CS238616B2 - Diffuser of mercury for electric discharge lamp and method of its production - Google Patents

Description

Vynález se týká rozptylovače rtuti pro elektrickou výbojkovou lampu, který je s výhodou umístěný okolo katody elektrické výbojkové lampy ' a který obsahuje alespoň dvě kovové stěny, neprodyšně utěsněné a který tvoří teplem roztrhnutelný zásobník rtuti nebo rtut obsahující intermetalické sloučeniny.

Při výrobě zářivek představuje zavedení přesně odměřeného množství rtuti do už zatavené a vyčerpané obálky lampy velký prpoblém, a to nejenom technologicky, ale také z hlediska zabránění úniku rtuti, která je ovšem biologicky toxická.

Konvenční technika zahrnuje použití rozptylovače s elektromagnetickým ventilem pro rozptýlení kapalné rtuti do části čerpacího stroje sousedící s vyčerpanou trubicí, přičemž se hovoří o opatření trubičkou, a pak přifouknutí nebo skápnutí kapičky rtuti dovnitř obálky prostřednictvím proudu argonu, který je také plnicím plynem.

Nevýhodou této techniky je, že rozptylovač nemůže rozptýlit přesné množství rtuti. Jinou nevýhodou je, že malá množství rtuti se nemusí dostat do obálky trubice, ale mohou se zachytit podél dráhy rozptylovače, například v rozptylovači samém nebo ve vyčerpané trubici. A konečně další nevýhodou je, vzhledem k tomu, že se rozptylování uskutečňuje v horkém prostředí, že může dojít ke ztrátám odpařením. Vzhledem k těmto nevýhodným faktorům množství rtuti obvykle rozptýlené značně přesahuje skutečně požadované množství, což je plýtváním ne levné suroviny, jejíž množství je omezeno. Navíc při rozbití trubice může nadměrné množství škodlivé rtuti uniknout do okolí.

Známým způsobem překonání této nevýhody dosavadního stavu techniky je připevnit intermetalickou rtuťovou sloučeninu okolo katody na rozpadové stínítko před odtavením vyčerpané trubice. Po odtavení se rtuť uvolní ze sloučeniny, když ta se nevratně rozloží prostřednictvím zvenku přivedeného tepla.

Nevýhodou tohoto řešení však je, že výroba se stává obtížnější a dražší.

Jiným známým způsobem řešení nevýhod dosavadního stavu techniky, popsaným v americkém patentovém spise č. 3 764 842 je způsob, kdy požadované množství rtuti je zataveno do skleněného pouzdra v teplo vedoucím. styku s vnějším vyhřívacím drátem. Do drátu se pustí proud, který roztaví a přeřízne skleněnou stěnu a tím uvolní rtuť. Pouzdro i drát jsou upevněny na rozpadovém stínítku.

Nevýhody tohoto řešení spočívají v tom, že sestavení a upevnění pouzdra a vyhřívacího drátu je poněkud složité a je třeba zavést zvláštní opatření k zabránění tomu, aby částečky rozbitého skla neodpadly. Rozpadové stínítko přitom vyžaduje speciální vytvarování.

Další známé řešení podle dosavadního stavu techniky, popsané například v amerických patentových spisech číslo 3 794 402 a 4 182 971 řeší problém dávkování rtuti tak, že skleněné nebo kovové pouzdro obsahující rtuť má zatavené vyhřívací vlákno, procházející podélně jeho vnitřkem. To je buď připojeno k vnějšímu zdroji napětí prostřednictvím vodičů přívodu proudu, procházejícího stěnou trubice, nebo je proud v něm indukován vysokofrekvenčním zdrojem. Vyhřívací proud odpařuje rtuť a pouzdro se rozpadne v důsledku zvýšení tlaku par. Pouzdro může nebo nemusí být upevněno na rozpadovém stínítku.

Nevýhodou tohoto řešení je, že vyžaduje přídavný přes stěnu trubice procházející vodič nebo vysokofrekvenční ohřívač. Také příprava pouzdra se zataveným kovovým drátem je neohrabaná a drahá.

Jiný návrh na řešení tohoto problému je popsán v britském patentovém spise číslo

475 458, kde je rozptylovač umístěn ve vyčerpané trubici výbojky. Rozptylovač sestává ze dvou proti sobě položených destiček s výhodou z nepodobných kovů navzájem svařených a vytvářejících mezi sebou prohlubeninu pro uložení kapalné rtuti. Při zahřátí tlak par rtuti rozevře destičky a umožní únik par rtuti.

Nevýhodou tohoto řešení je, že se vyčerpání vnitřku zatavené obálky vyčerpanou trubicí zpomalí přítomností rtuťového rozptylovače v ní. Některé páry mohou také kondenzovat ve vyčerpané trubici a nedosáhnou tak vnitřku obálky.

V americkém patentovém spise číslo 4 056 750 bylo navrženo vytvořit rozpadové stínítko s obvodovou mezerou a přivařit kovové, rtuť obsahující pouzdro k okrajům mezery.

Nevýhodou tohoto řešení však je, že je nutno předem připravit pouzdra a přivařit je ke stínítku. Ne všechna taková stínítka mají obvodové mezery a materiál může rozprášit katodu a procházet částmi mezery nenaplněnými pouzdrem a usadit se nežádoucím způsobem na stěnu obálky.

Zveřejněná britská přihláška vynálezu č.

040 554 popisuje dvoukomorový zásobník připopjený k patce nebo hrdlu objímky trubicové zářivky. Jedna komora je stále lehce pootevřena a obsahuje amalgam vytvářející kovovou slitinu. Druhá komora obsahuje rtuť.

Nevýhodou tohoto řešení je složitost konstrukce a vysoké výrobní náklady, přičemž fosfor na vnitřní stěně trubice není patřičně chráněn.

Konečně britská zveřejněná patentová přihláška č. 2 063 556 popisuje hrdlo zářivky, kde na stonku uchycená katoda je obklopena rozpadovým stínítkem s úzkou obvodovou mezerou mezi svými konci. Rtuť obsahující zatavené kovové pouzdro je přivařeno k těmto koncům tak, aby leželo v mezeře. Pouzdro je uzavřeno tak, aby při vyso...

235616 kofrekvenčníni ohřevu prasklo, a to ve směru stonku.

Tato konstrukce se vyznačuje týmiž nevýhodami, které byly zmíněny ve spojení s americkým patentem č. 4 056 750.

Uvedené nevýhody známých řešení do značné míry řeší rozptylovač rtuti pro elekrickou výbojkovou lampu, s výhodou umístěný okolo katody elektrické výbojkové lampy, obsahující alespoň dvě neprodyšně utěsněné kovové stěny, tvořící teplem roztrhnutelný zásobník rtuti, nebo rtuť obsahující intermetalické sloučeniny, podle vynálezu, jehož podstatou je, že alespoň jedna ze stěn zásobníku je tvořena částí katodového rozpadového stínítka nebo předrobku rozpadového stínítka. Výhodné je, jestliže druhá ze stěn zásobníku je vytvořena příčně naříznutým rozpadovým stínítkem nebo předrobkem rozpadového stínítka od jeho jedné hrany, přehnutým podél linie přehnutí, probíhající ve směru délkového rozměru rozpadového stínítka nebo předrobku rozpadového stínítka, přičemž naříznutá část je připevněna k oblasti opačné hrany. Výhodné rovněž je, jestliže druhá stěna zásobníku je tvořena víčkem připevněným k první stěně zásobníku svarem, přičemž alespoň jedna ze stěn je opatřena prohlubeninou pro uchovávání kapalné rtuti nebo rtuť obsahující intermetalické sloučeniny. Výhodné dále je i to, jestliže rozpadové stínítko nebo předrobek rozpadového stínítka je i v části se zmenšeným průřezem širší než víčko, které je k rozpadovému stínítku připevněno v části se zmenšeným průřezem. Rovněž je výhodné, jestliže rozpadové stínítko je vytvořeno s překrývajícími se konci s příčnou, radiální mezerou mezi nimi, přičemž zásobník je umístěn v mezeře. Kolového stínítka jsou uspořádány do průběžné, ploché kovové pásky, opatřené soustavou oddělených teplem praskajících zásobníků rtuti nebo rtuť obsahující intermetalické sloučeniny, kde páska je rozdělitelná na jednotlivé předrobky, z nichž každý je ohybatelný do tvaru odděleného rozptylového stínítka. Podstatou způsobu výroby rozptylovače rtuti je pak to, že plochá kovová pás* ka předrobku rozpadového stínítka se rozdělí na jednotlivé části, z nichž každá se vytvaruje do tvaru odděleného rozpadového stínítka, přičemž jako víčko zásobníku se přiloží oddělená kovová část nebo naříznutá a přehnutá část předrobku rozpadového stínítka.

Výhody vynálezu spočívají v jeho široké upotřebitelnosti. Je použitelný s výbojkami s nebo bez vyčerpaných trubic, může se použít s rozpadovými stínítky s mezerami, s překrytím nebo s nekonečnou smyčkou. Jinou výhodou je, že používá méně vnějšího materiálu nebo vůbec žádný pro samotný rozptylovač a nepoužívá sklo. Další výhoda spočívá v tom, že je méně náchylný k nebezpečí fosforu na stěně lampy -'Uvolněnými zlomky materiálu po prasknutí rozptylova če. Konečně další výhodou je, že je snadno vyrobitelný a je možno u něj použít různých forem vyhřívání pro uvolnění rtuti.

Výhodná příkladná provedení vynálezu jsou schematicky znázorněna na přiložených výkresech, kde obr. 1 je perspektivní pohled na rozptylovač rtuti pro elektrickou výbojkovou lampu, připevněnou k a tvořící část rozpadového katodového stínítka a kotevní drát, nesoucí stínítko, obr. 2 je průřez rozptylovačem rtuti z obr. 1, obr. 3 a, b, c znázorňují za sebou následující kroky při výrobě rozptpylovače rtuti podle obr. 1 a 2, obr. 4 až 7 jsou pohledy na další pro vedení rozptylovačů rtuti podle vynálezu, kde obr. 4 a 6 jsou částečné nárysy, zatímco obr. 5 je částečný perspektivní pohled a obr. 7 je perspektivní pohled na rozptylové katodové stínítko, zahrnující rozptylovač rtuti, obr. 8 je perspetivní pohled na sestavu fluorescenční lampy, zahrnující další provedení rozptylovače rtuti podle vynálezu, obr. 9 až 15 jsou příslušné schematické nárysy dalších provedení vynálezu, obr. 16 je perspektivní pohled ve zvětšeném měřítku na provedení podle obr. 15, ale s jednou přesahující koncovou částí stínítka pro větší jasnost odstraněnou, obr. 17 je detailní pohled na rozptylovač rtuti znázorněný na obr. 9 až 14, obr. 18 je detailní pohled na rozptylovač rtuti znázorněný na obr. 15 a 16 a obr. 19, případně 20 jsou částečný perspektivní pohled a boční pohled vzatý podle šipky A v obr. 19 na další provedení vynálezu, kde zásobník rtuti je zcela vytvořen z rozpadového stínítka.

Na obr. 1 až 3 je znázorněno rozpadové stínítko 10, obklopující katodu trubice fluorescenční lampy. Rozpadové stínítko 10 je provedeno z kovového materiálu a je přivařeno k jednomu konci kotevního drátu 11, jehož druhý konec je připevněn k tyčince zatavené do skla. Sestava či dílčí sestava, sestávající z kotevního drátu 11, přívodních drátů 45 a katodového vlákna 46, se dále nazývá montážní jednotka 40 a je znázorněna na obr. 8 a bude popsána v souvislosti s tímto obrázkem.

Rozpadové stínítko 10 je vytvořeno ve formě kovové pásky, zatočené do smyčky s přesahujícími konci 12, které jsou u tohoto provedení spolu svařeny v oblasti přesahu svary 13. V poloze posunuté vůči překrytí má rozpadové stínítko 10 dva boční zářezy 14 pro vytvoření části 15 se zmenšeným průřezem.

Malé víčko 16 je privařeno k vnějšímu povrchu části 15 se zmenšeným průřezem rozpadového stínítka 10. Jak je zřejmé, vzhled svaru 13 připomíná zvýšenou náplast. Délka víčka 16 je malým zlomkem obvodové délky rozpadového stínítka 10, přičemž jeho šířka je o něco menší než šířka části 15 se zmenšeným průřezem. Rozpadové stínítko 10 a víčko 16 mohou být provedeny z téhož nebo z rozdílného kovového materiálu.

Rozpadové stínítko 10 anebo víčko 16 jsou vytvořeny s prohlubeninou 17, která se naplní před operací svařování předem stanoveným množstvím kapalné rtuti 18 nebo rtuť uvolňujícího amalgamu nebo intermetalické sloučeniny. Tímto způsobem víčko a s ním spolupracující část rozpadového stínítka 10 spolu tvoří rozptylovač rtuti.

Kapalná rtuť 18 se při použití vyhřeje a odpaří. Tlak par rozevře rozptylovač, například ve svárech, a umožní tak parám rtuti uniknout do trubice lampy.

Vyhřívání může být uskutečněno například vnějším ozařováním svazkem elektronů nebo laserovým paprskem nebo indukovanými elektrickými proudy. Pro tento účel se používají neznázorněné vysokofrekvenční cívky.

Boční zářezy 14, vytvářející část 15 se zmenšeným průřezem vytvářejí dráhu o vyšší proudové hustotě pro koncentraci vyhrívacího účinku v oblasti víčka 16, aniž by se plýtvalo energií na vyhřívání zbytku rozpadového stínítka 10 na vysokou teplotu.

Obr. 3a znázorňuje počáteční fázi výroby jednoho provedení rozptylovače rtuti. Dlouhý plochý pásek predrobku 20 z materiálu rozpadového stínítka 10 je střídavě opatřen prohlubeninami 17, z nichž každá je naplněna kapkou kapalné rtuti 18 o předem stanoveném objemu.

Jak je zřejmé z obr. 3b, každá prohlubenina je pak zakryta víčkem 16, které je přivařeno к pásku predrobku 20. Pak [viz obr. 3cJ se vytvoří boční zářezy 14.

Výsledný polotovar pak může být odstřihnut mezi sousedícími prohlubeninami 17, ohnut běžným způsobem tak, aby vytvořil rozpadové stínítko 10 a sestaven s montážní jednotkou 40 v běžném neznázorněném stroji, nazývaném montážní lis.

Obr. 4 znázorňuje alternativní provedení, kde rozptylovač je umístěn mimo střed podélné osy pásku předrobku 20, který není opatřen zářezem. Stejné proudové hustoty však může být dosaženo vytvořením otvoru 22 podél víčka 16» Takové otvory 22 mohou být využívány jako unášecí otvory, spolupracující se zuby unášeče nebo jinými výstupky pohonného mechanismu pro pohánění pásku obrobku 29 a nebo vztažné otvory pro stanovení správného umístění pásku předrobku 20 při operaci rozřezávání pásku nebo při jakékoliv další následující operaci, prováděné s páskem předrobku 20.

Je zřejmé, že prohlubenina 17 může být vytvořena ve víčku 16 а к němu pak může být přivařeno rozpadové stínítko 10. Prohlubeniny 17 mohou být vytvořeny také na obou těchto prvcích, to je na rozpadovém stínítku 10 i víčku 16.

V provedení podle obr. 1 až 4 může materiál, rozprašovaný z používané katody, procházet bočními zářezy 14 nebo otvory 22 a usazovat se na vnitřním fosforovém povlaku stěny lampy. To je obecně nežádoucí a pro vedení podle obr. 5 tento nedostatek napravuje.

Zde jsou zářezy 25 ve tvaru L, vytvářející ta,k chlopně 26, které jsou odehnuty od části 15 se zmenšeným průřezem, a to směrem dovnitř ke katodě 46. Tímto způsobem chlopně 26 blokují čistě radiální dráhu pohybu rozprašovaných částeček.

Alternativně, jako je tomu v provedení podle obr. 6, zářezy 30 mohou být provedeny ve směru, vytvářejícím ostrý úhel se středovou podélnou osou pásku predrobku 20.

V dalším provedení, znázorněném na obr. 7, se konce 12 stínítka lehce překrývají, ale jsou od sebe oddálené. Stíní katodu 46 od stěny trubice, ale jsou navzájem spojeny svarem 35 na jazýčku 3fi o zmenšeném průřezu, který vystupuje z jednoho konce 12 rozpadového stínítka 10. Jazýček 35 je opatřen víčkem 16, které je přivařeno na prohlubeninu v jazýčku 36, naplněnou kapalnou rtutí 18.

Obr. 8 znázorňuje další provedení o zobrazuje celou konstrukci montážní jednotky 40. Ta sestává z dříku 41 s talířkem 42, čerpací .trubme 43, přivedené do otvoru 44 v dříku 41, páru oddělených přívodních drátů 45, které jsou zatavené v dříku 41, katodového vlákna 46, upevněného mezi horními konci přívodních drátů 45 a z kotevního drátu 11, zataveného v jednom konci dříku 41 a na druhém konci přivaleného к rozpadovému stínítku 10. Válcovitá obálka je přitavená к talířku 42.

Rozpadové stínítko 10 má přesahující konce 12 navzájem svařeny svary 13. Vnitřní konec je zahnut dovnitř pro zajištění stínění bočních zářezů 14, provedených do rozpadového stínítka 10 pro vytvoření části 15 se zmenšeným průřezem. V tomto provedení je část 15 se zmenšeným průřezem vytvořena v oblasti překrytí mezi přesahujícími konci

12. Rozptylovač rtuti je umístěn mezi bočními zářezy 14.

Obr. 9 až 16 znázorňují různá další provedení rozptylovačů rtuti podle vynálezu při použití podobných vztahových značek pro podobné součástky. Ve všech těchto provedeních je víčko 16 umístěno v oblasti překrytí mezi přesahujícími konci 12 rozpadového stínítka 10. Přesahující konce 12 jsou navzájem svařeny svary 13. Toto překrytí pomáhá chránit fosfor na stěně obálky.

Na obr. 9, 11, 14 a 15 je umístění víčka 16 takové, že při použití se zásobník rozevře směrem dovnitř, to jest směrem ke katodě, ale vnitřek překrývajících se konců 12 je vložen mezi katodu 46 a zásobník. To může být užitečným rysem tam, kde je nebezpečí, že teplo od katody 46 při aktivaci katody 46 nebo při stárnutí při výrobě fluorescenčních lamp by mohlo předčasně uvolnit kapalnou rtuť 18 ze zásobníku. Naopak v obr. 10, 12 a 13 je zásobník umístěn tak, že se rozevře směrem ven, kde se nebezpečí poškození fosforu nepovažuje za důležité.

Tyto obrázky také ukazují, že zásobník inůže být na vnějším z překrývajících se konců 12, jak je zřejmé z obr. 9, 11 a 12 až 16, ale může být i na vnitřním překrývajícím se konci 12, jako na obr. 10. Uvažuje-li se rozpadové stínítko 10 jako elipsa, může být zásobník na kratší ose, jako na obr. 9 až 12, 15 a 16, nebo na delší ose, jako na obr. 13 a 14.

Pokud jde o obr. 15 a 16, zde je pro další zmenšení poškození fosforu roztržením rozptylovače rtuti část 15 se zmenšeným průřezem vytvořena s integrálními zahnutými chlopněmi 60, které jsou zjevnější na obr. 16, kde byl vnitřní z překrývajících se konců 12 pro jasnost odstraněn.

Obr. 17 ukazuje detailněji, jak je rozpadové stínítko 10 opatřeno zářezem a jak je přiložen zásobník u provedení podle obr. 9 až 14. Obr. 18 na druhé straně je analogický obr. 17, ale týká se rozpadového stínítka 10 z obr. 15.

Konečně na obr. 19 a 20 je znázorněno provedení, ve kterém je rozptylovač rtuti vytvořen zcela a výlučně z rozpadového stínítka 10. Dvojice rovnoběžných, příčných řezů je provedena od jednoho kraje pásku před robku 20 až k linii 70 přehnutí části 15 se zmenšeným průřezem. Nenaříznutá část je opatřena, prohlubeninou 17 pro kapalnou rtuť 18. Naříznutá část 71 se pak přehne podél linie 70 přehnutí tak, aby překryla nenaříznutou, prohloubenou a kapalnou rtutí 18 naplněnou část a je k ní přivařena. Ačkoliv pro jednoduchost obr. 19 a 20 znázorňují bodové svary, ve skutečnosti jsou svary 13 úplné kruhy, obtáčející prohlubeninu. Alternativně mohou být svary 13 ve tvaru písmene U, přičemž na vrchu U tvoří přehnutí. Řezy mohou přesahovat přes linii 70 přehnutí a vytvářet štěrbinu 72 pro další zmenšení šířky dráhy proudu a takto zvýšení proudové hustoty v oblasti zásobníku.

U kteréhokoliv z předchozích provedení může mít rozpadové stínítko 10 dva oddělené zásobníky, první obsahující rtuť a druhý obsahující kov nebo slitinu, jako indium nebo indium-wismut, které mohou tvořit se rtutí amalgan. Tento druhý zásobník může být po celou dobu pootevřený. Tímto způsobem může být atmosféra uvnitř obálky lépe řízena.

Vynález lze s výhodou využít zejména při výrobě výbojkových lamp.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Rozptylovač rtuti pro elektrickou výbojkovou lampu, umístěný okolo katody elektrické výbojkové lampy, obsahující alespoň dvě neprodyšně utěsněné kovové stěny tvořící teplem roztrhnutelný zásobník rtuti nebo rtuť obsahující intermetallcké sloučeniny, vyznačující se tím, že alespoň jedna ze stěn zásobníku je tvořena částí katodového rozpadového stínítka (10) nebo předrobku (20) rozpadového stínítka (10).
2. 2. Rozptylovač rtuti podle bodu 1, vyznačující se tím, že druhá ze stěn zásobníku je vytvořena příčně naříznutým rozpadovým stínítkem (10) nebo předrobkem (20) rozpadového stínítka (10) od . jeho jedné hrany, přehnutým podél . linie (70) přehnutí, probíhající ve směru délkového rozměru rozpadového stínítka (10) nebo předrobku (20) rozpadového stínítka. (10), přičemž naříznutá část (71) je připevněna k oblasti opačné hrany.
3. 3. Rozptylovač rtuti podle bodu 1, vyznačující se tím, že druhá stěna zásobníku je tvořena víčkem (16) připevněným k první stěně zásobníku svarem (13), přičemž alespoň jedna ze stěn je opatřena prohlubeninou (17) pro uchovávání kapalné rtuti (18) nebo rtuť obsahující intermetalické sloučeniny.
4. 4. Rozptylovač rtuti podle kteréhokoliv z bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že rozpa dové stínítko (10) nebo předrobek (20) rozpadového stínítka (10) je i v části (15) se zmenšeným průřezem širší než víčko (16), které ie k rozpadovému stínítku (10) připevněno v části (15) se zmenšeným průřezem.
5. 5. Rozptylovač rtuti podle kteréhokoliv z bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že rozpadové stínítko (10) je vytvořeno s překrývajícími se konci (12) s příčnou, radiální mezerou mezi nimi, přičemž zásobník je umístěn v mezeře.
6. 6. Rozptylovač rtuti podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že předrobky (20) rozptylového stínítka (10) jsou uspořádány do průběžné, ploché kovové pásky, opatřené soustavou oddělených teplem praskajících zásobníků rtuti (18) nebo rtuť obsahující intermetaPcké sloučeniny, kde páska je rozděl'telná na jednotlivé předrobky (20), z nichž každý je ohýbatelný clo tvaru odděleného rozptylového stínítka (10).
7. 7. Způsob výroby rozptylované rtuti podle bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že plochá kovová páska předrobku rozpadového stínítka). se rozdělí na jednotlivé části, z nichž každá se vytvaruje do tvaru odděleného rozpadového stínítka, přičemž jako víčko zásobníku se přiloží oddělená kovová část nebo naříznutá a přehnutá část předrobku rozpadového stínítka.