CN101529552B - 低压放电灯的起动体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种起动体，汞吸收层被施加到该起动体上，并且该起动体可以用于低压汞放电灯。用于汞齐低压放电灯的起动体在基本体上具有汞吸收层，在该汞吸收层上有涂敷层，通过该涂敷层可以防止汞吸收层的材料的损失过程并且该材料具有吸气作用。

Description

低压放电灯的起动体
技术领域
本发明涉及一种用于低压放电灯、即特别是汞低压放电灯和汞齐低压放电灯的起动体，一种带有这种起动体的低压放电灯以及一种用于制造这种起动体的方法。
背景技术
与汞齐低压放电灯不同，汞低压放电灯为了产生光通量而在放电容器中具有纯的汞。该汞低压放电灯的优点是，在室温下的汞蒸气压力比较高，并且由此起始光通量比较高。
在图1中示出了汞低压放电灯的关于起动时间的光通量。从图1可以看出，紧接着接通低压放电灯之后的瞬时光(Sofortlicht)与180秒之后存在的稳定后的值相比仅仅为30％的大小。
出版物DE 69607741T2公开了一种用于释放汞的装置，以便在低压放电灯中吸收反应气体和进行电极屏蔽，其中在冷轧过程中将释放汞的材料和粉末状的吸气材料构成的带相继地滚压到金属带上。由这些带可以形成所谓的屏蔽板，这些屏蔽板设置在电极附近或者包围这些电极。由此可以防止通过溅射而去除的发射材料沉积在电极区域中的发光材料层上，由此防止了变黑。通过吸气材料，避免了反应气体如氢气、氧气和水，它们影响发光材料管的工作性能。在这种低压放电灯中，金属带具有释放汞、吸收反应气体和屏蔽电极的功能。然而，这种低压汞放电灯的光通量起动并不完全满足使用的期望。
汞齐低压放电灯在室温下具有低的汞蒸气压力，由此起始光通量比较低，并且此外由于接通之后蒸气压力的缓慢升高，所以起动时间比较长。
在汞齐低压放电灯的一种已公开的实施形式中设计了工作汞齐和起动汞齐。起动汞齐位于灯丝附近，例如位于使馈电线保持在一起的玻璃珠上。通过这种起动汞齐，可以缩短起动时间。对此的前提是，在接通之前有足够的时间用以通过起动汞齐来吸收足够量的汞。
从图2中可以看出，在这种汞齐低压放电灯中，直到在低压放电灯开始运行之后大约2000秒时出现光通量孔(Lichtstromloch)。该光通量孔是由于以下原因引起的：在起动标志物(Anlaufflag)释放汞之后，出现了汞的气相的过饱和。当工作汞齐将多余的汞基本上完全吸收之后，光通量又开始上升。
发明内容
本发明的任务是，提出一种用于低压放电灯的起动体，通过该起动体能够实现在接通低压放电灯之后提高的光通量，并且延长了灯的寿命。此外，应当提出一种带有这种起动体的低压放电灯和一种用于制造这种起动体的方法。
根据本发明，该任务通过权利要求1、3、8和14的特征来解决。
设计了一种用于汞低压放电灯的起动体，该起动体具有汞吸收层，通过该汞吸收层可以在灯的两次启动之间的关断时间内吸收汞。由此，可以改进低压放电灯的起动特性。
起动体优选具有至少部分地覆盖汞吸收层的涂敷层，该涂敷层并不与汞形成汞齐并且优选具有钛。由此，可以减少汞吸收层的氧化(该汞吸收层例如会在制造过程中出现)并且同时实现吸气作用。
此外，根据本发明设计了一种用于低压汞齐放电灯的起动体，该起动体具有：汞吸收层，通过该汞吸收层可以在灯起动之前吸收汞；以及涂敷层，其至少部分地覆盖汞吸收层。涂敷层并不与汞形成汞齐，并且优选具有钛。通过这种方式，也可以在汞齐低压放电灯中使用吸气作用，并且改进汞吸收层的氧化特性。结果是可以得到更小长度和具有更小深度的光通量孔。
优选的是，汞吸收层具有铟，通过它可以实现快速地吸收和释放汞。
具有钛的涂敷层优选由钛粉末、膨润土和水制造，使得能够实现出色的吸气作用。
在一个优选的实施形式中，钛以大约1mg/cm2至2mg/cm2的量、优选1.5mg/cm2的量以片状施加，使得在良好地阻止汞吸收层的氧化的情况下能够通过汞吸收层实现对汞的出色的吸收和释放，并且同时能够实现涂敷层的吸气作用。
起动体优选具有基本体，该基本体由不锈钢形成，因为该基本体并不与汞形成汞齐化合物。
此外，根据本发明，低压放电灯设置有放电容器、两个电极和上述起动体，该起动体设置在电极至少之一的附近。通过这种方式，保证了在施加钛涂敷层的情况下，可以达到对钛的吸气作用所需的温度范围。
在低压放电灯的一个实施形式中，起动体与电极中的每一个关联，使得在每个电极上低压放电灯的起动特性被改进。
优选的是，起动体和电极的灯丝之间的距离选择为使得起动体上的温度在250℃至400℃之间的范围中，更为优选的是在300℃至350℃之间的范围中，以便实现出色的吸气作用。
起动体和电极的灯丝之间的距离优选为1mm至2mm，使得能够实现在起动体上的针对吸气作用的温度。
汞吸收层更为优选的是以如下的量设置在起动体上：使得由起动体释放的汞的量基本上补偿了在灯的起动阶段中由于吸收而引起的汞的损失。由此，避免了汞的气相的过饱和，并且实现了出色的起动特性。
此外优选的是，汞吸收层以如下的量设置在起动体上：使得该汞吸收层吸收放电容器中汞量的大约5％至10％范围中的汞。通过发明人的实验表明，该范围对于低压放电灯的特别快的起动是有利的。
此外设计了一种用于制造低压放电灯的起动体的方法，包括以下步骤：设置基本体；将汞吸收层施加到基本体上并且设置具有钛的膏，以及将所述膏施加到汞吸收层的至少一部分上。由此可以以简单的方式以较少的装置技术开销制造起动体。
优选的是，涂敷层通过浸渍涂布(Tauchbeschichtung)来涂敷，这简化了制造工艺。在另一步骤中，可以在施加汞吸收层和钛之后对基本体进行干燥，使得起动体能够在短时内可用。
优选的是，将施加钛的步骤和干燥的步骤至少重复一次，以便实现所希望的层厚度。
特别有利的扩展方案在从属权利要求中。
附图说明
下面将借助优选的实施例进一步阐述本发明。其中：
图1示出了在汞低压放电灯中关于起动时间的光通量的视图；
图2示出了在汞齐低压放电灯中在时间上的相对光通量；
图3示出了针对汞低压放电灯的带有所施加的汞吸收层的起动标志物；
图4示出了针对汞低压放电灯或者汞齐低压放电灯的、带有所施加的铟层和所施加的含钛层的起动标志物；以及
图5以示意图示出了带有根据本发明的起动标志物的汞低压放电灯的放电容器。
具体实施方式
图3示出了根据第一实施例的用于汞低压放电灯的起动体。该起动体1具有带状的扁平材料构成的基本体2，该基本体优选由不锈钢制成。该基本体2大致居中地通过收缩部4被划分为两半。这两半之一(在图3中为右半)用于相邻于低压放电灯的电极而固定起动标志物，而另一半(在图3中为左半)用于涂敷汞吸收层6。
在所示的实施例中，该汞吸收层6具有铟。通过所涂敷的层6，要在低压放电灯的关断状态中将汞从低压放电灯的放电容器中吸收走并且在接通时释放汞，其中起动体1被引入该放电容器中。
因为起动标志物设置在被加热的电极附近，所以实现了汞的快速释放。被释放的汞将补偿由于汞在放电容器内侧上的荧光层上的物理吸收而导致的汞损失。由此优选的是，以如下方式设置铟的量：使得由铟层吸收的和被释放的汞量至少与灯启动阶段中由于通过荧光层对汞的物理吸收而被吸收的Hg量一样多，然而优选为大到使得在灯中完全蒸发时产生数个帕斯卡的蒸气压力。
与图1的起动光通量相比，通过根据本发明的起动体1在接通汞低压放电灯之后提高了起动光通量。通过在用于汞低压放电灯、然而也用于汞齐低压放电灯的起动体上设置铟层，产生了如下的多个问题：
因为放电容器在制造过程期间经历升高的温度，所以铟在起动体上氧化，由此又得到了低压放电灯的劣化的起动特性。该氧化虽然可以通过增大起动体与挤压部的距离来最小化，然而由此产生其他缺点，例如过长的灯端部。
铟的量通过多个因素而减小。铟沿着从低温向更高温度的梯度而蠕变，其中馈电部分(Stroz)通常被强烈地氧化。此外，特别是由于灯的附加的沾污以及在起动体和馈电部分之间有电流连接的情况下，由于放电出现铟的溅射。虽然一种变通方案是将起动体引入玻璃珠内，然而由此产生其他的制造问题。在制造铟层时，铟含量相对于本发明中所使用的每个标志物0.5mg至大约1mg的量的过量导致升高的成本。
在汞齐低压放电灯中，在起动阶段期间出现汞蒸气压力的强烈过调，由此在图2中所示的光通量孔在大约2分钟之后出现。该过调虽然可以通过降低铟含量来减小，然而出现前面提及的氧化损耗，使得减小铟量并非解决方案。
由于抽气工艺在放电容器中出现沾污。此外，在灯的寿命期间特别是通过由于放电导致水的分解而形成沾污，由此例如在寿命期间氢浓度也升高。这表现在燃烧电压升高，这不利地影响了灯的寿命。这些影响可以通过在抽气时长的工艺时间和高温来减小。然而，由此产生了升高的制造开销。
图3中的起动体1上的汞释放层的上述缺点可以通过图4中的起动体10来消除，其中该起动体能够使用在汞低压放电灯和汞齐低压放电灯中。图4中的起动体10的带有收缩部4的基本体2和汞吸收层6对应于图3中的基本体和汞吸收层。在图4中，附加地将具有钛的涂敷层8施加到汞吸收层6上。
该施加过程例如可以如下进行：
首先准备钛粉末和流变的添加物构成的膏，并且随后将该膏通过浸渍涂布涂敷到具有铟涂层6的起动体1上。随后将涂敷层干燥。根据在起动体10上的所希望的层厚和所希望的钛的量，可以一次或者多次地重复浸渍涂布和干燥。
借助这种至少部分地涂敷到汞吸收层6上的涂敷层8，可以极大地减少在制造过程期间的氧化，而不会劣化低压放电灯的起动特性。此外，涂敷层是对于铟沿着温度梯度的蠕变的强的障碍。铟的溅射也被极大地减少，因为涂敷层是外部层并且由此首先溅射钛。
在汞齐低压放电灯的情况下，也可以明显减小铟量，由此可以降低成本并且减小了在光通量中的过调。
因为涂敷层极大地减少了铟的氧化，所以可以减小灯丝和起动体之间的距离，例如减小到1mm至2mm。由此，可以更为快速地加热起动体并且与距灯丝以较大距离安装的起动体相比得到更快的起动特性。
在灯丝和起动体之间有小距离的情况下，现在起动体足够热，由此涂敷层可以具有吸气作用，特别是针对由水的分解而形成的氢的吸气作用。结果可以实现延长寿命。
在涂敷层的构型中，特别是关于涂敷层的厚度和粒度方面，考虑了在层6的汞释放和层6的汞吸收方向上的汞扩散，以及涂敷层作为吸气剂、作为氧化抵抗物(Oxidationswiderstand)和蠕变屏障(Kriechbarriere)的功能。
由于根据本发明的起动体1和10而引起的的改进的起动特性也作用到针对低压放电灯的电子镇流器的应用。在电路建立时，可以考虑接通低压放电灯之后的提高的光通量。
在图5中示出了一种低压汞放电灯，其具有放电容器12，该放电容器具有三个容器区段12a、12b、12c，它们的放电室彼此连接。这些区段12a、12b、12c的每个基本上都具有U形。为了简化绘图表示，通常以120°的对称性设置的区段被并排示出。带有这种放电容器的低压放电灯例如以名称“DULUX EL”由OSRAM销售。放电容器12的内表面被涂敷有荧光材料构成的粉末，并且放电容器以稀有气体、优选由氩或者氖填充，以及以汞蒸气填充。
在放电容器的每个端部段上设置有电极14、16，每个电极都有馈电线18a、18b、20a、20b，它们从放电容器伸出并且通过玻璃珠22、24固定，并且通向相应的灯丝26、28。在玻璃珠22、24和相应的灯丝26、28之间，与灯丝26、28相邻地设置有根据本发明的起动体10。在放电容器12的中间段12b上示出了冷部位30，在灯的通常的悬挂的运行中，液态的汞在该冷部位聚集。
在灯的运行中，在该冷部位的温度确定了灯中的汞蒸气压力。如果灯被关断，则起动体10冷却，这导致可能从气相吸收汞，汞由冷部位30提供，直到出现平衡。
如果接通灯，则起动体10比冷部位30更快地被加热。因此，在灯启动期间从气相中损失的汞通过起动体比通过冷部位明显而被更快地补充，这最后导致改进了起动特性。
由于靠近灯丝26、28，通过起动体10实现了快速释放汞，而在冷部位30由于存在低温而具有液态汞并且在接通低压放电灯时仅仅缓慢地释放汞。
在附图中未示出的汞齐低压放电灯情况下，由于工作汞齐和起动汞齐有不同蒸气压力，所以在灯的接通和关断阶段中出现汞从起动汞齐向工作汞齐以及相反方向的转变。在此，在接通阶段中同时形成了冷部位，灯由此而成为汞灯。
在根据本发明的汞齐低压放电灯中，对于工作汞齐可以使用任意的工作汞齐，例如引入抽气管中的工作汞齐，在该工作汞齐之前例如设置有铁片或者铁球，通过该铁片或者铁球防止了工作汞齐侵入到放电容器中。此外，工作汞齐例如可以以施加到膨胀金属上的方式引入到放电容器中。在此，灯丝和起动汞齐之间的距离小于灯丝和工作汞齐之间的距离。
对于汞低压放电灯和汞齐低压放电灯中涂敷层6的有利的吸气作用，优选的是，起动体升温到250℃至400℃范围的温度，更为优选的是300℃至350℃之间范围的温度。
本发明并不局限于将铟用作汞吸收层6的材料以及将钛用作涂敷层的材料，而是针对汞吸收层可以使用任意的汞源，并且针对涂敷层使用任意的材料，通过该材料避免了汞吸收层的材料的损失过程，并且其中在针对低压放电灯所使用的工作范围中存在吸气作用。
所公开的是一种起动体，汞吸收层施加到该起动体上，并且该起动体可以使用在汞低压放电灯上。用于汞齐低压放电灯的起动体在基本体上具有汞吸收层，在该汞吸收层上有涂敷层，通过该涂敷层可以防止汞吸收层的材料的损失过程并且该材料具有吸气作用。

Claims (19)

1.一种用于汞低压放电灯或汞齐低压放电灯的起动体(1，10)，所述起动体具有汞吸收层(6)，通过该汞吸收层能够在灯起动之前吸收汞，该起动体具有涂敷层(8)，所述涂敷层并不与汞形成汞齐并且至少部分地覆盖汞吸收层(6)。
2.根据权利要求1所述的起动体(1，10)，其中所述涂敷层具有钛。
3.根据权利要求1或2所述的起动体(1，10)，其中汞吸收层(6)具有铟。
4.根据权利要求2所述的起动体(1，10)，其中具有钛的涂敷层(8)至少部分由钛粉末构成。
5.根据权利要求2所述的起动体(1，10)，其中通过涂敷层(8)以1.0mg/cm2至2.0mg/cm2的量以片状形式施加钛。
6.根据权利要求2所述的起动体(1，10)，其中通过涂敷层(8)以1.5mg/cm2的量以片状形式施加钛。
7.根据权利要求2所述的起动体(1，10)，其中起动体(1，10)具有不锈钢构成的基本体(2)，汞吸收层(6)和具有钛的涂敷层(8)施加到该基本体上。
8.一种低压放电灯，具有放电容器、两个电极(14，16)和根据权利要求1至7中任一项所述的起动体(1，10)，其中起动体(1，10)设置在所述电极中至少之一的附近。
9.根据权利要求8所述的低压放电灯，其中起动体(1，10)作为灯的连接片之间的附加标志物。
10.根据权利要求8或9所述的低压放电灯，其中起动体(1，10)与所述电极(14，16)中的每个电极关联。
11.根据权利要求8或9所述的低压放电灯，其中起动体(1，10)和电极(14，16)的灯丝(26，28)之间的距离选择为：使得起动体(1，10)上的温度处于250℃至400℃之间的范围中。
12.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中所述温度处于300℃至350℃之间的范围中。
13.根据权利要求8或9所述的低压放电灯，其中起动体(1，10)和电极的灯丝(26，28)之间的距离为1mm至2mm。
14.根据权利要求8或9所述的低压放电灯，其中汞吸收层(6)以如下的量设置在起动体(1，10)上：使得通过起动体释放的汞的量至少补偿在灯的起动阶段由于吸收而引起的汞损失。
15.根据权利要求8或9所述的低压放电灯，其中汞吸收层(6)以如下的量设置在起动体上：使得汞吸收层在灯的数小时的典型关断时间内在完全蒸发的情况下在灯中产生数帕斯卡的蒸气压力。
16.一种用于制造用于低压放电灯的起动体的方法，包括以下步骤：a)设置基本体(2)；b)将汞吸收层(6)施加到基本体上，以及c)设置具有钛的糊料，以及将所述糊料施加到汞吸收层(6)的至少一部分上，以便形成不与汞形成汞齐并至少部分地覆盖所述汞吸收层(6)的涂覆层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在步骤c)中通过浸渍涂布来进行施加。
18.根据权利要求16或17所述的方法，包括步骤c)之后的步骤d)，在该步骤d)中对涂敷有汞吸收层和钛的基本体(2)进行干燥。
19.根据权利要求18所述的方法，包括步骤d)之后的步骤e)，在该步骤e)中，至少将步骤c)和d)重复一次。
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