(guò)直徑來(lái)表征，即空心體4的內(nèi)部圓周20在連接區(qū)域通過(guò)直徑di并且凸起部8的外側(cè)直徑通過(guò)直徑da來(lái)表征。兩個(gè)直徑之間的在端面7上保持不變的平面區(qū)域16，根據(jù)實(shí)施例作為用于空心體4的直接的抵靠面，特別是端面14或者用于如在圖1a中所示出的通過(guò)焊接環(huán)15與端面14的連接。平面區(qū)域16和端面14不必強(qiáng)制地采用同樣的大小，也就是說(shuō)，盤(pán)的平面區(qū)域16也能夠大于端面，就是說(shuō)，空心體的外側(cè)壁21不必強(qiáng)制地與盤(pán)的外邊緣平滑地連接(未示出)。盤(pán)能夠超出規(guī)定范圍，但應(yīng)該避免空心體的外壁超出范圍。
這樣彼此插入的組件，即空心體4和基盤(pán)6，在連接區(qū)域中，特別是在徑向的方向上形成了一個(gè)作用面對(duì)13。此外，指向基盤(pán)6的空心體的端面14通過(guò)焊接材料，特別是焊接環(huán)15材料連接地與在基盤(pán)6上的端面7的平面區(qū)域16連接。此外，焊接材料用于剩余縫隙的填充。因此連接區(qū)域的尺寸利用焊接環(huán)15的尺寸以及在流動(dòng)的狀態(tài)下焊接材料的特性確定?；趩蝹?cè)的形狀配合，空心體4單側(cè)地，這就是說(shuō)，在外部圓周21上沒(méi)有對(duì)于位置容納的徑向方向上的限制，也就是說(shuō)，從凸起部8上的作用面9向外指向。焊接環(huán)15基于其尺寸，特別是在橫截面中看到的直徑和寬度，匹配于空心體4的端面14的尺寸。在橫截面中的厚度D小于相對(duì)于端面7的凸起部8的高度h8。
根據(jù)圖1，連接系統(tǒng)1的各個(gè)組件通過(guò)相同或區(qū)別有限的熱膨脹系數(shù)CTE表征。其適用于空心體4、盤(pán)形的部件5和焊接環(huán)15，即CTEB～CTEH～CTELOT。
各個(gè)組件這樣來(lái)設(shè)計(jì)和確定尺寸，即利用形狀配合在連接區(qū)域中匹配，這就是說(shuō)，在凸起部8和壁12的內(nèi)部圓周11之間至少作為過(guò)渡匹配來(lái)確定尺寸，優(yōu)選的是已經(jīng)在常溫狀態(tài)下，也就是在常溫下形成壓力配合。
端面7和平面區(qū)域16優(yōu)選是平的，并且相對(duì)于基盤(pán)6的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)A5或者空心體4的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)A4以90°的角來(lái)設(shè)計(jì)。
在根據(jù)圖1a、1b的實(shí)施例中，在涉及到空心體4和基盤(pán)6的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)A4、A5的徑向的方向上實(shí)現(xiàn)形狀配合，在垂直的方向上，也就是說(shuō)平行于對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)A4、A5方向上，連接通過(guò)材料連接以焊接環(huán)15的形狀的焊接材料實(shí)現(xiàn)。因此在連接組件2、3上的熔化區(qū)域能夠取決于焊接環(huán)15的尺寸，特別是它的寬度B被保持很小，因?yàn)閮H僅涉及到環(huán)形的、也就是說(shuō)環(huán)繞的區(qū)域。
例如根據(jù)以下所述相應(yīng)的膨脹系數(shù)的典型的材料組合至少在連接區(qū)域中用于圖1連接系統(tǒng)1的實(shí)施例中的各個(gè)彼此要連接的組件，圖1-12中的舉例在膨脹系數(shù)組之內(nèi)可做為用于其他所有的材料的代表。
例1-由帶有4和0ppm/K之間的CET的1Gr型的材料制成的第一或第二組件的實(shí)施例，其中具有CET～4的區(qū)域處于組件(Kompartimente)的連接區(qū)域，并且可由此連接的組件由CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍的膨脹的類(lèi)型3的材料制成。
例2
-由CTE20/300＝3.5至5.5ppm/K的范圍的膨脹的類(lèi)型3的材料制成的兩個(gè)組件的實(shí)施例。
用于連接各個(gè)組件2、3的材料舉例a)(對(duì)于例1)第一或第二組件，優(yōu)選的是組件2由部分陶瓷化的LAS-玻璃陶瓷制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由合金42或者KOVAR制成。
b)(對(duì)于例2)第一或第二組件，優(yōu)選的是組件2由MAS-玻璃陶瓷制成，第二或第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR或者合金42制成。
c)(對(duì)于例2)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由硬玻璃制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR或者Alloy42制成的。
d)(對(duì)于例2)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由硼硅玻璃制成，例如Schott公司標(biāo)識(shí)的8488型，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由合金42或者KOVAR制成。
與此相對(duì)，圖2示出了根據(jù)圖1的無(wú)需焊接材料的實(shí)施例。在這種情況下，各個(gè)組件2、3的連接單獨(dú)利用基于在加熱和冷卻、冷卻和加熱或抽氣期間起主要作用的應(yīng)力狀態(tài)或負(fù)壓狀態(tài)的形狀配合來(lái)產(chǎn)生。連接系統(tǒng)1的基本構(gòu)造，特別是單個(gè)組件2、3對(duì)應(yīng)于圖1所描述的，其中在空心體4的端面14和在基盤(pán)6上的端面7之間沒(méi)有設(shè)置焊接材料。該連接僅通過(guò)形狀配合實(shí)現(xiàn)。其所需的先決條件在于，在連接組件之間應(yīng)用近似同樣熱膨脹(即CTEH～CTEB)的材料。
例如根據(jù)圖2的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例中，至少在連接區(qū)域，得到下面的材料組合應(yīng)用于各個(gè)相互需連接的組件例1-利用0和1.3ppm/K之間的熱膨脹CTE的零膨脹或者低膨脹材料制成的第一和第二組件的實(shí)施例，例2-利用在3.5至5.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的一個(gè)組件和由零膨脹或者低膨脹材料制成的另一個(gè)組件的實(shí)施例。
用于連接各個(gè)組件2、3的材料舉例a)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由硅玻璃制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由帶有主晶相的熱液石英混合晶體的半透明的LAS玻璃陶瓷制成的組件。
最優(yōu)化的匹配尺寸依賴(lài)于組件的CTE值，分別的溫度和出現(xiàn)的E系數(shù)和材料的橫向收縮量。通常適合，即作用在外殼上的推擠壓力應(yīng)該以最大為15MPa，優(yōu)選＜10MPa來(lái)限定。這類(lèi)似適用于推擠壓力(＜10MPa)＝(E(T)·γ)/(2·(1+v(T)))其中E(T)在各個(gè)溫度時(shí)的E系數(shù)，sinγ＝2(槽的出口半徑)·(1+CTE(T))/槽的深度，
v(T)在各個(gè)溫度時(shí)的泊松(Poisson)值。
由此最佳的槽的深度和半徑能夠算出。
如果組件2、3的材料使用同樣的熱膨脹，基于徑向方向上基盤(pán)6的凸起部8的膨脹和空心體4的膨脹，那么該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于空心體4的內(nèi)側(cè)壁形成的壓應(yīng)力，其中該空心體又在徑向的方向上膨脹。至少在作用面9、10的區(qū)域中通過(guò)在徑向方向上的形狀配合形成了氣密的連接，并且由于作用面的走向，也在垂直方向上形成了氣密的連接。此外，同樣實(shí)現(xiàn)了在指向基盤(pán)6的端面14和環(huán)形的平面區(qū)域16之間的氣密的愿望。
圖3和圖4分別示出了根據(jù)圖1和圖2的改進(jìn)方案。這通過(guò)在連接系統(tǒng)1的常溫狀態(tài)下，這就是說(shuō)，在溫度＜50°時(shí)，優(yōu)選在常溫或更低溫度時(shí)在互相要連接的組件2、3的作用面9、10之間設(shè)置的徑向縫隙17來(lái)表征。在徑向方向上的該縫隙的尺寸在從0.001至0.2R的范圍中，其中R＝空心體4的半徑。
圖3示出了根據(jù)圖1的帶有焊接環(huán)15和縫隙17的實(shí)施例的改進(jìn)方案，該縫隙至少在常溫的狀態(tài)下存在。該縫隙17設(shè)置在空心體4的內(nèi)側(cè)壁20和基盤(pán)6的凸起部8之間。該縫隙環(huán)形地圍繞由凸起部8形成的作用面9，并且在該縫隙設(shè)置在高溫狀態(tài)下作為作用面10起作用的在內(nèi)部圓周11上的平面區(qū)域和在空心體4上的內(nèi)側(cè)面20之間。焊接環(huán)15設(shè)置在空心體4的指向基盤(pán)6的端面14和基盤(pán)6的端面7之間，并且進(jìn)一步延伸到縫隙17，這就是說(shuō)，不僅在徑向的方向上而且在垂直的方向上延伸。該實(shí)施例允許不同的膨脹組的材料應(yīng)用于彼此要連接的組件2、3。此外，該熱膨脹系數(shù)CTEH≤CTEB，其中焊接材料使不同的膨脹系數(shù)平衡，通過(guò)該焊接材料利用它的膨脹系數(shù)，優(yōu)選在要連接的組件之間設(shè)置，和/或以相應(yīng)的厚度D設(shè)計(jì)。通過(guò)連接溫度的匹配，焊接材料的膨脹可以在確定的范圍內(nèi)超出或低于某個(gè)連接組件的膨脹。在膨脹系數(shù)中，間距應(yīng)該優(yōu)選地不超越1ppm/K。
組件2、3的連接在所有的工作狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)，特別是在幾乎所有的溫度時(shí)至少通過(guò)材料連接實(shí)現(xiàn)，此外，在高溫范圍中也能夠通過(guò)形狀配合。
例如在下述的、通過(guò)膨脹組表征的材料的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在根據(jù)圖3的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例的應(yīng)用中，至少在用于各個(gè)彼此要連接的組件的連接區(qū)域中得到例1-由零膨脹或者低膨脹材料(0≤CTE≤1.3ppm/K)構(gòu)成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和具有在CTE(包括3.5至包括5.5ppm/K)的范圍中的膨脹的材料制成的第二或第一組件的實(shí)施例。
例2-由CTE在4和0ppm/K之間的漸變系數(shù)材料構(gòu)成的第一或者第二組件的實(shí)施例(在連接位置的區(qū)域中的高溫膨脹的范圍)，和由具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中的膨脹的材料制成的可由此連接的組件的實(shí)施例。
例3-由具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中的膨脹的材料構(gòu)成的兩個(gè)組件的實(shí)施例。
用于連接各個(gè)組件2、3的材料舉例
a)第一或第二組件，優(yōu)選的是組件2由部分陶瓷化的LAS-玻璃陶瓷或者帶有高石英混合晶體的LAS-玻璃陶瓷制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由合金42或者KOVAR制成，b)第一或第二組件，優(yōu)選的是組件2由MAS-玻璃陶瓷制成，第二或第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR或者合金42制成，c)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由硬玻璃制成，例如Schott公司的8253型，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由Alloy42或KOVAR制成，d)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由硼硅玻璃制成，例如Schott公司標(biāo)識(shí)的8488型(SUPRAX)，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由合金42或者KOVAR制成，e)兩個(gè)組件由硬玻璃(Schott公司的8253型)制成，f)第一和第二組件由硼硅玻璃制成的，例如組件2優(yōu)選地由Schott公司標(biāo)識(shí)的8488型(SUPRAX)制成的組件2，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由玻璃8250型制成。
作為焊接材料，具有相應(yīng)的膨脹降低的惰性的填充材料的傳統(tǒng)的Pb-硼酸鹽復(fù)合玻璃被應(yīng)用。膨脹匹配的無(wú)鉛Bi-Zn-硼酸鹽復(fù)合玻璃或者磷酸鹽基的玻璃也能夠被應(yīng)用。
特別是應(yīng)用帶有下列特性的焊接材料焊接材料A(CTE20/300～4.4ppm/K；Tg～325℃；TLt～440℃)，或者焊接材料B(CTE20/300～5.6ppm/K；Tg～445℃；TLt540℃-570℃)。
與此相反，圖4示出了根據(jù)圖3的無(wú)需焊接材料的實(shí)施例，特別是焊接環(huán)15?？招捏w4的端面14在這個(gè)實(shí)施例中直接置于基盤(pán)6的端面7上。該內(nèi)部圓周20，也就是說(shuō)作用面10通過(guò)環(huán)形縫17在徑向方向上，由在基盤(pán)6上的作用面9在常溫的狀態(tài)下分開(kāi)。該連接在高溫的狀態(tài)下通過(guò)形狀配合實(shí)現(xiàn)。因此熱膨脹系數(shù)CTEH≤CTEB。
例如在下述的、通過(guò)膨脹組表征的材料的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在根據(jù)圖4的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例的應(yīng)用中，至少在用于各個(gè)彼此需連接的組件的連接區(qū)域中得到例1-由具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和具有在CTE＝5.5至9ppm/K的范圍中的膨脹的材料制成的第二或者第一組件的實(shí)施例。
-用于連接各個(gè)組件2、3的材料的舉例第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由硼硅玻璃制成，例如Schott公司標(biāo)識(shí)的8488型(SUPRAX)，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由AIOX制成。
例2-由具有在CTE＝0至1.3ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中的膨脹的材料制成的第二或者第一組件的實(shí)施例。
-材料舉例第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由LAS-玻璃陶瓷制成，例如Schott公司標(biāo)識(shí)的ROBAX，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR制成。
圖5示出了根據(jù)圖4帶有最佳縫隙幾何尺寸的實(shí)施例。基盤(pán)6具有比空心體4大的膨脹系數(shù)。后者優(yōu)選地由零膨脹材料制成。因此在空心體4上的端面14的實(shí)施例通過(guò)在高溫狀態(tài)下的基盤(pán)6的形狀，特別是在基盤(pán)6的外部圓周和凸起部8之間的過(guò)渡來(lái)確定。該外部圓周彎曲地設(shè)計(jì)，并且可以通過(guò)至少一個(gè)半徑，優(yōu)選地是可通過(guò)多個(gè)半徑來(lái)描述。
圖5b示出在低溫狀態(tài)中的連接系統(tǒng)1，同時(shí)圖5c反映了在高溫狀態(tài)中的情況。
因此從外部圓周出發(fā)，平面區(qū)域22在基盤(pán)6上延伸，該平面區(qū)域連接在過(guò)渡區(qū)域23上，該過(guò)渡區(qū)域彎曲地實(shí)施。該彎曲實(shí)現(xiàn)了s-形，并且通過(guò)至少兩個(gè)彼此相對(duì)的半徑R1和R2來(lái)描述。
因?yàn)榭招捏w4的幾何形狀在連接區(qū)域中在高溫狀態(tài)下匹配于凸起部的幾何形狀，從而在高溫狀態(tài)下，空心體4的內(nèi)側(cè)壁20確保平坦地抵靠在在凸起部8的外部圓周的至少部分平面上，在常溫狀態(tài)下，僅僅在基盤(pán)6的外部圓周24的區(qū)域中出現(xiàn)平坦地抵靠?？p隙17通過(guò)在其在徑向和垂直方向上的延伸以不同的尺寸來(lái)表征。在加熱時(shí)由于膨脹基盤(pán)6對(duì)空心體4施加的切向力利用該形狀最小化或完全排除。在基盤(pán)6和空心體4之間的接觸面，特別是端面14根據(jù)圖5b在低溫狀態(tài)下是一個(gè)平面，該平面能夠相關(guān)于連接系統(tǒng)1的中心線(xiàn)，這就是說(shuō)，向關(guān)于軸線(xiàn)A4或者A5以5°至30°傾斜。此外，接觸面的尺寸通過(guò)氣密性的要求來(lái)確定，該氣密性也應(yīng)該在常溫時(shí)給出。在高溫狀態(tài)下，空心體4的內(nèi)壁額外地s-形地抵靠在基盤(pán)6上。在加熱和冷卻時(shí)，基盤(pán)6相對(duì)于空心體4的滑動(dòng)不可避免。通過(guò)選擇小的形狀偏差和位置偏差以及在接觸面上低的附著系數(shù)和滑動(dòng)摩擦系數(shù)，優(yōu)選的是μ＜0.1，在總的工作溫度范圍上也確保了氣密性。
例如在下述的、通過(guò)膨脹組表征的材料的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在根據(jù)圖5的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例的應(yīng)用中，至少在用于各個(gè)彼此需連接的組件的連接區(qū)域中得到例1-由具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和具有在CTE＝1.3至3.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第二或者第一組件的實(shí)施例。
用于各個(gè)組件2、3連接的材料的舉例a)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由玻璃，例如Schott公司標(biāo)識(shí)的8228型，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR制成。
圖6、7、8、10和11、12示出了根據(jù)圖1至圖4中任一個(gè)圖例的實(shí)施例，其中空心體4在徑向方向上的膨脹在兩側(cè)受到限制。此外，基盤(pán)6設(shè)計(jì)為帶有凹槽或者槽25。該槽25在基盤(pán)6的外部直徑dA6的區(qū)域中設(shè)置，并且以與外部圓周dA6一定間距環(huán)形地走向。根據(jù)實(shí)施例，特別是槽25的尺寸確定，通過(guò)形狀配合或者通過(guò)材料連接和形狀配合的連接實(shí)現(xiàn)連接系統(tǒng)1中的各個(gè)部件之間的連接。
圖6示出了空心體4連接到基盤(pán)6的實(shí)施例，這借助于材料連接通過(guò)焊接環(huán)15，以及至少在高溫狀態(tài)下基于各個(gè)組件2、3的膨脹的形狀配合實(shí)現(xiàn)。因此，槽25通過(guò)深度t25和寬度b25表征，其確保在常溫狀態(tài)下利用空心體4的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面平坦地抵靠在槽25中以及抵靠在內(nèi)部和外部槽壁26、27上，并且此外容納焊接環(huán)15。因此該深度t25優(yōu)選為寬度b25的0.5至5倍或者焊接環(huán)厚度D的1.5至3倍。該寬度b25在連接區(qū)域中對(duì)應(yīng)于空心體4的壁12的厚度的0.01％至1％的范圍的容差。
在該實(shí)施例中，各個(gè)組件2、3和焊接材料的膨脹系數(shù)彼此協(xié)調(diào)，其中CTEH～CTEB～CTELOT相對(duì)應(yīng)。
例如根據(jù)圖6連接系統(tǒng)1的實(shí)施例中，至少在連接區(qū)域，得到下面的材料組合應(yīng)用于各個(gè)相互要連接的組件例1-由具有CTE在4和0ppm/K之間的漸變系數(shù)材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和由此具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的連接的組件的實(shí)施例。
例2-具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的兩個(gè)組件的實(shí)施例。
用于各個(gè)組件2、3連接的材料的舉例a)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由部分陶瓷化的LAS-玻璃陶瓷制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由合金42制成。
b)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由MAS-玻璃陶瓷制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR或合金42制成。
與此相對(duì)，圖7示出了根據(jù)圖6的無(wú)需焊接材料的實(shí)施例。在這種情況下，各個(gè)組件2、3的連接單獨(dú)通過(guò)根據(jù)在加熱和冷卻時(shí)起主要作用的應(yīng)力狀態(tài)或負(fù)壓條件，利用形狀配合來(lái)產(chǎn)生。連接系統(tǒng)1的基本構(gòu)造，特別是各個(gè)組件2、3對(duì)應(yīng)于在圖1中的描述，其中在空心體4的端面14和在基盤(pán)6上的端面7之間沒(méi)有提供焊接材料，兩個(gè)面彼此抵靠。該連接單獨(dú)通過(guò)形狀配合實(shí)現(xiàn)。前提在于，即應(yīng)用要連接的組件之間的幾乎同樣的熱膨脹的材料，這就是說(shuō)CTEH～CTEB。
因此，槽25容納空心體4的壁12。徑向指向的槽壁26、27同樣在低溫狀態(tài)下利用空心體4的外側(cè)面21和內(nèi)側(cè)面20形成了作用面對(duì)13和13′。空心體4的端面14抵靠在槽底28上。然后，在加熱時(shí)，壓力施加到空心體4的壁12上。
例如根據(jù)圖7的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例中，至少在連接區(qū)域，得到下面的材料組合應(yīng)用于各個(gè)相互要連接的組件例1
-由具有CTE在0和1.3ppm/K之間的熱膨脹的零膨脹或者低膨脹的材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例。
用于單個(gè)的組件2、3連接的材料的舉例a)由硅玻璃制成第一和第二組件。
與此相對(duì)，圖8示出了根據(jù)圖6的實(shí)施例，其具有兩側(cè)的槽17、17′和焊接環(huán)15。因此槽25通過(guò)在低溫狀態(tài)下的寬度b25表征，該寬度在這個(gè)溫度狀態(tài)下大于空心體4的壁12的壁強(qiáng)度幾個(gè)百分比。因此在低溫狀態(tài)下，內(nèi)側(cè)面20和由凸起部8形成的作用面9之間形成第一徑向縫隙17，該作用面對(duì)應(yīng)于徑向內(nèi)部的槽壁27，并且在空心體4的外側(cè)面21和徑向外部的槽壁26之間形成第二縫隙17′。因此空心體4沒(méi)有利用其端面14抵靠在槽底29上，而是通過(guò)焊接環(huán)15與該槽底連接。因此焊接環(huán)15同樣至少部分地垂直于徑向方向填充縫隙17和17′。
根據(jù)圖8的實(shí)施例同樣允許具有應(yīng)用不同熱膨脹系數(shù)的材料的。該差異通過(guò)焊接材料來(lái)補(bǔ)償。因此CTEH≤CTEB，其中CTELot≤CTEB或者CTELot≥CTEB。
該連接總是材料連接地實(shí)現(xiàn)。附加地，可以在高溫狀態(tài)下根據(jù)相互連接的組件的尺寸產(chǎn)生形狀配合。
例如根據(jù)圖8的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例中，至少在連接區(qū)域，得到下面的材料組合應(yīng)用于各個(gè)相互要連接的組件例1
-由具有CTE在4和0ppm/K之間的漸變系數(shù)材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的連接的組件的實(shí)施例。
用于單個(gè)的組件2、3連接的材料的舉例a)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由部分陶瓷化的LAS玻璃陶瓷制成和第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由合金42制成。
圖9示出了根據(jù)圖8的實(shí)施例，其具有圓形的槽底結(jié)構(gòu)。通過(guò)彎曲構(gòu)成的槽底29′和與此相應(yīng)的優(yōu)選地到槽壁26、27的過(guò)渡的同樣彎曲的結(jié)構(gòu)來(lái)均勻分配應(yīng)力?？招捏w4的端面14匹配于槽底29的結(jié)構(gòu)，這就是說(shuō)同樣設(shè)計(jì)為圓形的。鑒于熱膨脹，用于圖8的同樣的給出值適用于各個(gè)組件的材料的選擇。
該連接總是材料連接地實(shí)現(xiàn)。附加地，形狀配合能夠在高溫狀態(tài)下根據(jù)相互連接的組件的尺寸來(lái)產(chǎn)生。
例如根據(jù)圖9連接系統(tǒng)1的實(shí)施例中，至少在連接區(qū)域，得到下面的材料組合應(yīng)用于各個(gè)相互要連接的組件例1-由具有CTE在4和0ppm/K之間的漸變系數(shù)材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和具有在CTE＝0至1.3ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的連接的組件的實(shí)施例。
用于各個(gè)組件2、3連接的材料的舉例
-第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由部分陶瓷化的LAS玻璃陶瓷hQMK制成和第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由LAS玻璃陶瓷制成。
與此相對(duì)，圖10示出了根據(jù)圖7的實(shí)施例，其具有在凸起部8和空心體4的內(nèi)部圓周20之間的單側(cè)縫隙17。該縫隙在空心體4和凸起部8之間環(huán)形地走向。
例如在下述的、通過(guò)膨脹組表征的材料的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在根據(jù)圖10的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例的應(yīng)用中，至少在用于各個(gè)彼此要連接的組件的連接區(qū)域中得到例1-由具有在CTE＝1.3至3.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和由此具有在CTE＝5.5至9.0ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第二或者第一組件的實(shí)施例用于各個(gè)組件2、3連接的材料的舉例a)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由過(guò)渡玻璃8228制成和第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由DUMET制成。
在根據(jù)圖11和圖12的另一個(gè)實(shí)施例中，基盤(pán)6熱縮到以燈泡容器的形狀的空心體4上。燈泡容器具有例如零熱膨脹，該基盤(pán)6由負(fù)膨脹的金屬合金組成?；P(pán)6具有在圓周方向上的，這就是說(shuō)，環(huán)狀縫隙的形狀的、以一定的間距到基盤(pán)6的外部圓周環(huán)形走向的槽25，該環(huán)狀縫隙的開(kāi)口寬度，這就是說(shuō)寬度b25大于空心體4的壁12的厚度，從而在壁12和基盤(pán)6上的凸起部8的外部圓周之間產(chǎn)生單側(cè)的縫隙17。環(huán)形縫隙的外部直徑dA25匹配于盤(pán)材料的熱膨脹，從而在燈泡的工作溫度時(shí)，該直徑精確地符合于空心體4的外部直徑dA4，特別是符合燈泡容器的外部直徑。在常溫時(shí)，基盤(pán)擋板30施加壓力到燈泡容器，并且由此氣密。如果為了能夠?qū)崿F(xiàn)更大的生產(chǎn)容差，該容差不能再確保收縮連接的氣密性，那么可以額外地引入焊接環(huán)15。為了接收通過(guò)收縮形成的壓力，不僅基盤(pán)6的擋板30而且還有燈泡容器、即空心體4必須具有材料蓋，該材料蓋通過(guò)所應(yīng)用的材料的CTE的不同而確定，并且可被技術(shù)人員容易的計(jì)算出。
如果在根據(jù)圖10的實(shí)施例中，在低溫范圍幾乎不接受應(yīng)力，那么與此相反，在根據(jù)圖11的實(shí)施例中，壓力通過(guò)收縮施加在空心體4上。在高溫范圍中，在圖10中的空心體在槽的區(qū)域中處于壓力應(yīng)力下，在圖11中的空心體幾乎不受到應(yīng)力。
例如在下述的、通過(guò)膨脹組表征的材料的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在根據(jù)圖11或圖12的連接系統(tǒng)1的實(shí)施例的應(yīng)用中，至少在用于各個(gè)彼此要連接的組件的連接區(qū)域中得到例如-由具有在CTE＝0至1.3ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第一或者第二組件的實(shí)施例，和具有在CTE＝3.5至5.5ppm/K的范圍中膨脹的材料制成的第二或者第一組件的實(shí)施例用于連接各個(gè)組件2、3的材料舉例a)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由帶有高石英混合晶相的LAS玻璃陶瓷制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR或者合金42制成。
b)第一或者第二組件，優(yōu)選的是組件2由硅玻璃制成，第二或者第一組件，優(yōu)選的是組件3由KOVAR或者合金42制成。
符號(hào)說(shuō)明1 連接系統(tǒng) 2 第一組件3 第二組件 4 空心體5 形的部件 6 基盤(pán)7 在基盤(pán)上的指向空心體的端面8 凸起部9 作用面10作用面11內(nèi)部圓周 12壁13作用面對(duì) 14端面15焊接環(huán)16平面區(qū)域17縫隙 18第一端部區(qū)域19第二端部區(qū)域 20內(nèi)側(cè)面21外側(cè)面22平面區(qū)域23過(guò)渡區(qū)域 24外部圓周25槽26槽壁27槽壁 28槽底29彎曲設(shè)計(jì)的槽底30擋板da在基盤(pán)上凸起部的外部直徑di空心體的內(nèi)部直徑dA6 基盤(pán)的外部直徑dA4 空心體的外部直徑b25 寬度t25 深度
權(quán)利要求
1.一種連接系統(tǒng)(1)，其包括至少兩個(gè)組件，第一組件(2)和第二組件(3)，其中至少一個(gè)部分地、優(yōu)選地是全部地由玻璃或玻璃陶瓷構(gòu)成，所述兩個(gè)組件(2、3)在連接區(qū)域中通過(guò)焊接材料(15)以材料連接的方法互相連接；其特征在于所述焊接材料是無(wú)機(jī)的、玻璃基的；通過(guò)所述材料連接而實(shí)現(xiàn)的連接是氣密的并且直至溫度≥350℃是溫度穩(wěn)定的，優(yōu)選地是溫度≥450℃。
2.一種連接系統(tǒng)(1)，其包括至少兩個(gè)組件，第一組件(2)和第二組件(3)，其中至少一個(gè)部分地、優(yōu)選的是全部地由玻璃或玻璃陶瓷構(gòu)成，其特征在于，所述組件(2、3)至少在T≥50℃的高溫范圍內(nèi)在連接區(qū)域中通過(guò)連接機(jī)構(gòu)來(lái)連接，所述連接機(jī)構(gòu)通過(guò)應(yīng)力狀態(tài)在相互要連接的所述組件上產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述組件(2、3)中的一個(gè)由具有開(kāi)口的空心體(4)構(gòu)成，并且所述組件(3、2)中的另一個(gè)由用于開(kāi)口的連接部件構(gòu)成，并且在所述兩個(gè)組件(2、3)之間提供負(fù)壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述連接機(jī)構(gòu)包括在所述兩個(gè)組件(2、3)之間的形狀配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，在所述組件(2、3)形成的作用面之間產(chǎn)生形狀配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，實(shí)現(xiàn)無(wú)需焊接材料的連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述兩個(gè)相互要連接的組件(2、3)附加地采用材料連接的方法連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，材料連接包括焊接連接，其中焊接材料(15)是無(wú)機(jī)的、玻璃基的，并且通過(guò)材料連接實(shí)現(xiàn)氣密的并且直至溫度≥350℃是溫度穩(wěn)定的，優(yōu)選地是溫度≥450℃的連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述相互要連接的組件(2、3)通過(guò)熱膨脹來(lái)產(chǎn)生形狀配合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述相互要連接的組件(2、3)在連接區(qū)域中具有作用面(9、10)，其幾何形狀和尺寸這樣來(lái)設(shè)計(jì)，即至少在高溫范圍內(nèi)形成過(guò)渡匹配或擠壓匹配。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述相互要連接的組件(2、3)在連接區(qū)域中具有所述作用面(9、10)，其幾何形狀和尺寸這樣來(lái)設(shè)計(jì)，即至少在低溫范圍內(nèi)形成過(guò)渡匹配或擠壓匹配。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有相同熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有熱膨脹系數(shù)(CTE)為0≤CTE20/300≤1.3ppm/K的零膨脹或低膨脹的材料構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有熱膨脹系數(shù)(CTE)為0≤CTE20/300≤5ppm/K的漸變系數(shù)材料構(gòu)成，其中后一個(gè)作用面是低膨脹的或者零膨脹的。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有膨脹系數(shù)(CTE)為1.3ppm/K≤CTE20/300≤3.5ppm/K的材料構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有膨脹系數(shù)(CTE)為3.5ppm/K≤CTE20/300≤5.5ppm/K的材料構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有熱膨脹系數(shù)(CTE)為0ppm/K≤CTE20/300≤5ppm/K的漸變系數(shù)材料構(gòu)成，其中后一個(gè)作用面是高膨脹的，例如CTE20/300～4.0ppm/K。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有膨脹系數(shù)(CTE)為5.5ppm/K≤CTE20/300≤9ppm/K的材料構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至11所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一和第二組件(2、3)由具有不同熱膨脹系數(shù)(CTE)的材料構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一或第二組件(2、3)由具有熱膨脹系數(shù)(CTE)為0≤CTE20/300≤1.3ppm/K的零膨脹或低膨脹的材料構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一或第二組件(2、3)由具有熱膨脹系數(shù)(CTE)為0ppm/K≤CTE20/300≤5ppm/K的漸變系數(shù)材料構(gòu)成，其中后一個(gè)作用面是低膨脹的，例如零膨脹的。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一或第二組件(2、3)由具有膨脹系數(shù)(CTE)為1.3ppm/K≤CTE20/300≤3.5ppm/K的材料構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一或第二組件(2、3)由具有膨脹系數(shù)(CTE)為3.5ppm/K≤CTE20/300≤5.5ppm/K的材料構(gòu)成。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一或第二組件(2、3)由具有熱膨脹系數(shù)(CTE)為0ppm/K≤CTE20/300≤5ppm/K的漸變系數(shù)材料構(gòu)成，其中后一個(gè)作用面是高膨脹的，例如CTE20/300～4.0ppm/K。
25.根據(jù)權(quán)利要求19至24中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述第一或第二組件(2、3)由具有膨脹系數(shù)(CTE)為5.5ppm/K≤CTE20/300≤9ppm/K的材料構(gòu)成。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于所述第一組件(2)設(shè)計(jì)成所述空心體(4)以及所述第二組件(3)設(shè)計(jì)成盤(pán)形部件(5)；所述盤(pán)形部件(5)在其指向所述空心體(4)的面上具有至少一個(gè)設(shè)計(jì)成盤(pán)形或環(huán)形的凸起部(8)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述凸起部(8)設(shè)置在所述盤(pán)形部件(5)的中間區(qū)域中，并且所述空心體(4)的內(nèi)部圓周(20)在連接區(qū)域中具有相同或大于所述凸起部(8)的外部圓周的直徑。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述凸起部(8)的外部圓周的至少一部分區(qū)域和所述空心體(8)上指向所述盤(pán)形部件的一個(gè)面或多個(gè)面設(shè)計(jì)為在所述空心體(4)，特別是內(nèi)部圓周(20)上的，以及指向所述盤(pán)形部件的端面的至少可間接相互連接的作用面(9、10)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27至28中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，在低溫狀態(tài)中，在所述空心體(4)和所述凸起部(8)的外部圓周之間設(shè)置環(huán)形的縫隙。
30.根據(jù)權(quán)利要求25至29中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述凸起部作為環(huán)形的凸起部在所述盤(pán)形部件的外部圓周的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)，并且所述空心體(4)的內(nèi)部直徑或外部直徑在連接區(qū)域中相同或大于所述環(huán)形凸起部的外部直徑，或者所述空心體(4)的外部直徑在連接區(qū)域中相同或小于所述環(huán)形凸起部的內(nèi)部直徑。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，在低溫狀態(tài)中，在所述空心體(4)和所述凸起部(8)之間設(shè)置縫隙(17)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，在提供的所述兩個(gè)凸起部中形成槽口或凹槽時(shí)，所述凸起部通過(guò)相對(duì)于所述盤(pán)形部件(5)上的端面的相同或不同的高度來(lái)表征。
33.根據(jù)權(quán)利要求25至32中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述空心體(4)設(shè)計(jì)為一側(cè)開(kāi)放的管殼。
34.根據(jù)權(quán)利要求25至32中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述空心體(4)設(shè)計(jì)為管形的部件。
35.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，Pb-硼酸鹽復(fù)合玻璃作為焊接材料(15)來(lái)使用。
36.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，Bi-Zn-硼酸鹽復(fù)合玻璃作為所述焊接材料(15)來(lái)使用。
37.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的連接系統(tǒng)(1)，其特征在于，磷酸鹽基的復(fù)合玻璃作為所述焊接材料(15)來(lái)使用。
38.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)的方法，其特征在于，相互要連接的組件(2、3)在其位置中相互定位，其中焊接材料(15)設(shè)置在連接面之間并且焊接過(guò)程通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)a)加熱，例如通過(guò)熱輻射器b)通過(guò)短波紅外線(xiàn)(kIR)c)通過(guò)激光熔化d)通過(guò)高頻加熱
39.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接系統(tǒng)(1)的方法，其特征在于，在組件(2、3)之間形成的空腔中抽真空。
40.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求4至37中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)的方法，其特征在于，在連接區(qū)域中產(chǎn)生形狀配合，起到幾何形狀尺寸和/或材料選擇的作用。
41.一種發(fā)光裝置，其特征在于，發(fā)光裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1至37中任一項(xiàng)所述的連接系統(tǒng)(1)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置是溫度輻射器。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述溫度輻射器是白熾燈或鹵素放射體。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述溫度輻射器的主要的光線(xiàn)發(fā)射由鎢金屬或鎢合金構(gòu)成的發(fā)熱的燈絲來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述燈絲由保護(hù)氣體，特別是由氪氣、氬氣、氙氣或鹵化物包裹。
45.根據(jù)權(quán)利要求41至43中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，工作時(shí)，在所述發(fā)光裝置的殼體的內(nèi)部中在工作中構(gòu)成直至25bar的氣體內(nèi)部壓力。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置是放電燈。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述放電燈包括放電空間，并且所述放電空間通過(guò)放電材料，如水銀和/或稀土元素和/或氙氣來(lái)填充。
48.根據(jù)權(quán)利要求45到47中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述放電空間包圍一個(gè)放電體。
49.根據(jù)權(quán)利要求47或48所述的發(fā)光裝置，其特征在于，在所述殼體的內(nèi)側(cè)上涂覆有熒光層，其用于把放電過(guò)程的紫外線(xiàn)部分、特別是水銀的紫外線(xiàn)部分轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光。
50.根據(jù)權(quán)利要求45至49中任一項(xiàng)所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述殼體包括所述填充氣體，并且所述填充氣體處于直至200bar或高于200bar的壓力下。
51.根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置是金屬鹵素放電燈。
52.根據(jù)權(quán)利要求46所述的發(fā)光裝置，其特征在于，所述發(fā)光裝置包括外部管殼，在其之中插入了燒嘴系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接系統(tǒng)及制造連接系統(tǒng)的方法和發(fā)光體。根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)相互需連接的組件之間的連接，其中至少一個(gè)組件至少部分地、優(yōu)選地是完全由玻璃或玻璃陶瓷構(gòu)成，也就是說(shuō)，由一種玻璃基的材料組成，其基本上可通過(guò)接下來(lái)的敘述的可能的方法來(lái)獨(dú)立生產(chǎn)1)通過(guò)應(yīng)用無(wú)機(jī)的玻璃基焊接材料的材料連接，或者2)通過(guò)至少在高溫范圍中使用的拉伸應(yīng)力狀態(tài)和/或壓力應(yīng)力狀態(tài)下的無(wú)需焊接材料的封閉機(jī)構(gòu)。根據(jù)特別有利的實(shí)施例，兩種可能的方法相互進(jìn)行組合，其中在這種情況下使用到焊接材料。
文檔編號(hào)C04B37/04GK1939876SQ20061012713
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
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