DE2940563C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckquecksilberdampf­ entladungslampe mit einem Entladungskolben, in dem sich ein geschlossener Halter mit einer oder mehreren Öffnungen befindet, in welchem sich ein Amalgam zum Regeln des Quecksilberdampfdruckes im Entladungskolben befindet. Eine derartige Lampe ist aus der GB-PS 10 97 090 bekannt.

Bei Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen ist die Ausbeute der Umwandlung der zugeführten elektrischen Leistung in Ultraviolettstrahlung bei einem Quecksilber­ dampfdruck maximal, der unter Betriebsbedingungen nicht stark von 0,8 bis 1,3 Pa abweicht. Dies ist ein Dampf­ druck, der mit flüssigem Quecksilber mit einer ungefähren Temperatur von 40°C im Gleichgewicht ist. Beim Anstieg der Temperatur im Entladungskolben, zum Beispiel durch einen Anstieg der Temperatur in seiner Umgebung, sinkt die Umwandlungsausbeute.

Ein bekanntes Mittel zum möglichst guten Aufrechterhalten des Quecksilberdampfdrucks im Entladungskolben auf einem Wert von 0,8 bis 1,3 Pa trotz Erhöhung der Temperatur ist die Verwendung eines Quecksilberamalgams. Im allgemeinen wird ein derartiges Amalgam zur Regelung des Quecksilber­ dampfdrucks an einer Stelle im Entladungskolben mit einer für die Wirkung des Amalgams vorteilhaften Temperatur angebracht, zum Beispiel auf dem sogenannten Gestell oder auf der Wand des Entladungskolbens.

Um zu vermeiden, daß sich das Amalgam oder die amalgam­ bildende Komponente bei der Herstellung oder im Betrieb der Lampe von seinem Platz löst und nach einer beliebigen Stelle im Entladungskolben wandert, wird in der GB-PS 10 97 090 beschrieben, das Amalgam in einem durchlöcherten Metallhalter oder Metallkäfig einzuschließen, der sich an einer zum Regeln des Quecksilberdampfdrucks geeigneten Stelle befindet.

Das Amalgam oder die amalgambildende Komponente kann sich dabei frei im Halter bewegen. Hierbei besteht die Gefahr, daß bei der Herstellung oder beim Transport der Lampe durch Erschütterungen Amalgamstücke oder die Amalgam bildende Komponente durch Anstoßen an die Wand des Halters abbrechen. Diese abgebrochenen Stücke können durch die Löcher in den Entladungskolben gelangen. Derartige freie Stücke können nicht nur die Leuchtstoffschicht beschädigen oder die Elektroden angreifen, sondern die Lampeneigen­ schaften in ungünstiger Weise beeinflussen, indem sie sich an einer Stelle im Entladungskolben festsetzen, deren Temperatur von der für die Wirkung des Amalgams optimalen Temperatur abweicht.

Aus der DE-OS 21 38 793 ist eine Lampe bekannt mit einem Amalgam, das mittels eines Drahtes an der Innenwand eines Pumprohres befestigt ist. Durch Vibration oder durch Schmelzen des Amalgams besteht auch bei dieser Lampe die Gefahr, daß Amalgamteilchen in den Lampenkolben hinein geraten.

Die DE-AS 20 56 968 befaßt sich mit einer Leuchtstoff­ lampe, bei der das Amalgam mit Hilfe von Hilfsrohren in einem Behälter unverrückbar fixiert ist. Bei dieser Lampe kann es ebenfalls vorkommen, daß geschmolzenes Amalgam aus dem Behälter läuft, so daß wiederum Amalgamteilchen in den Lampenkolben gelangen können.

Bei der aus der DE-AS 25 11 417 bekannten Lampe ist ein Halter für Quecksilber vorgesehen. Dieser Halter ist aber völlig geschlossen, während ein Halter für Amalgam eine Öffnung haben muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nieder­ druckquecksilberdampfentladungslampe zu schaffen, bei der das Amalgam so gehaltert ist, daß keine festen Amalgam­ teilchen in den Kolben gelangen können.

Diese Aufgabe wird bei einer Niederdruckquecksilberdampf­ entladungslampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Amalgam an der Innenwand des Halters befestigt ist, welcher eine erste Metallplatte besitzt, die mit einer zur Aufnahme des Amalgams dienenden Vertiefung versehen ist, über der eine Abschlußplatte angebracht ist, die einen Schlitz gegenüber der ersten Platte freiläßt.

Hierdurch bleibt das Amalgam an seinem Platz und kann durch Erschütterungen der Lampe nicht an die Wand des Halters stoßen, wodurch ein Eindringen abgebrochener freier Amalgamteile in den Entladungskolben praktisch vermieden wird. Sollte sich durch Erschütterungen das Amalgam unverhofft dennoch von der Innenwand lösen, so bleibt es doch im Halter, der sich an geeigneter Stelle im Entladungskolben befindet.

Das Verhältnis der Oberfläche des Amalgams, das an der Wand der Vertiefung befestigt ist, zur Oberfläche des Amalgams, das daran nicht befestigt ist, ist dabei möglichst groß. Hierdurch ist die Stelle des Amalgams im Halter gut fixiert. Die Anschlußplatte dient faktisch als Sicherheitsventil für den Fall, daß das Amalgam unverhofft durch Erschütterungen seinen Platz in der Vertiefung verläßt.

Vorzugsweise besitzt der Schlitz eine Breite von höchstens 0,2 mm.

Eine gute Haftung des Amalgams an der Innenwand des Halters wird erreicht, wenn gemäß einer Weiterbildung nach der Erfindung die Innenwand des Halters an der Stelle des Amalgams mit einer Nickelschicht mit einer Dicke von etwa 3 Mikrometer versehen ist. Hierdurch entsteht beim Anlöten bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur (etwa 600°C) in einer reduzierenden Atmosphäre eine gute Haftung des Amalgams an der Wand des Halters. Die Innenwand der Abschlußplatte ist hierbei mit einer Amalgam abstoßenden Schicht versehen. Eine Beispiel einer derartigen Schicht ist eine oxydierte Eisenschicht. Der Schlitz des Halters wird dabei nicht vom Amalgam verschlossen, wenn es sich durch einen Stoß von seinem Platz gelöst haben sollte.

In einer besonderen Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe befindet sich der Halter in einem Abstand von 10 bis 20 mm von einer Elektrode und ist am Ende eines Trägerdrahts befestigt, dessen anderes Ende elektrisch isoliert von den Zuleitungsdrähten der Elektrode im Gestell angebracht ist. Das Amalgam hat dabei eine derartige durch den Abstand von einer Elektrode bestimmte Temperatur, daß sich im Entladungskolben der optimale Quecksilberdampfdruck von 0,8 bis 1,3 Pa schnell einstellt. Ein derartiger Aufbau wird vorzugsweise in kleinen Entladungslampen benutzt, wobei die Entladungsbahn durch Falten oder Biegen eines rohrförmigen Entladungsgefäßes verlängert worden ist. Ein derartiges gefaltetes Entladungsrohr ist im allgemeinen von einem Außenkolben umgeben, um die Hantierbarkeit dieser Lampen zu verbessern, die als Alternative für Glühlampen dienen. Gerade bei diesem Lampentyp ist die Temperatur im Entladungsgefäß während des Betriebs ziemlich hoch. Durch Verwendung eines Außenkolbens ist die Möglichkeit zum Ableiten der Wärme aus dem Entladungsrohr gering.

Bei erfindungsgemäßen Lampen ist die Möglichkeit gegeben, das Amalgam als Ganzes, d. h. als Legierung, von der das Quecksilber ein Teil ist, in den Halter zu bringen. Bei der Herstellung der Lampe ist es jedoch auch möglich, das Amalgam bildende Metall (wie Indium) oder die Amalgam bildende Legierung (wie Indiumwismut) getrennt von Queck­ silber anzubringen. Der Vorteil eines derartigen Verfahrens besteht darin, daß die Quecksilbermenge dabei sehr genau dosiert werden kann. In einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe enthält daher die Abschluß­ platte eine Kapsel mit metallischem Quecksilber. Die als Abschlußplatte dienende Quecksilberkapsel wird während der Herstellung der Lampe mit Hilfe hochfrequenter Erhitzung zerstört und damit das Quecksilber in den Entladungskolben eingeführt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer Niederdruckquecksilber­ dampfentladungslampe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen bei der Lampe nach Fig. 1 verwendeten Amalgamhalter,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine besondere Ausführungsform eines Amalgamhalters,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer kompakten Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, bei der das Entladungsrohr einige Male gefaltet wurde.

Die Lampe nach Fig. 1 enthält einen rohrförmigen Glaskolben 1, dessen Innenwand mit einer Leuchtstoff­ schicht 2 bedeckt ist, die aus mit Mangan und/oder Antimon aktiviertem Kalziumhalophosphat besteht. An den Enden des Entladungskolbens befinden sich Elektroden 3 bzw. 4. Am Fuß 5 des Gestells nahe der Elektrode 3 befindet sich in einem Eisenhalter 6 eine Amalgam bildende Legierung, die aus Indium und Wismut besteht. Der Halter 6 ist mit Hilfe eines geeigneten Klebemittels, das die Einwirkung der Quecksilberentladung aushält, am Fuß 5 befestigt. Der Halter besteht aus einer Metallplatte (siehe Fig. 2), die mit einer Vertiefung 10 und mit einer über dieser Vertiefung angeordneten Eisenabdeckplatte 11 versehen ist, die in einer praktischen Ausführungsform eine schlitz­ förmige Öffnung 12 mit einer Breite von etwa 0,1 mm mit der Vertiefung 10 freiläßt. An der Innenwand der Vertiefung ist eine dünne (etwa 3 µm) Nickelschicht 13 angebracht. Auf diese Schicht 13 ist bei einer Temperatur von 600°C in einer reduzierenden Atmosphäre eine Amalgam bildende Legierung 14 angelötet, wodurch eine gute Haftung der Legierung 14 an der Wand der Vertiefung 10 erreicht wird. Die Innenwand der Abdeckplatte 11 ist durch Oxydierung derart bearbeitet, daß daran kein Amalgam haftet. Die Öffnung 12 wird daher nicht vom Amalgam 14 abgeschlossen, wenn sich dieses durch Erschütterungen von seiner Stelle lösen sollte. Der Eisenhalter 6 kann dadurch hergestellt werden, daß von einer flachen rechteckigen Eisenplatte mit einer Dicke von etwa 0,2 mm ausgegangen wird. Von einer Seite wird eine Hälfte der Oberfläche oxydiert und die andere Hälfte mit einer Vertiefung versehen. Anschließend wird die Wand der Vertiefung mit einer Nickelschicht versehen, das Amalgam angelötet und der oxydierte Teil der Platte über die Vertiefung gebogen, bis der Schlitz 12 übrigbleibt.

Bei einer besonderen Ausführungsform des Halters nach Fig. 3 besteht die Abschlußplatte aus einer Metall­ kapsel 15, in der sich eine geringe Menge metallisches Quecksilber 16 befindet. Nachdem die Pumpbearbeitung der Lampe beendet und der Entladungskolben geschlossen wurde, wird die Kapsel 15 durch ein hochfrequentes Feld erhitzt, wodurch sie geöffnet wird und das Quecksilber in den Entladungskolben gerät. In der Vertiefung 10 befindet sich eine Amalgam bildende Metallegierung 14, die aus Indium und Wismut besteht. Im Betrieb der Lampe entsteht im Halter 6 ein Quecksilberamalgam, das durch den Schlitz 12 mit dem Entladungskolben in offener Verbindung steht.

In einer praktischen Ausführungsform einer Lampe nach Fig. 1 hat der rohrförmige Entladungskolben 1 eine Länge von 120 cm und einen Durchmesser von etwa 36 mm. Im Metallhalter 6 (Abmessungen etwa 4,5 × 4,5 × 2 mm) befanden sich 80 mg einer Legierung aus Indium und Wismut. Bei einer Quecksilbermenge von 6 mg verhielten sich im Amalgam die Atome von In : Bi : Hg wie 45 : 49 : 6. Bei einer zugeführten Leistung zur Lampe von 40 W betrug die Lichtausbeute etwa 800 Lumen bei einer Edelgasfüllung von Argon-Neon (75-25) unter einem Druck von 331 Pa.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe dargestellt, deren Entladungsrohr derart gefaltet ist, daß eine kompakte Lampe entsteht, die sich dazu eignet, in Leuchten für Glühlampen für allgemeine Beleuchtungszwecke einge­ setzt zu werden. Eine derartige Lampe enthält einen Glas­ kolben 20, in dem sich ein dreimal U-förmig gefaltetes Entladungsrohr 21 befindet, an dessen Enden Elektroden 22 und 23 vorgesehen sind.

Das Entladungsrohr hat durch den Faltvorgang die Form eines Hakens bekommen. Die Innenwand 24 des Entladungs­ rohrs ist mit einer Leuchtstoffschicht bedeckt, die aus einer Mischung zweier Leuchtstoffe besteht, und zwar aus grün leuchtendem mit Terbium aktiviertem Cermagnesium­ aluminat und aus rot leuchtendem, mit dreiwertigem Europium aktiviertem Yttriumoxyd. Die Innenwand 25 des Lampenkolbens 20 ist mit einer lichtstreuenden Schicht aus fein verteiltem Titanoxyd versehen. In einem Abstand von 15 mm von der Elektrode 22 befindet sich am Ende eines Trägerdrahts 26 ein Eisenhalter 27 mit schlitzförmiger Öffnung nach Fig. 2. Das andere Ende des Trägerdrahts ist von den Zuleitungsdrähten der erwähnten Elektrode elektrisch isoliert und befindet sich im sogenannten Gestell 28. Die Lampe ist weiterhin mit einem Lampenfuß 29 versehen. Hierin befindet sich ein Glimmlichtstarter und ein induktives Vorschaltgerät, so daß die Lampe mit Hilfe eines geeigneten Sockels 30 direkt in eine bestehende Glühlampenleuchte eingeschraubt werden kann. Die Gesamt­ länge des Innenrohrs ist etwa 44 cm. Der Innendurchmesser des Innenrohrs ist etwa 9 mm. Bei einer zugeführten Leistung zur Lampe und zum Vorschaltgerät von insgesamt 18 W, bei einer Brennspannung von 105 V und bei einem Druck von 400 Pa Argon ist die Lichtausbeute der Lampe etwa 900 Lumen.

Claims (5)

1. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einem Entladungskolben, in dem sich ein geschlossener Halter mit einer oder mehreren Öffnungen befindet, in welchem sich ein Amalgam zum Regeln des Quecksilberdampf­ drucks im Entladungskolben befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Amalgam (14) an der Innenwand des Halters (6, 27) befestigt ist, welcher eine erste Metallplatte besitzt, die mit einer zur Aufnahme des Amalgams dienenden Vertiefung (10) versehen ist, über der eine Abschlußplatte (11) angebracht ist, die einen Schlitz (12) gegenüber der ersten Platte freiläßt.

2. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (12) eine Breite von höchstens 0,2 mm aufweist.

3. Niederdruckquecksilberdampfent­ ladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Halters (6, 27) an der Stelle des Amalgams (14) mit einer Nickelschicht (13) mit einer Dicke von etwa 3 µm und daß die Innenwand der Abschlußplatte (11) mit einer Amalgam abstoßenden Schicht versehen ist.

4. Niederdruckquecksilberdampfent­ ladungslampe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abschlußplatte (11) eine Kapsel (15) mit metallischem Quecksilber (16) enthält.

5. Niederdruckquecksilberdampf­ entladungslampe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Halter (27) in einem Abstand von 10 bis 20 mm von einer Elektrode (22) befindet und am Ende eines Trägerdrahts (26) befestigt ist, dessen anderes Ende elektrisch isoliert von den Zuleitungsdrähten der Elektrode im Gestell (28) angebracht ist.