DE102011079776A1

DE102011079776A1 - Gasentladungslampe und Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe

Info

Publication number: DE102011079776A1
Application number: DE102011079776A
Authority: DE
Inventors: Stephan Appel; Armin Konrad; Christina Wille; Markus Schoenheits; Matthias Schiplage; Renate Hirrle
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-01-31
Also published as: US20140175974A1; WO2013013880A1; EP2737518A1

Abstract

Eine Gasentladungslampe (100, 200) gemäß einer Ausführungsform weist ein Entladungsgefäß (101) auf. Die Gasentladungslampe (100, 200) weist ferner Gettermaterial (102) in dem Entladungsgefäß (101) auf, wobei das Gettermaterial (102) in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht worden ist. Bei einem Verfahren (500) zum Herstellen einer Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform wird Gettermaterial in ein Entladungsgefäß der Gasentladungslampe eingebracht, wobei das Gettermaterial in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht wird.

Description

Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine Gasentladungslampe und ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe.
Gasentladungslampen wie zum Beispiel Niederdruckgasentladungslampen sind heutzutage weit verbreitet. Eine Niederdruckgasentladungslampe weist ein Entladungsgefäß auf, das an der Innenseite mit einem fluoreszierenden Leuchtstoff (Phosphor) beschichtet ist. Als Gasfüllung dient derzeit in der Regel Quecksilber(Hg)-Dampf zur Emission von Ultraviolett(UV)-Strahlung und zusätzlich meist Argon (Ar) als Hintergrundgas. Der Quecksilberdampf wird dabei dadurch erzeugt, dass Quecksilber in flüssiger Form, in Form von Quecksilberlegierungen oder in Form von anderen Quecksilbergemischen in die Lampe eingebracht wird und ein Teil des Quecksilbers während des Betriebs der Lampe verdampft und sich im Betrieb ein typischer Quecksilberdampfdruck einstellt. Die Quecksilberatome des Quecksilberdampfes werden im Rahmen eines Entladungsprozesses zur Emission von UV-Strahlung angeregt, welche von der Leuchtstoffbeschichtung in sichtbares Licht umgewandelt wird.
Ein Problem bei der Herstellung derartiger Gasentladungslampen besteht darin, dass Verunreinigungen der Lampenatmosphäre, insbesondere mit Wasser und Kohlendioxid, das Einbringen einer relativ hohen Menge an Quecksilber in die Lampe erfordern, da ein Teil des Quecksilbers mit den Verunreinigungen reagiert und somit nicht mehr für den Entladungsprozess, der für die Lichterzeugung notwendig ist, verfügbar ist.
Beispielsweise aus WO 2004/055860 A1 ist es bekannt, Magnesiumoxid oder Erdalkalimetall-Pyroborate, welche das Wasser binden sollen, in Form einer Beschichtung oder als Bestandteile einer Beschichtung in die Lampe einzubringen. Ein Nachteil dieses Vorgehens besteht darin, dass die Trocknungswirkung (= Getterwirkung) relativ schwach im Vergleich zu anderen Trocknungsmitteln (= Gettermaterialien) ist. Ein Grund hierfür ist, dass das Trocknungsmittel in Form einer Beschichtung vorliegt, die erst durch Trocknen und Erhitzen ihre Wirksamkeit erhält (sogenannte Aktivierung). Diese Aktivierung ist zum Erreichen einer guten Trocknungswirkung nicht ausreichend, da einerseits die Temperaturen beim Ausheizprozess zu niedrig sind und andererseits nach dem Ausheizprozess Verunreinigungen aus der Umgebungsluft von der Beschichtung aufgenommen werden können, so dass diese bereits bei der Herstellung der Lampe mit Verunreinigungen aus der Umgebungsluft zumindest teilweise gesättigt wird und somit im späteren Betrieb der Lampe nicht mehr die volle Trocknungskapazität für in der Lampenatmosphäre enthaltene Verunreinigungen zur Verfügung steht.
Ein der Erfindung zugrunde liegendes Problem kann darin gesehen werden, eine Gasentladungslampe und ein Herstellungsverfahren für eine Gasentladungslampe bereitzustellen, bei der die Konzentration an Verunreinigungen der Lampenatmosphäre im Vergleich zu herkömmlichen Lampen verringert ist.
Das Problem wird gelöst durch eine Gasentladungslampe und ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die hierin im Zusammenhang mit der Gasentladungslampe beschriebenen Ausführungsformen gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt. Ferner ist anzumerken, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen und Ausgestaltungen sich nicht gegenseitig ausschließen, sondern dass eine oder mehrere der hierin beschriebenen Ausführungsformen oder Ausgestaltungen jeweils mit einer oder mehreren anderen der hierin beschriebenen Ausführungsformen oder Ausgestaltungen kombiniert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Gasentladungslampe bereitgestellt. Die Gasentladungslampe weist ein Entladungsgefäß auf. Die Gasentladungslampe weist ferner Gettermaterial (anders ausgedrückt, ein Material mit der Funktion eines Getters) in dem Entladungsgefäß auf, wobei das Gettermaterial in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht worden ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe bereitgestellt, welches das Einbringen von Gettermaterial in ein Entladungsgefäß der Gasentladungslampe aufweist, wobei das Gettermaterial in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Unter einem „Gettermaterial“ oder „Getter“ kann im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise ein chemisch reaktives Material oder chemisch reaktiver Stoff verstanden werden, das bzw. der die Eigenschaft aufweist, dass an der Oberfläche des Getters bestimmte Moleküle (z.B. Kohlendioxid-, Kohlenmonoxid- oder Wassermoleküle) mit den Atomen des Gettermaterials eine direkte chemische Verbindung eingehen oder die Moleküle durch Sorption festgehalten werden. Dabei können die Moleküle physisorbiert oder chemisorbiert sein. Auf diese Weise können die Moleküle mittels des Getters „eingefangen“ werden, was auch als „Gettern“ bezeichnet wird.
Unter einem „Trocknungsmittel“ kann im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise ein Material oder Stoff verstanden werden, das bzw. der dazu dient Wasser zu entziehen. Das Wasser kann beispielsweise chemisch gebunden werden, oder die Trocknung kann durch Adsorption erfolgen. Insbesondere kann der Begriff „Trocknungsmittel“, so wie hierin gebraucht, beispielsweise ein Gettermaterial bezeichnen, das dazu geeignet ist, Wasser bzw. Wassermoleküle aus einer Umgebungsatmosphäre einzufangen bzw. zu gettern.
Unter dem Ausdruck „wasserfrei“ oder „in wasserfreier Form“ kann im Rahmen dieser Anmeldung verstanden werden, dass die Zusammensetzung eines Materials, insbesondere die Zusammensetzung der hierin beschriebenen Gettermaterialien (z.B. Trocknungsmittel), seiner chemischen Substanzformel entspricht und die Anzahl an oberflächlich adsorbierten Wassermolekülen gleich Null oder minimal ist, wobei „minimal“ der Wasserkonzentration nach vollständiger Trocknung bzw. Aktivierung entspricht.
Die Gasentladungslampe kann eine beliebige Gasentladungslampe sein, zum Beispiel eine beliebige Niederdruckgasentladungslampe.
Die Gasentladungslampe und/oder das Entladungsgefäß der Gasentladungslampe können eine beliebige Form aufweisen. Beispielsweise kann die Lampe als Stablampe ausgebildet sein und das Entladungsgefäß kann als stabförmiger Lampenkolben (z.B. Glaskolben) ausgebildet sein, alternativ können jedoch beliebige andere Arten und/oder Formen von Gasentladungslampen bzw. Entladungsgefäßen (zum Beispiel Lampenkolben) gewählt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Gettermaterial ein erstes Gettermaterial (zum Beispiel ein erstes Trocknungsmittel) und mindestens ein weiteres Gettermaterial (zum Beispiel Trocknungsmittel) aufweisen. Das mindestens eine weitere Gettermaterial kann beispielsweise ein von dem ersten Gettermaterial verschiedenes Gettermaterial sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen des/der Gettermaterials/-ien (z.B. des/der Trocknungsmittel/s) in das Entladungsgefäß durch Einbringen mindestens eines Aufnahmebehältnisses, in dem das/die Gettermaterial/-ien enthalten ist/sind, in das Entladungsgefäß erfolgen.
Das mindestens eine Aufnahmebehältnis kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen so eingerichtet sein, dass es beim Einbringen in das Entladungsgefäß verschlossen ist (mit anderen Worten, dass das/die darin enthaltene/n Gettermaterial/-ien eingeschlossen ist/sind und nicht mit der Umgebungsatmosphäre (insbesondere der Lampenatmosphäre) in Kontakt kommt/kommen) und nach dem Einbringen in das Entladungsgefäß (zum Beispiel nach einer Evakuierung und/oder Versiegelung des Entladungsgefäßes) geöffnet werden kann, so dass das/die in dem Aufnahmebehältnis enthaltene/n Gettermaterial/-ien mit der Lampenatmosphäre in Kontakt kommt/kommen. Dadurch, dass das Gettermaterial in einem verschlossenen Aufnahmebehältnis in das Entladungsgefäß der Lampe eingebracht wird und das Aufnahmebehältnis erst nach dem Einbringen (z.B. nach Evakuierung und/oder Versiegelung des Entladungsgefäßes) geöffnet wird, kann zum Beispiel vermieden werden, dass das in dem Aufnahmebehältnis enthaltene Gettermaterial vorzeitig (z.B. vor einer Evakuierung und/oder Versiegelung des Entladungsgefäßes) mit der Lampenatmosphäre und darin enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt kommt und möglicherweise durch die Verunreinigungen teilweise gesättigt wird.
Beim Betrieb einer Gasentladungslampe wie zum Beispiel einer Niederdruckgasentladungslampe (z.B. einer auf einer Quecksilberentladung basierenden Niederdruckgasentladungslampe) entsteht Ultraviolett(UV)-Strahlung. Diese UV-Strahlung kann dazu führen, dass das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) oder die im Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) gebundenen Verunreinigungen (z.B. im Trocknungsmittel gebundenes Wasser) durch Photodissoziation freigesetzt werden. Ein Teil der gebundenen Verunreinigungen (z.B. des gebundenen Wassers) könnte dadurch beim Betrieb der Lampe wieder in die Entladungsatmosphäre gelangen.
In diesem Zusammenhang kann ein weiterer Effekt des Einbringens des Gettermaterials mittels eines Aufnahmebehältnisses darin gesehen werden, dass das Gettermaterial in dem Aufnahmebehältnis vor der beim Betrieb der Lampe entstehenden UV-Strahlung geschützt vorliegen kann, zum Beispiel dadurch, dass das Material des Aufnahmebehältnisses so gewählt ist, dass es die UV-Strahlung ganz oder teilweise absorbiert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das mindestens eine Aufnahmebehältnis eine Ampulle aufweisen oder als eine Ampulle ausgebildet sein.
Die Ampulle kann beispielsweise eine Glasampulle (zum Beispiel eine Kieselglasampulle (auch als Quarzglasampulle bezeichnet) oder eine Glasampulle aus einem für UV-Strahlung undurchlässigen Glas) oder eine Keramikampulle sein. Alternativ kann die Ampulle andere geeignete Materialien aufweisen oder daraus bestehen.
Mit anderen Worten kann das Einbringen in die Lampe in Form einer (oder mehrerer) mit Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) gefüllten Ampulle (zum Beispiel Glasampulle oder Keramikampulle) erfolgen. Die Ampulle kann beispielsweise an einem oder mehreren Elektrodengestellen der Lampe befestigt werden (im Falle einer Lampe mit Elektroden) oder kann an der Innenseite des Entladungsgefäßes befestigt (z.B. angeschmolzen) werden (zum Beispiel im Falle einer elektrodenlosen Lampe, aber auch im Falle einer Lampe mit Elektroden). Die Ampulle kann nach einer Versiegelung der Lampe mittels einer geeigneten Technik geöffnet werden. Zum Beispiel kann die Ampulle durch Erhitzen geöffnet werden, zum Beispiel indem ein mit der Ampulle verbundener (z.B. um die Ampulle gewickelter) Metalldraht mittels eines elektrischen Stroms (z.B. DC-Stroms) oder induktiv erhitzt wird und dadurch eine Spannung im Material der Ampulle (z.B. Glas) erzeugt (thermisch induzierte Spannung), die dazu führt, dass die Ampulle sich öffnet (anschaulich aufbricht). Alternativ kann die Ampulle optisch, zum Beispiel mittels eines Laserstrahls, geöffnet werden.
Nachdem die Ampulle geöffnet wurde, kann das in der Ampulle enthaltene Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) in Kontakt mit der Lampenatmosphäre treten und dieser die zu entfernenden Verunreinigungen (z.B. Wasserspuren) entziehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ampulle ein Material aufweisen oder daraus bestehen, das für UV-Strahlung undurchlässig oder nahezu undurchlässig ist. Zum Beispiel kann eine Ampulle verwendet werden, die ein UV-absorbierendes Glas aufweist oder daraus besteht. Auf diese Weise kann die Wirkung der bei der Gasentladung (zum Beispiel Quecksilberentladung) entstehenden UV-Strahlung auf den Ampulleninhalt (d.h. das (oder die) in der Ampulle enthaltene(n) Gettermaterial(ien)) verringert werden.
Um zu verhindern, dass das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) aus der Ampulle (allgemein, aus dem Aufnahmebehältnis) herausfällt, kann die Ampulle (allgemein, das Aufnahmebehältnis) gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Rückhalteeinrichtung aufweisen, die so eingerichtet ist, dass das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) in der Ampulle (allgemein, in dem Aufnahmebehältnis) zurückgehalten wird und nicht aus der Ampulle (allgemein, aus dem Aufnahmebehältnis) austreten kann. Die Rückhalteeinrichtung sollte dabei so eingerichtet sein, dass gewährleistet ist, dass das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) nach Öffnen der Ampulle (allgemein, des Aufnahmebehältnisses) in Kontakt mit der Lampenatmosphäre kommt.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Rückhalteeinrichtung der Ampulle zum Beispiel eine perforierte Zwischenwand sein. Die perforierte Zwischenwand kann beispielsweise aus Glas bestehen (zum Beispiel im Falle einer Glasampulle) oder aus Keramik (zum Beispiel im Falle einer Keramikampulle). Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Rückhalteeinrichtung eine offenporige Sinterglasplatte oder eine offenporige Schaumglasplatte sein. Die Perforation (Lochung) der perforierten Zwischenwand bzw. die Porengröße der offenporigen Schaumglasplatte oder Sinterglasplatte können dabei jeweils so gewählt sein, dass einerseits das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) nicht durch die Lochung bzw. Poren hindurch aus der Ampulle austreten kann (da die Lochung bzw. Poren hierfür anschaulich zu klein bzw. eng sind), und dass andererseits die Lampenatmosphäre und in der Lampenatmosphäre enthaltene Verunreinigungen wie zum Beispiel Wasser mit dem Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) in Kontakt kommen (da die Lochung bzw. Poren für das Hindurchtreten der Verunreinigungen (z.B. Wassermoleküle) anschaulich groß genug sind).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Aufnahmebehältnis eine Ampulle (zum Beispiel eine Glasampulle oder eine Keramikampulle) und einen in der Ampulle befindlichen Tiegel (zum Beispiel Metalltiegel) aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß dieser Ausführungsform das Einbringen des/der Gettermaterials/-ien in Form einer Ampulle erfolgen, in der sich ein Tiegel (z.B. Metalltiegel) befindet, welcher das/die Gettermaterial/-ien enthält. Ein als Metalltiegel ausgebildeter Tiegel kann zum Beispiel mindestens eines der folgenden Metalle oder eine Legierung aus mindestens zweien der folgenden Metalle aufweisen oder daraus bestehen: Molybdän, Wolfram, Eisen, Nickel, Cobalt, Mangan, Chrom. Der Tiegel (z.B. Metalltiegel) kann dazu dienen, das darin enthaltene Gettermaterial vor UV-Strahlung zu schützen, so dass das Auftreten von Photodissoziation und damit das Wiederfreisetzen von gebunden Verunreinigungen (z.B. Wasser) vermieden werden kann.
Der Tiegel (z.B. Metalltiegel) kann gemäß einer Ausführungsform eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, so dass das/die Gettermaterial/-ien (z.B. Trocknungsmittel) nach dem Öffnen der Ampulle in Kontakt mit der Lampenatmosphäre kommen kann/können, ohne aus der Ampulle herauszufallen. Mit anderen Worten kann die Größe der Öffnung(en) so gewählt sein, dass einerseits das Gettermaterial nicht durch die Öffnungen des Tiegels hindurchtreten kann, andererseits jedoch die Lampenatmosphäre und darin enthaltene Verunreinigungen (z.B. Wasser, Kohlendioxid und/oder andere Gasmoleküle) durch die Öffnungen hindurch mit dem im Tiegel befindlichen Gettermaterial in Kontakt treten kann.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Aufnahmebehältnis als eine Metallkapsel ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann gemäß dieser Ausführungsform eine Metallkapsel, die das/die Gettermaterial/-ien enthält, in das Entladungsgefäß eingebracht werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Aufnahmebehältnis (zum Beispiel eine Ampulle, eine Ampulle mit einem darin befindlichen Tiegel (z.B. Metalltiegel), oder eine Metallkapsel) so eingerichtet sein, dass darin mehrere (zum Beispiel zwei, drei, vier, etc.) unterschiedliche Gettermaterialien mit zum Beispiel unterschiedlicher Getterwirkung (z.B. ein Gettermaterial mit Getterwirkung für Wasser, ein Gettermaterial mit Getterwirkung für Kohlendioxid (CO₂), usw.) aufgenommen werden können, wobei zumindest solche Gettermaterialien, die bei gegenseitigem Kontakt in unerwünschter Weise (zum Beispiel exotherm) chemisch miteinander reagieren würden, voneinander getrennt bzw. isoliert sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Aufnahmebehältnis zwei oder mehr Kammern (auch als Abteilungen oder Kompartments bezeichnet) aufweist und zumindest jene Gettermaterialien, die bei gegenseitigem Kontakt chemisch miteinander reagieren würden, jeweils getrennt voneinander in einzelnen Kammern aufgenommen sind. Mit anderen Worten kann beispielsweise ein erstes Gettermaterial in einer ersten Kammer enthalten sein, und ein zweites Gettermaterial, das bei Kontakt mit dem ersten Gettermaterial in unerwünschter Weise mit dem ersten Gettermaterial chemisch reagieren würde, kann in einer zweiten Kammer enthalten sein, derart, dass die beiden Gettermaterialien zwar nicht miteinander in Berührung kommen können aber doch jeweils (nach Öffnen des Aufnahmebehältnisses) mit der Atmosphäre in Kontakt kommen können. Dieses Prinzip kann entsprechend auf drei oder mehr Gettermaterialien, von denen einige oder alle miteinander in unerwünschter Weise reagieren, erweitert werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Gettermaterialien, die nicht chemisch miteinander reagieren, in getrennten Kammern aufgenommen werden. Gemäß einer Ausgestaltung kann dabei beispielsweise für jede Kammer eine entsprechende Rückhalteinrichtung (z.B. perforierte Zwischenwand, offenporige Sinterglasplatte oder Schaumglasplatte) bereitgestellt sein, die dazu dient, das in der jeweiligen Kammer enthaltene Gettermaterial in der Kammer zurückzuhalten, wobei die Rückhalteeinrichtung so eingerichtet ist, dass das in der Kammer enthaltene Gettermaterial nach dem Öffnen des Aufnahmebehältnisses mit der Umgebungsatmosphäre (zum Beispiel Lampenatmosphäre) in Kontakt kommen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere (z.B. zwei, drei, vier, usw.) Aufnahmebehältnisse, die jeweils ein oder mehrere (z.B. unterschiedliche) Gettermaterialien enthalten in das Entladungsgefäß eingebracht werden. Jedes der Aufnahmebehältnisse kann dabei gemäß einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet sein.
Zum Beispiel kann gemäß einer Ausführungsform ein erstes Aufnahmebehältnis, das ein erstes Gettermaterial enthält, und ein zweites Aufnahmebehältnis, das ein zweites Gettermaterial (welches z.B. mit dem ersten Gettermaterial bei Kontakt reagieren würde) enthält, in das Entladungsgefäß eingebracht werden. Das erste und/oder zweite Entladungsgefäß können gemäß einer weiteren Ausführungsform auch jeweils mehrere Gettermaterialien enthalten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist es möglich, das oder die Aufnahmebehältnisse (zum Beispiel die Ampulle(n), zum Beispiel Glasampulle(n)) bereits vor dem Beschichtungsprozess (Leuchtstoffbeschichtungsprozess) am Entladungsgefäß (zum Beispiel Lampenkolben) zu befestigen (anders ausgedrückt, fixieren). Im Falle einer Glasampulle kann dies beispielsweise mittels Erhitzens über die Transformationstemperatur und direktes Zusammenkleben der Glasoberflächen des Entladungsgefäßes (z.B. des Lampenkolbens) und der Ampulle oder auch mit Hilfe eines Glaslotes, welches als Haftvermittler wirkt, erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann/können das Gettermaterial oder die Gettermaterialien direkt (mit anderen Worten, nicht in einem Aufnahmebehältnis enthalten) in das Entladungsgefäß der Lampe eingebracht werden. Mit anderen Worten kann das Gettermaterial in diesem Fall nach dem Einbringen in das Entladungsgefäß innerhalb des Entladungsgefäßes frei beweglich sein und zum Beispiel mit der Leuchtstoffbeschichtung auf der Innenseite des Entladungsgefäßes in Berührung kommen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass ein Teil des Gettermaterials direkt und ein anderer Teil des Gettermaterials mittels eines oder mehrerer Aufnahmebehältnisse in das Entladungsgefäß eingebracht wird. Dabei können das direkt eingebrachte und das mittels des oder der Aufnahmebehältnisse eingebrachte Gettermaterial die gleichen Gettermaterialien oder unterschiedliche Gettermaterialien aufweisen oder sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) in Form von regelmäßigen (anders ausgedrückt, regelmäßig geformten) Körpern, zum Beispiel in Form von Press- oder Sinter-Körpern oder in Form von Schmelzreguli in das Entladungsgefäß eingebracht werden. Das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) kann zum Beispiel in Form von Press- oder Sinter-Körpern oder in Form von Schmelzreguli der Größe (z.B. Durchmesser) im Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm in das Entladungsgefäß der Lampe eingebracht werden. Das Einbringen des Gettermaterials (z.B. Trocknungsmittels) kann hierbei beispielsweise vor einem Pumpprozess in das Entladungsgefäß erfolgen, zum Beispiel durch ein Pumprohr bzw. Pumpstängel hindurch. Das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) kann ein kleines Verhältnis von Oberfläche zu Volumen aufweisen. Aufgrund der Partikelgröße ist es möglich, dass das Gettermaterial (zum Beispiel Trocknungsmittel) nicht homogen über die Beschichtung des Entladungsgefäßes verteilt ist. Die einzelnen (zum Beispiel ungefähr 1 mm bis 2 mm großen) Partikel können im Entladungsgefäß frei beweglich sein.
Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass ein oder mehrere Gettermaterialien (z.B. Trocknungsmittel) in die Lampe bzw. das Entladungsgefäß (zum Beispiel Lampenkolben) eingebracht werden, die eine höhere Getterwirkung (z.B. Trocknungswirkung) aufweisen, zum Beispiel insbesondere im Vergleich zu der in WO 2004/055860 A1 beschriebenen Beschichtung mit Magnesiumoxid oder Erdalkali-Pyroboraten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass sich durch die Verwendung starker Getter für Wasser und andere Verunreinigungen die Gasreinheit einer Lampe verbessern und als Folge daraus die Quecksilbermenge in der Lampe verringern lässt.
Einflüsse auf die Lichtausbeute und die Maintenance der Lampe durch eine Beschichtung mit Gettermaterialien können dadurch vermieden werden, dass der oder die Getter (z.B. das oder die Trocknungsmittel) nicht in Form einer Beschichtung (z.B. in der Leuchtstoffschicht) eingebracht wird bzw. werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass das Gettermaterial oder die Gettermaterialien (zum Beispiel Trocknungsmittel) in wasserfreier Form in die Lampe eingebracht sind bzw. werden. Auf diese Weise ist es möglich, dass das Gettermaterial (z.B. Trocknungsmittel) seine volle Wirksamkeit besitzt und somit Verunreinigungen der Lampenatmosphäre effektiv reduzieren oder eliminieren kann, im Gegensatz zu einem Gettermaterial, das in Form einer Beschichtung eingebracht wird, die erst durch Trocknen und Erhitzen aktiviert werden muss.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen des/der Gettermaterials/-ien (z.B. des/der Trocknungsmittel/s) in das Entladungsgefäß durch Einbringen eines Aufnahmebehältnisses, in dem das/die Gettermaterial/-ien enthalten ist/sind, in das Entladungsgefäß erfolgen.
Die Wiederfreisetzung von während des Lampenbetriebs im Getter gebundenen Wasser kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen dadurch vermieden werden, dass das (oder die) Gettermaterial(ien) gegen UV-Licht und/oder vor Ionenbeschuss geschützt in dem Entladungsgefäß vorliegt (beispielsweise in einer in das Entladungsgefäß eingebrachten UV-undurchlässigen Glasampulle, Keramikampulle, Glasampulle mit Metalltiegel, oder Metallkapsel oder anderen geeigneten, vor UV-Strahlung schützenden, Aufnahmebehältnissen).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Einbringen des Getters (oder der Getter) in das Entladungsgefäß mittels eines Aufnahmebehältnisses wie zum Beispiel einer Ampulle erfolgen. Durch Einbringen des Getters mittels einer Ampulle kann sichergestellt werden, dass die vollständige Getterfähigkeit zur Verfügung steht. Durch Beimischung in die (Leuchtstoff-)Beschichtung würde der Getter hingegen mit der Atmosphäre in Kontakt treten und ganz oder teilweise mit Wasser gesättigt werden oder im Wasser gelöst werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden Gettersubstanzen, insbesondere Trocknungsmittel, verwendet, die sich von den Pyroboraten und Magnesiumoxid dadurch unterscheiden, dass sie eine stärkere Trocknungswirkung besitzen. Insbesondere können Phosphorpentoxid (P₂O₅), Magnesiumperchlorat (Mg(ClO₄)₂), Calciumsulfat (CaSO₄), Calciumchlorid (CaCl₂), Magnesiumchlorid (MgCl₂), Calciumoxid (CaO), Kieselgel (auch als Silicagel bezeichnet) (SiO₂), diverse Molekularsiebe oder Aluminiumoxid (Al₂O₃) (auch hochdisperses Aluminiumoxid wie zum Beispiel Alu C) oder Mischungen aus diesen Stoffen in wasserfreier Form in die Lampe bzw. in das Entladungsgefäß der Lampe (z.B. Lampenkolben) eingebracht werden. Unter dem Ausdruck „in wasserfreier Form“ kann dabei verstanden werden, dass die Zusammensetzung des jeweiligen Trocknungsmittels (z.B. Phosphorpentoxid) der oben angegebenen chemischen Substanzformel (d.h. P₂O₅ im Falle von Phosphorpentoxid) entspricht und die Anzahl an oberflächlich adsorbierten Wassermolekülen gleich Null oder minimal ist.
Das Einbringen der Gettersubstanzen kann vor oder nach dem Beschichtungsprozess mit Leuchtstoff erfolgen. Mit anderen Worten kann das Einbringen der Gettersubstanzen in das Entladungsgefäß der Lampe erfolgen, bevor oder nachdem eine Leuchtstoffbeschichtung im Rahmen eines Leuchtstoffbeschichtungsprozesses auf oder über der Innenseite des Entladungsgefäßes aufgebracht wird. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der Begriff „Beschichtungsprozess mit Leuchtstoff“ bzw. „Leuchtstoffbeschichtungsprozess“, so wie hierin verwendet, nicht notwendigerweise nur das Aufbringen des eigentlichen Leuchtstoffs bzw. der eigentlichen Leuchtstoffschicht oder Leuchtstoffschichten umfasst sondern gegebenenfalls auch das Aufbringen zusätzlicher Schichten vor dem Aufbringen der Leuchtstoffschicht (d.h. anschaulich Schichten, die zwischen der Innenwand des Entladungsgefäßes und der Leuchtstoffschicht angeordnet sind) und/oder das Aufbringen zusätzlicher Schichten nach dem Aufbringen der Leuchtstoffschicht umfassen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird/werden das/die Gettermaterial(ien) (zum Beispiel Trocknungsmittel) nicht in Form einer Beschichtung eingebracht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Ampullen (zum Beispiel Glasampullen oder Keramikampullen) zum Einbringen des oder der Gettermaterialien verwendet. Wenn Ampullen verwendet werden, können diese beispielsweise an einem Elektrodengestell oder an zwei entgegengesetzten Elektrodengestellen der Lampe befestigt sein bzw. werden (im Falle einer Lampe mit Elektroden). Es ist auch möglich, die Ampullen bereits vor dem Beschichtungsprozess am Lampenkolben zu fixieren. Dies kann durch Erhitzen über die Transformationstemperatur und direktes Zusammenkleben der Glasoberflächen des Lampenkolbens und der Ampulle oder auch mit Hilfe eines Glaslotes geschehen, welches als Haftvermittler wirkt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Ampullen räumlich voneinander getrennt in der Lampe (bzw. in dem Entladungsgefäß der Lampe) fixiert werden. In diesem Fall können mehrere Gettermaterialien (zum Beispiel Trocknungsmittel) gleichzeitig verwendet werden, auch wenn diese nicht miteinander mischbar sind, ohne Ihre Wirksamkeit zu verlieren, wie zum Beispiel Calciumoxid (CaO) und Phosphorpentoxid (P₂O₅). Auf diese Weise ist es zum Beispiel möglich, Substanzen wie zum Beispiel CaO und P₂O₅ in Kombination einzusetzen, die neben ihrer Trocknungswirkung spezielle Gettereigenschaften einerseits für Säuren, wie zum Beispiel Kohlendioxid (CO₂), und andererseits für Basen, wie zum Beispiel Ammoniak (NH₃) besitzen, wobei in dem genannten Beispiel CaO als ein Säuregetter und P₂O₅ als ein Basengetter wirkt.
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die Figuren sind schematisch und daher nicht notwendigerweise maßstabsgetreu.
Es zeigen
1 eine Gasentladungslampe gemäß einer Ausführungsform;
2 eine Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3 eine Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 eine Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
5 ein Aufnahmebehältnis zur Verwendung in einer Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
6 ein Aufnahmebehältnis zur Verwendung in einer Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
7 ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;
8 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines beispielhaften Prozessflusses bei einem Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung.
In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
1 zeigt eine Gasentladungslampe 100 gemäß einer Ausführungsform als schematische Querschnittszeichnung.
Die Gasentladungslampe 100 ist als Stablampe ausgebildet und weist ein Entladungsgefäß 101 auf, das als stabförmiger Lampenkolben ausgebildet ist.
Auf der Innenseite (anders ausgedrückt, der Innenwand) des Entladungsgefäßes 101 ist eine Leuchtstoffbeschichtung 101a aufgebracht, die zum Wandeln von während des Entladungsprozesses entstehender UV-Strahlung in sichtbares Licht dient.
Die Gasentladungslampe 100 weist an den beiden Enden des Entladungsgefäßes 101 jeweils einen Sockel 104 mit elektrischen Kontaktierungen 106 auf. Jeweils eine Elektrode 107 mit einem zugehörigen Elektrodengestell 108 (auch als Elektrodenhalter bezeichnet) sind jeweils mit dem jeweiligen Sockel 104 verbunden.
Die Gasentladungslampe 100 weist ferner ein Aufnahmebehältnis 103 auf, welches Gettermaterial 102 in wasserfreier Form enthält. Das Gettermaterial 102 kann zum Beispiel eines oder mehrere (zum Beispiel unterschiedliche) Trocknungsmittel aufweisen oder sein und kann zum Beispiel eines oder mehrere der hierin beschriebenen Materialien aufweisen. Im Falle mehrerer (zum Beispiel unterschiedlicher) Gettermaterialien in dem Aufnahmebehältnis 103 können die einzelnen Gettermaterialien beispielsweise in getrennten Kammern des Aufnahmebehältnisses enthalten sein, so dass die Gettermaterialien nicht miteinander in Berührung kommen.
Das Aufnahmebehältnis 103 und damit das darin enthaltene Gettermaterial 102 sind innerhalb des Entladungsgefäßes 101 angeordnet. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist das Aufnahmebehältnis 103 an einem der beiden Elektrodengestelle (Elektrodenhalter) 108 im Entladungsgefäß 101 angebracht. Gemäß alternativen Ausgestaltungen kann an jedem der beiden Elektrodengestelle 108 jeweils ein Aufnahmebehältnis angebracht sein und/oder es können zwei oder mehr Aufnahmebehältnisse an einem oder beiden Elektrodengestellen 108 angebracht sein (nicht gezeigt).
Das Aufnahmebehältnis 103 kann beispielsweise als eine Ampulle ausgebildet sein, zum Beispiel als eine Glasampulle oder Keramikampulle, beispielsweise als eine Ampulle aus einem UV-absorbierenden Glas gemäß einer Ausgestaltung. Alternativ kann das Aufnahmebehältnis 103 beispielsweise eine Glasampulle mit einem darin befindlichen Tiegel (z.B. Metalltiegel) aufweisen, wobei das Gettermaterial in dem Tiegel enthalten sein kann. Gemäß noch einer alternativen Ausgestaltung kann das Aufnahmebehältnis beispielsweise als eine Metallkapsel ausgebildet sein.
Das Aufnahmebehältnis 103 kann so eingerichtet sein, dass es in einem verschlossenen Zustand (mit anderen Worten, einem Zustand, in dem das in dem Aufnahmebehältnis enthaltene Gettermaterial 102 nicht mit der außerhalb des Aufnahmebehältnisses 103 herrschenden Atmosphäre in Kontakt kommt) in das Entladungsgefäß 101 der Gasentladungslampe 100 eingebracht worden sein kann und nach dem Einbringen (beispielsweise nach einem Versiegeln des Entladungsgefäßes 101) geöffnet werden kann, so dass das Gettermaterial 102 mit der Lampenatmosphäre (d.h. beispielsweise mit der im Entladungsgefäß 101 nach dem Versiegeln herrschenden Atmosphäre) in Kontakt kommt.
Durch das Einbringen des Aufnahmebehältnisses 103 im noch verschlossenen Zustand kann beispielsweise vermieden werden, dass das darin enthaltene Gettermaterial 102 vorzeitig mit der Umgebungsatmosphäre in Kontakt kommt und möglicherweise ganz oder teilweise mit atmosphärischen Verunreinigungen (insbesondere Wasser) gesättigt wird, wie hierin weiter oben bereits beschrieben.
Das Aufnahmebehältnis 103 kann so eingerichtet sein, dass es das darin enthaltene Gettermaterial 102 vor UV-Strahlung, die beim Betrieb der Lampe durch den Gasentladungsprozess erzeugt wird, schützt. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass das Gettermaterial durch Photodissoziation zersetzt und gebundene Verunreinigungen (z.B. Wasser) wieder freigesetzt werden, wie hierin weiter oben bereits beschrieben.
2 zeigt eine Gasentladungslampe 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Gasentladungslampe 200 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich von der Gasentladungslampe 100 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform darin, dass das Aufnahmebehältnis 103 mit dem darin enthaltenen Gettermaterial 102 nicht an einem Elektrodengestell 108 der Lampe 200 sondern auf der Innenseite des Entladungsgefäßes 101 befestigt ist. Das Aufnahmebehältnis 103 kann dauerhaft mit dem Entladungsgefäß 101 oder der innenseitigen Beschichtung 101a des Entladungsgefäßes 101 verbunden sein. Beispielsweise kann im Falle eines als Glasampulle ausgebildeten Aufnahmebehältnisses 103 das Aufnahmebehältnis 103, d.h. die Glasampulle, mit dem Entladungsgefäß 101 verklebt sein, z.B. direkt durch Anschmelzen der Ampulle an die Innenseite des Entladungsgefäßes 101 oder mittels eines als Haftvermittler wirkenden Glaslots.
Gemäß einer Ausgestaltung können zusätzlich zu dem in 2 gezeigten Aufnahmebehältnis 103 weitere Aufnahmebehältnisse an der Innenseite des Entladungsgefäßes 101 angeordnet bzw. befestigt sein (nicht gezeigt).
3 zeigt eine Gasentladungslampe 300 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Gasentladungslampe 300 gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich von der Gasentladungslampe 200 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform darin, dass das Gettermaterial 102 unmittelbar, d.h. ohne in einem Aufnahmebehältnis 103 enthalten zu sein, in das Entladungsgefäß 101 eingebracht ist. Gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform ist das Gettermaterial 102 auf der Innenseite des Entladungsgefäßes 101 in Form einer freiliegenden Pulvertablette angeordnet. Gemäß alternativen Ausgestaltungen kann mehr als eine Pulvertablette in dem Entladungsgefäß 101 enthalten sein (nicht gezeigt).
4 zeigt eine Gasentladungslampe 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Gasentladungslampe 400 gemäß der in 4 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich von der Gasentladungslampe 300 gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform darin, dass das Gettermaterial 102 in Form von regelmäßig geformten Körpern in das Entladungsgefäß 101 eingebracht ist. Die Körper oder Partikel können beispielsweise Presskörper, Sinterkörper oder Schmelzreguli sein, gemäß einer Ausgestaltung. Die einzelnen Partikel des Gettermaterials 102 können beispielsweise eine Größe (z.B. Durchmesser) im Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm aufweisen gemäß einer Ausgestaltung. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Partikel beispielsweise vor einem Pumpprozess in das Entladungsgefäß 101 eingebracht worden sein. Die Partikel bzw. Körper (z.B. Presskörper, Sinterkörper oder Schmelzreguli) können in dem Entladungsgefäß 101 frei beweglich sein.
Es ist anzumerken, dass die in 1 bis 4 gezeigten Darstellungen einer stabförmigen Lampe mit Elektroden nur beispielhaft ist und gemäß alternativen Ausführungsformen eine Gasentladungslampe bzw. ein Entladungsgefäß mit einer beliebigen anderen Form verwendet werden können und/oder die Lampe als elektrodenlose Lampe ausgebildet sein kann.
Weiterhin ist anzumerken, dass im Zusammenhang mit 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen und Ausgestaltungen auch miteinander, und ferner auch mit weiteren hierin beschriebenen Ausführungsformen und Ausgestaltungen, kombiniert werden können.
5 zeigt als Querschnittsansicht ein Aufnahmebehältnis 500 zur Verwendung in einer Gasentladungslampe gemäß einer Ausführungsform, zum Beispiel zur Verwendung in einer Gasentladungslampe gemäß einer der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen (mit anderen Worten kann das in 5 dargestellte Aufnahmebehältnis 500 beispielsweise als das Aufnahmebehältnis 103 in der Gasentladungslampe 100 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform oder in der Gasentladungslampe 200 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform verwendet werden).
Das Aufnahmebehältnis 500 weist eine Glasampulle 501 auf, und Gettermaterial 102 ist in der Glasampulle 501 enthalten. Die Glasampulle 501 ist im verschlossenen Zustand gezeigt. Die Glasampulle 501 kann mit dem darin enthaltenen Gettermaterial 102 im verschlossenen Zustand in das Entladungsgefäß der Gasentladungslampe eingebracht werden und zum Beispiel nach dem Versiegeln des Entladungsgefäßes von außerhalb des Entladungsgefäßes geöffnet werden (zum Beispiel mittels Erhitzens oder mittels eines Laserstrahls). Dazu weist die Glasampulle 501 eine Sollbruchstelle 503 auf, an der die Glasampulle 501 beim Erhitzen aufbrechen kann, so dass das in der Glasampulle 501 enthaltene Gettermaterial 102 mit der Lampenatmosphäre in Kontakt kommen kann. Gemäß einer Ausgestaltung kann an der Sollbruchstelle 503 beispielsweise ein Metalldraht (nicht gezeigt) um die Ampulle 501 gewickelt sein, der beispielsweise mittels eines elektrischen Gleichstroms oder induktiv erhitzt werden kann.
Gemäß der gezeigten Ausführungsform weist die Glasampulle 501 ferner eine Sinterglasplatte 502 auf, die als Rückhalteeinrichtung 501 dient zum Zurückhalten des Gettermaterials 102 in der Glasampulle 501, nachdem die Glasampulle 501 geöffnet wurde. Anschaulich dient die Sinterglasplatte 502 dazu, zu verhindern, dass das Gettermaterial 102 aus der Glasampulle 501 herausfällt. Die Sinterglasplatte 502 weist eine offenporige Struktur auf, wobei die Porengröße einerseits so klein ist, dass das Gettermaterial 102 nicht durch die Sinterglasplatte 502 hindurchtreten kann und andererseits so groß ist, dass die Lampenatmosphäre und darin enthaltene Verunreinigungen durch die Sinterglasplatte 502 hindurch mit dem Gettermaterial 102 in Kontakt kommen können.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Glasampulle 501 beispielsweise aus einem UV-absorbierenden Glasmaterial gebildet sein, um zu verhindern, dass das in der Glasampulle 501 befindliche Gettermaterial 102 durch UV-Strahlung, die beim Betrieb der Lampe durch den Gasentladungsprozess entsteht, zersetzt wird.
6 zeigt als Querschnittsansicht ein Aufnahmebehältnis 600 zur Verwendung in einer Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform, zum Beispiel zur Verwendung in einer Gasentladungslampe gemäß einer der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen (mit anderen Worten kann das in 6 dargestellte Aufnahmebehältnis 600 beispielsweise als das Aufnahmebehältnis 103 in der Gasentladungslampe 100 gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform oder in der Gasentladungslampe 200 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform verwendet werden).
Das Aufnahmebehältnis 600 weist eine Ampulle 601 auf, die beispielsweise als eine Glasampulle ausgebildet sein kann. In der Ampulle 601 ist ein Metalltiegel 602 angeordnet, welcher Gettermaterial (nicht gezeigt) enthält. Der Metalltiegel 602 kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Metalle oder eine Legierung aus zweien oder mehreren der folgendem Metalle aufweisen oder daraus bestehen: Molbydän, Wolfram, Eisen, Nickel, Cobalt, Mangan, Chrom.
Der Metalltiegel 602 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 603 auf. Die Öffnungen 603 sind an einer Stirnseite des Metalltiegels 602 angeordnet, welche einem Ende der Ampulle 601 zugewandt ist, an dem die Ampulle 601 geöffnet werden kann. Die Öffnungen 603 weisen eine solche Größe auf, dass einerseits das Gettermaterial nicht aus dem Metalltiegel 602 austreten kann und andererseits das Gettermaterial nach dem Öffnen der Ampulle 601 mit der umgebenden Atmosphäre (zum Beispiel Lampenatmosphäre) in Kontakt kommen kann.
Die Ampulle 601 ist im verschlossenen Zustand gezeigt. Das Aufnahmebehältnis 600, d.h. die Ampulle 601 mit dem darin befindlichen Metalltiegel 602 und dem wiederum darin befindlichen Gettermaterial, kann im verschlossenen Zustand in das Entladungsgefäß der Gasentladungslampe eingebracht werden und zum Beispiel nach dem Versiegeln des Entladungsgefäßes von außerhalb des Entladungsgefäßes geöffnet werden (zum Beispiel mittels Erhitzens oder mittels eines Laserstrahls). Dazu weist die Ampulle 601 ähnlich wie die in 5 gezeigte Ampulle 501 eine Sollbruchstelle 501 auf, an der die Ampulle 601 beim Erhitzen aufbrechen kann, so dass das in der Ampulle 601 (genauer, in dem Metalltiegel 602) enthaltene Gettermaterial mit der Lampenatmosphäre in Kontakt kommen kann.
Der Metalltiegel 602 kann dazu dienen, das Gettermaterial vor der beim Betrieb der Lampe entstehenden UV-Strahlung zu schützen.
7 zeigt ein Verfahren 700 zum Herstellen einer Gasentladungslampe gemäß einer Ausführungsform.
Bei dem Verfahren wird Gettermaterial in ein Entladungsgefäß der Gasentladungslampe eingebracht, wobei das Gettermaterial in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Das Einbringen des Gettermaterials kann gemäß einer oder mehrerer der hierin beschriebenen Ausführungsformen erfolgen. Das Gettermaterial kann eines oder mehrere der hierin beschriebenen Materialien aufweisen oder daraus bestehen. Das Entladungsgefäß kann eine beliebige Form aufweisen.
8 zeigt ein Diagramm 800 zur Veranschaulichung eines beispielhaften Prozessflusses bei einem Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Im Rahmen eines Kolbenherstellungsprozesses 802 können Kolben aus einem Glasrohr geschnitten werden und die Enden der Kolben können verjüngt und verrundet werden. Anschließend können gemäß einer Ausgestaltung ein oder mehrere Aufnahmebehältnisse (z.B. eine oder mehrere Ampullen, beispielsweise eine oder mehrere Glasampullen) mit darin enthaltenem Gettermaterial an der inneren Kolbenoberfläche angebracht werden. Das oder die Aufnahmebehältnisse (z.B. die Ampulle(n)) können verschlossen sein, so dass das darin enthaltene Gettermaterial nicht mit der umgebenden Atmosphäre in Kontakt kommt.
In 804 kann im Rahmen eines Beschichtungsprozesses gemäß einer Ausgestaltung zunächst eine Unterschicht mittels Beschlämmung der inneren Kolbenoberfläche mit einer Unterschichtsuspension und anschließender Trocknung hergestellt werden. Nachfolgend kann gemäß einer Ausgestaltung eine Deckschicht mittels Beschlämmung der inneren Kolbenoberfläche (bzw. der darauf ausgebildeten Unterschicht) und anschließender Trocknung hergestellt werden.
Im Rahmen eines Ausheizprozesses 806 können die beschichteten Kolben in einem Ausheizofen ausgeheizt werden, zum Beispiel bei einer Temperatur von ungefähr 600°C (alternativ bei einer anderen geeigneten Temperatur).
Im Rahmen eines Einschmelzprozesses 808 kann je ein Teller mit Pumprohr und Elektrodengestell mit den Kolbenenden verschmolzen werden. Gemäß einer Ausgestaltung können dabei an einem oder beiden Elektrodengestellen ein oder mehrere Aufnahmebehältnisse (zum Beispiel eine oder mehrere Ampullen) mit Gettermaterial befestigt sein. Das oder die Aufnahmebehältnisse (z.B. die Ampulle(n)) können verschlossen sein, so dass das darin enthaltene Gettermaterial nicht mit der umgebenden Atmosphäre in Kontakt kommt. Das Einbringen der Aufnahmebehältnisse kann alternativ oder zusätzlich zu dem im Zusammenhang mit der Kolbenherstellung 802 beschriebenen Einbringen der Aufnahmebehältnisse erfolgen.
Im Rahmen eines Pump-, Spül- und Formierprozesses 810 kann die Luft aus der Lampe (dem Lampenkolben) gepumpt werden und die Lampe (bzw. der Lampenkolben) kann mit einem Edelgasgemisch gespült werden. Ferner können die Wendeln elektrisch erhitzt und dadurch formiert werden. Gemäß einer Ausgestaltung kann danach Gettermaterial in Form von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm großen Partikeln (zum Beispiel Presskörpern und/oder Sinterkörpern und/oder Schmelzreguli) in die Lampe (genauer, in den Lampenkolben) eingebracht werden. Das Einbringen des Gettermaterials in Form von Partikeln kann alternativ oder zusätzlich zu dem im Zusammenhang mit der Kolbenherstellung 802 und/oder dem im Zusammenhang mit dem Einschmelzprozess 808 beschriebenen Einbringen der Aufnahmebehältnisse erfolgen. Nachfolgend kann die Lampe mit einem Edelgasgemisch gefüllt werden. Die Pumprohre können abgeschmolzen werden und die Lampe dadurch gasdicht verschlossen werden.
Im Falle einer oder mehrerer in die Lampe eingebrachter Aufnahmebehältnisse (z.B. Ampullen) mit darin enthaltenem Gettermaterial oder Gettermaterialien können nach dem gasdichten Verschließen der Lampe das oder die eingebrachten Aufnahmebehältnisse (z.B. die Ampulle(n)) geöffnet werden (zum Beispiel mittels Erhitzens oder mittels eines Laserstrahls), so dass das Gettermaterial mit der Lampenatmosphäre in Kontakt kommt.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen beschrieben.
Eine Gasentladungslampe gemäß einer Ausführungsform weist ein Entladungsgefäß sowie Gettermaterial in dem Entladungsgefäß auf, wobei das Gettermaterial in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht worden ist.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Gettermaterial nach einem Leuchtstoff-Beschichtungsprozess des Entladungsgefäßes in das Entladungsgefäß eingebracht worden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist das Gettermaterial vor einem Leuchtstoff-Beschichtungsprozess des Entladungsgefäßes in das Entladungsgefäß eingebracht worden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Gasentladungslampe ferner ein Aufnahmebehältnis auf, welches in dem Entladungsgefäß angeordnet ist, wobei das Gettermaterial in dem Aufnahmebehältnis enthalten ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung absorbiert das Aufnahmebehältnis UV-Strahlung zumindest teilweise. Das Aufnahmebehältnis kann beispielsweise eines oder mehrere Materialien aufweisen oder daraus bestehen, die UV-Strahlung zumindest teilweise absorbieren.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Aufnahmebehältnis eine Rückhalteeinrichtung auf, die derart eingerichtet ist, dass das Gettermaterial mittels der Rückhalteeinrichtung in dem Aufnahmebehältnis zurückgehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Aufnahmebehältnis an der Innenseite des Entladungsgefäßes befestigt, zum Beispiel angeschmolzen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Entladungsgefäß ein Elektrodengestell auf, und das Aufnahmebehältnis ist an dem Elektrodengestell befestigt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Aufnahmebehältnis eine Ampulle auf oder ist als eine Ampulle ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Ampulle als eine Glasampulle oder als eine Keramikampulle ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Ampulle ein Glasmaterial oder ein Keramikmaterial aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Ampulle ein UV-absorbierendes Glas auf oder besteht aus einem solchen Glas.
Mit anderen Worten kann die Ampulle ein für UV-Strahlung undurchlässiges oder nahezu undurchlässiges Glas bzw. Glasmaterial aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Rückhalteeinrichtung eine perforierte Zwischenwand aus Glas oder Keramik auf oder ist als eine solche ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Rückhalteeinrichtung eine offenporige Sinterglasplatte auf oder ist als eine solche ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Rückhalteeinrichtung eine offenporige Schaumglasplatte auf oder ist als eine solche ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Aufnahmebehältnis ferner einen Tiegel auf, welcher in der Ampulle (z.B. Glasampulle) angeordnet ist, wobei das Gettermaterial in dem Tiegel enthalten ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Tiegel eine oder mehrere Öffnungen auf, die eine solche Größe aufweisen, dass das in dem Tiegel enthaltene Gettermaterial in dem Tiegel zurückgehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Tiegel als ein Metalltiegel ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Metalltiegel mindestens eines oder eine Legierung aus mindestens zweien der folgenden Metalle auf: Molybdän, Wolfram, Eisen, Nickel, Cobalt, Mangan, Chrom. Der Metalltiegel kann gemäß einer Ausgestaltung aus einem oder mehreren oder aus einer Legierung aus zwei oder mehreren der vorgenannten Metalle bestehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Gettermaterial ein erstes Gettermaterial und ein zweites Gettermaterial auf. Das erste Gettermaterial und das zweite Gettermaterial können dieselben oder unterschiedliche Gettermaterialien sein. Das erste Gettermaterial und das zweite Gettermaterial können beispielsweise Gettermaterialien sein, die bei Kontakt miteinander chemisch reagieren würden, zum Beispiel unter Wärmeentwicklung, d.h. exotherm.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Aufnahmebehältnis eine erste Kammer und eine zweite Kammer auf, wobei das erste Gettermaterial in der ersten Kammer enthalten ist und das zweite Gettermaterial in der zweiten Kammer enthalten ist. Die erste Kammer und die zweite Kammer können so eingerichtet sein, dass verhindert wird, dass das erste Gettermaterial und das zweite Gettermaterial miteinander in Berührung kommen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Gasentladungslampe ein zweites Aufnahmebehältnis auf, wobei das Gettermaterial ein erstes Gettermaterial und ein zweites Gettermaterial aufweist, wobei das erste Gettermaterial in dem Aufnahmebehältnis enthalten ist und das zweite Gettermaterial in dem zweiten Aufnahmebehältnis enthalten ist. Das erste Gettermaterial und das zweite Gettermaterial können dieselben Gettermaterialien oder unterschiedliche Gettermaterialien sein. Das erste Gettermaterial und das zweite Gettermaterial können beispielsweise Gettermaterialien sein, die bei Kontakt miteinander chemisch reagieren würden, zum Beispiel unter Wärmeentwicklung, d.h. exotherm.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Gettermaterial direkt in das Entladungsgefäß eingebracht, derart, dass das Gettermaterial mit der Innenseite des Entladungsgefäßes in Berührung kommen kann. Das Gettermaterial kann beispielsweise in dem Entladungsgefäß frei beweglich sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Gettermaterial in Form von regelmäßig geformten Körpern in dem Entladungsgefäß enthalten. Die Körper können beispielsweise Presskörper und/oder Sinterkörper und/oder Schmelzreguli aufweisen oder als solche ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Körper eine Größe (zum Beispiel Durchmesser) im Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Gettermaterial ein Trocknungsmittel auf oder ist als ein solches ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Trocknungsmittel mindestens eines der folgenden Trocknungsmittel auf: Phosphorpentoxid, Magnesiumperchlorat, Calciumsulfat, Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Calciumoxid, Kieselgel, ein Molekularsieb, Aluminiumoxid (zum Beispiel auch hochdisperses Aluminiumoxid wie z.B. Alu C). Zum Beispiel kann das Trocknungsmittel eines oder eine beliebige Kombination von zweien oder mehr der vorgenannten Trocknungsmittel aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können in dem Fall, dass das Trocknungsmittel zwei oder mehr Trocknungsmittel aufweist, die bei Kontakt miteinander chemisch reagieren würden, diese Trocknungsmittel voneinander getrennt sein (zum Beispiel in zwei oder mehr separaten Aufnahmebehältnissen oder in einem Aufnahmebehältnis mit zwei oder mehr Kammern enthalten sein).
Ein Verfahren zum Herstellen einer Gasentladungslampe gemäß einer Ausführungsform weist auf das Einbringen von Gettermaterial in ein Entladungsgefäß der Gasentladungslampe, wobei das Gettermaterial in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Gemäß einer Ausgestaltung erfolgt das Einbringen des Gettermaterials nach einem Leuchtstoff-Beschichtungsprozess des Entladungsgefäßes.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung erfolgt das Einbringen des Gettermaterials vor einem Leuchtstoff-Beschichtungsprozess des Entladungsgefäßes.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt das Einbringen des Gettermaterials in das Entladungsgefäß dadurch, dass ein Aufnahmebehältnis, welches das Gettermaterial enthält, in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Aufnahmebehältnis beim Einbringen in das Entladungsgefäß geschlossen. Das Entladungsgefäß kann nach dem Einbringen des Aufnahmebehältnisses in das Entladungsgefäß versiegelt werden. Das Aufnahmebehältnis kann nach dem Versiegeln des Entladungsgefäßes geöffnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Aufnahmebehältnis eine Ampulle auf, die nach dem Versiegeln des Entladungsgefäßes mittels Erhitzens oder mittels eines Laserstrahls geöffnet wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das Entladungsgefäß vor dem Versiegeln des Entladungsgefäßes evakuiert. Das Entladungsgefäß kann beispielsweise nach dem Einbringen des geschlossenen Aufnahmebehältnisses in das Entladungsgefäß evakuiert werden. Alternativ kann das Entladungsgefäß vor dem Einbringen des geschlossenen Aufnahmebehältnisses in das Entladungsgefäß evakuiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt das Einbringen des Gettermaterials in das Entladungsgefäß dadurch, dass das Gettermaterial direkt in das Entladungsgefäß eingebracht wird, derart, dass das Gettermaterial mit der Innenseite des Entladungsgefäßes in Berührung kommen kann. Mit anderen Worten ist es möglich, dass das Gettermaterial nicht mittels eines mit dem Gettermaterial befüllten Aufnahmebehältnisses sondern unmittelbar (mit anderen Worten, ohne in einem separaten Aufnahmebehältnis enthalten zu sein) in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das Gettermaterial in Form von regelmäßig geformten Körpern (zum Beispiel Presskörpern und/oder Sinterkörpern und/oder Schmelzreguli) in das Entladungsgefäß eingebracht. Die Körper können gemäß einer Ausgestaltung beispielsweise eine Größe (z.B. einen Durchmesser) im Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2004/055860 A1 [0004, 0037]

Claims

Gasentladungslampe (100), aufweisend: – ein Entladungsgefäß (101); – Gettermaterial (102) in dem Entladungsgefäß (101), wobei das Gettermaterial (102) in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß (101) eingebracht worden ist.
Gasentladungslampe (100) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Aufnahmebehältnis (103), welches in dem Entladungsgefäß (101) angeordnet ist, wobei das Gettermaterial (102) in dem Aufnahmebehältnis (103) enthalten ist.
Gasentladungslampe (100) gemäß Anspruch 2, wobei das Aufnahmebehältnis (103) UV-Strahlung zumindest teilweise absorbiert.
Gasentladungslampe (100) gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Aufnahmebehältnis (500) eine Rückhalteeinrichtung (502) aufweist, die derart eingerichtet ist, dass das Gettermaterial (102) mittels der Rückhalteeinrichtung (502) in dem Aufnahmebehältnis (500) zurückgehalten wird.
Gasentladungslampe (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Aufnahmebehältnis (500) eine Ampulle (501) aufweist.
Gasentladungslampe (100) gemäß Anspruch 5, wobei die Ampulle (501) als eine Glasampulle oder Keramikampulle ausgebildet ist.
Gasentladungslampe (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Rückhalteeinrichtung (502) eine perforierte Zwischenwand aus Glas oder Keramik und/oder eine offenporige Sinterglasplatte und/oder eine offenporige Schaumglasplatte aufweist.
Gasentladungslampe (100) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Aufnahmebehältnis (600) ferner einen Tiegel (602) aufweist, welcher in der Ampulle (601) angeordnet ist, wobei das Gettermaterial in dem Tiegel (602) enthalten ist.
Gasentladungslampe (100) gemäß Anspruch 8, wobei der Tiegel (602) eine oder mehrere Öffnungen (603) aufweist, die eine solche Größe aufweisen, dass das in dem Tiegel enthaltene Gettermaterial in dem Tiegel (602) zurückgehalten wird.
Gasentladungslampe (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Tiegel (602) als ein Metalltiegel ausgebildet ist.
Gasentladungslampe (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei das Gettermaterial (102) ein erstes Gettermaterial und ein von dem ersten Gettermaterial unterschiedliches zweites Gettermaterial aufweist, wobei das Aufnahmebehältnis (103) eine erste Kammer und eine zweite Kammer aufweist, wobei das erste Gettermaterial in der ersten Kammer enthalten ist und das zweite Gettermaterial in der zweiten Kammer enthalten ist, wobei die erste Kammer und die zweite Kammer so eingerichtet sind, dass verhindert wird, dass das erste Gettermaterial und das zweite Gettermaterial miteinander in Berührung kommmen.
Gasentladungslampe (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, ferner aufweisend ein zweites Aufnahmebehältnis, wobei das Gettermaterial ein erstes Gettermaterial und ein von dem ersten Gettermaterial unterschiedliches zweites Gettermaterial aufweist, wobei das erste Gettermaterial in dem Aufnahmebehältnis enthalten ist und das zweite Gettermaterial in dem zweiten Aufnahmebehältnis enthalten ist.
Gasentladungslampe (400) gemäß Anspruch 1, wobei das Gettermaterial (102) direkt in das Entladungsgefäß (101) eingebracht ist, derart, dass das Gettermaterial (102) mit der Innenseite des Entladungsgefäßes (101) in Berührung kommen kann.
Gasentladungslampe (400) gemäß Anspruch 13, wobei das Gettermaterial (102) in Form von regelmäßig geformten Körpern in dem Entladungsgefäß (101) enthalten ist.
Gasentladungslampe (400) gemäß Anspruch 14, wobei das Gettermaterial (102) in Form von Presskörpern und/oder Sinterkörpern und/oder Schmelzreguli in dem Entladungsgefäß (101) enthalten ist.
Gasentladungslampe (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Gettermaterial (102) mindestens ein Trocknungsmittel aufweist.
Gasentladungslampe (100) gemäß Anspruch 16, wobei das Trocknungsmittel mindestens eines der folgenden Trocknungsmittel aufweist: – Phosphorpentoxid; – Magnesiumperchlorat; – Calciumsulfat; – Calciumchlorid; – Magnesiumchlorid; – Calciumoxid; – Kieselgel; – ein Molekularsieb; – Aluminiumoxid.
Verfahren (700) zum Herstellen einer Gasentladungslampe, aufweisend: Einbringen von Gettermaterial in ein Entladungsgefäß der Gasentladungslampe, wobei das Gettermaterial in wasserfreier Form in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Einbringen des Gettermaterials in das Entladungsgefäß nach einem Leuchstoff-Beschichtungsprozess des Entladungsgefäßes erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei das Einbringen des Gettermaterials in das Entladungsgefäß dadurch erfolgt, dass ein Aufnahmebehältnis, welches das Gettermaterial enthält, in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei das Aufnahmebehältnis beim Einbringen in das Entladungsgefäß geschlossen ist, und wobei das Verfahren ferner aufweist: – Versiegeln des Entladungsgefäßes nach dem Einbringen des Aufnahmebehältnisses in das Entladungsgefäß; und – Öffnen des Aufnahmebehältnisses nach dem Versiegeln des Entladungsgefäßes.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Aufnahmebehältnis eine Ampulle aufweist, die nach dem Versiegeln des Entladungsgefäßes mittels Erhitzens oder mittels eines Laserstrahls geöffnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei das Einbringen des Gettermaterials dadurch erfolgt, dass das Gettermaterial direkt in das Entladungsgefäß eingebracht wird, derart, dass das Gettermaterial mit der Innenseite des Entladungsgefäßes in Berührung kommen kann.
Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das Gettermaterial in Form von regelmäßig geformten Körpern in das Entladungsgefäß eingebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das Gettermaterial in Form von Presskörpern und/oder Sinterkörpern und/oder Schmelzreguli in das Entladungsgefäß eingebracht wird.