DE102011118384A1

DE102011118384A1 - Quecksilberdampfentladungslampe für die Erzeugung optischer Strahlung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102011118384A1
Application number: DE102011118384A
Authority: DE
Inventors: Ralf Pretsch
Original assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Current assignee: Heraeus Noblelight GmbH
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2013-05-16

Abstract

Übliche Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberdampfentladungslampe mit einem Leuchtrohr, innerhalb des Leuchtrohres angeordneten Elektroden, einem an dem Leuchtrohr befestigten, rohrförmigen Stutzen und einem Amalgamdepot, umfassen die Verfahrensschritte: (a) Bereitstellen eines Leuchtrohres und des Stutzens, (b) Verbinden des Leuchtrohres mit dem Stutzen, und (c) Einbringen des Amalgamdepots in das Leuchtrohr durch den Stutzen. Um hiervon ausgehend, ein Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberdampfentladungslampe mit einem Amalgamdepot anzugeben, das einen einfachen und kostengünstigen Herstellungsprozess ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Bereitstellen des Stutzens gemäß Verfahrensschritt (a) ein Aufbringen und Einbrennen einer Goldbeschichtung auf den Stutzen umfasst, und dass das Amalgamdepot in das mit dem goldbeschichteten Stutzen verbundene Leuchtrohr eingebracht und auf der Goldbeschichtung aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberdampfentladungslampe für die Erzeugung optischer Strahlung, aufweisend ein Leuchtrohr mit einem mit einem Füllgas gefüllten Entladungsraum, innerhalb des Entladungsraums angeordneten Elektroden zur Erzeugung einer Entladung, einen an dem Leuchtrohr befestigten, rohrförmigen Stutzen mit einer äußeren und einer inneren Oberfläche und ein Amalgamdepot, umfassend die Verfahrensschritte:

(a) Bereitstellen eines Leuchtrohres und des Stutzens,
(b) Verbinden des Leuchtrohres mit dem Stutzen, und
(c) Einbringen des Amalgamdepots in das Leuchtrohr durch den Stutzen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Quecksilberdampfentladungslampe für die Erzeugung optischer Strahlung, aufweisend ein Leuchtrohr mit einem mit einem Füllgas gefüllten Entladungsraum, innerhalb des Entladungsraums angeordneten Elektroden zur Erzeugung einer Entladung, einen an dem Leuchtrohr befestigten, rohrförmigen Stutzen mit einer äußeren und einer inneren Oberfläche und ein Amalgamdepot.
Quecksilberdampfentladungslampen in diesem Sinne sind Quecksilberniederdrucklampen mit einem Amalgamdepot. Sie werden beispielsweise für die Desinfektion von Flüssigkeiten, Luft und Oberflächen eingesetzt. Ihr Emissionsspektrum zeigt charakteristische Linien bei 185 nm und 254 nm.
Stand der Technik
Übliche Quecksilberdampfentladungslampen bestehen aus einem zylinderförmigen, mit einem Füllgas gefüllten Leuchtrohr aus Quarzglas, das beiderseits über Quetschungen verschlossen ist. Innerhalb des Leuchtrohres sind Elektroden angeordnet. Durch die Quetschung ist eine Stromdurchführung geführt, die im Leuchtrohr zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden und außerhalb des Leuchtrohres zur Kontaktierung einer elektrischen Anschlussleitung vorgesehen ist.
Die Strahlungsleistung der Quecksilberdampfentladungslampen ist von dem Quecksilberdampfdruck im Entladungsraum und damit von der Betriebstemperatur der Lampe abhängig. Eine hohe und konstante Strahlungsleistung wird erzielt, wenn ein möglichst optimaler und konstanter Quecksilberdampfdruck im Entladungsraum erzeugt wird.
Daher ist bei den Quecksilberdampfentladungslampen vielfach im Leuchtrohr ein Vorrat aus einem festen Amalgam vorgesehen, der bei der Herstellung der Lampe in das Leuchtrohr eingebracht wird. Während des Betriebs stellt sich im Leuchtrohr ein Gleichgewicht zwischen dem im Amalgam gebundenen Quecksilber und dem gasförmigen, „freien” Quecksilber ein, so dass ein gleichmäßiger Quecksilber-Dampfdruck im Leuchtrohr resultiert.
Üblicherweise ist das Amalgam innerhalb des Leuchtrohres fixiert. Hierfür sind sogenannte „Goldpunkte” oder mechanische Aufnahmen vorgesehen. Während der Lampenherstellung werden die Goldpunkte zunächst auf die Innenseite des Leuchtrohres aufgetragen und eingebrannt. Anschließend wird das Amalgamdepot auf die Goldpunkte aufgebracht.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2008 032 608 A1 eine Quecksilber-Niederdruck-Amalgamlampe bekannt, bei der auf der Innenseite des Leuchtrohres eine Haftvermittlerschicht aus Gold vorgesehen ist, die als Trägerschicht für das Amalgam dient.
Quecksilberdampfentladungslampen mit Goldpunkten sind aufwendig zu fertigen. Bei der Herstellung der Lampe müssen die Goldpunkte auf die Innenseite des Leuchtrohres aufgebracht und eingebrannt werden. Dabei eingebrachte Verunreinigungen werden durch Ausheizen des gesamten Leuchtrohres und Spülen entfernt.
Diesen Nachteil vermeiden Quecksilberdampfentladungslampen, bei denen das Amalgamdepot nicht direkt im Leuchtrohr auf Goldpunkten, sondern in einem an dem Leuchtrohr befestigten, zylinderförmigen Zusatzbehälter angeordnet ist. Eine Quecksilberdampfentladungslampe mit einem solchen Zusatzbehälter in Form eines Stutzens ist beispielsweise aus der EP 1 609 170 B1 bekannt. Die daraus bekannte Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe zur Entkeimung und Aufreinigung von Flüssigkeiten besteht aus einem mit einem Füllgas gefüllten, zylinderförmigen Leuchtrohr aus Quarzglas, an dessen beiden Enden jeweils eine Elektrode angeordnet ist. An dem Leuchtrohr ist der rohrförmige Stutzen aus Quarzglas befestigt, der das Amalgamdepot enthält. Ein Ende des Stutzens ist zum Inneren des Leuchtrohres hin offen, das andere Ende ist verschlossen. Um zu verhindern, dass das Amalgamdepot durch die Öffnung des Stutzens in das Leuchtrohr gelangt, ist an der Öffnung ein Haltebügel zur Rückhaltung des Amalgams vorgesehen.
Eine derartige Quecksilberdampfentladungslampe mit einem Stutzen, der zur Fixierung des Amalgamdepots einen Haftebügel aufweist, ist aufwendig zu fertigen. Insbesondere ist beim Verbinden des Stutzens mit dem Leuchtrohr auf eine exakte Positionierung des Haltebügels zu achten, damit dieser seine Funktion hinsichtlich der Fixierung erfüllen kann.
Zudem ist das Amalgamdepot innerhalb des Stutzens nicht fixiert, sondern frei beweglich, so dass es je nach seiner Lage unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt ist. Die Temperatur des Amalgamdepots beeinflusst aber entscheidend den Quecksilberdampfdruck innerhalb des Leuchtrohres.
Technische Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberdampfentladungslampe mit einem Amalgamdepot anzugeben, das einen einfachen und kostengünstigen Herstellungsprozess ermöglicht.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Quecksilberdampfentladungslampe hoher Strahlungsleistung mit einem Amalgamdepot anzugeben, die geeignet ist, einen gleichmäßigen Quecksilberdampfdruck im Leuchtrohr zu gewährleisten, und die eine einfache Fixierung und exakte Positionierung des Amalgamdepots ermöglicht.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Bereitstellen des Stutzens ein Aufbringen und Einbrennen einer Goldbeschichtung auf den Stutzen umfasst, und dass nach dem Verfahrensschritt des Einbringens des Amalgamdepots in das Leuchtrohr das Amalgamdepot auf der Goldbeschichtung aufgebracht wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Herstellung der Quecksilberdampfentladungslampe von einem Leuchtrohr und einem rohrförmigen Stutzen aus Quarzglas ausgegangen. Zunächst erfolgt die Beschichtung eines an beiden Seiten offenen, rohrförmigen Stutzens mit einer flächenhaft ausgedehnten oder punktförmigen Goldschicht, indem auf den Stutzen eine Goldsuspension oder eine Goldpaste aufgebracht wird. Das Aufbringen kann beispielsweise durch Tauchen, Bestreichen oder Sprühen erfolgen; es ist im Vergleich zum Aufbringen von Goldpunkten innerhalb des Leuchtrohres einfacher, schneller und kostengünstiger durchzuführen. Zur Fixierung wird die Goldbeschichtung auf dem Stutzen eingebrannt. Durch die alleinige Beschichtung des Stutzens braucht nur dieser und nicht das komplette Leuchtrohr vollständig ausgeheizt zu werden.
Der mit der Goldbeschichtung versehene Stutzen wird anschließend, derart mit dem Leuchtrohr verbunden, dass er durch die Leuchtrohrwandung hindurch geführt ist; er ragt in das Leuchtrohr hinein und/oder heraus. Die Verbindung des Stutzens mit der Leuchtrohrwandung kann beispielsweise durch Verschmelzen erfolgen.
Das Aufbringen des Amalgamdepots auf der Goldbeschichtung erfolgt nach dem Verschließen des Leuchtrohres. Hierzu wird auch der Stutzen verschlossen und abgeschmolzen. Anschließend wird das zuvor in das Leuchtrohr eingebrachte Amalgamdepot beispielsweise durch Schütteln des Leuchtrohres in die Nähe der Goldbeschichtung gebracht, wo es von außen kurz erwärmt und verflüssigt werden kann. Durch das Erwärmen verbindet sich das Amalgamdepot mit der Goldbeschichtung.
In einer ersten bevorzugten Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Leuchtrohr über den goldbeschichteten Stutzen mit dem Füllgas und/oder einem Füllstoff gefüllt und/oder einem Spülgas gespült wird.
Zu diesem Zweck ist der goldbeschichtete Stutzen als Pumprohr ausgebildet. Über den an beiden Seiten offenen, rohrförmigen goldbeschichteten Stutzen kann das Leuchtrohr mit einem Spülgas gespült, mit einem Füllgas und/oder einem Füllstoff gefüllt, oder evakuiert werden. Das Spülen des Leuchtrohres wird zur Verringerung von Verunreinigungen innerhalb des Leuchtrohres verwendet. Das Einleiten und das Ausleiten des Spülgases oder Füllgases aus dem Leuchtrohr erfolgt über den goldbeschichteten Stutzen. Ebenso kann das Leuchtrohr über den Stutzen mit dem Füllgas, beispielsweise einem Edelgas, oder mit Füllstoffen, beispielsweise einem Amalgam oder einem Metallhalogenid, gefüllt werden. Durch die Ausbildung des goldbeschichteten Stutzens als Pumprohr kann auf ein separates zusätzliches Pumprohr verzichtet werden, wodurch sich der Herstellungsprozess vereinfacht.
In einer anderen, ebenso bevorzugten Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Aufbringen des Amalgamdepots auf die Goldbeschichtung ein Befüllen und/oder ein Spülen des Leuchtrohres über den goldbeschichteten Stutzen und über mindestens einen an dem Leuchtrohr vorgesehenen weiteren Stutzen erfolgen.
Ein einfaches Spülen oder Befüllen des Leuchtrohres wird durch einen ersten, auf dem Leuchtrohr befestigten Stutzen sowie mindestens einen weiteren, zweiten Stutzen gewährleistet. Dabei wird das Spül- oder Füllgas beispielsweise durch den ersten goldbeschichteten Stutzen in das Leuchtrohr eingeleitet und durch den zweiten Stutzen wieder aus dem Leuchtrohr herausgeleitet. Ebenso kann auch der zweite Stutzen zur Einleitung des Spül- oder Füllgases dienen. Sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Stutzen ist ein Befüllen des Leuchtrohres mit Füllstoffen möglich. Nach dem Befüllen werden der erste und der zweite Stutzen verschlossen und abgeschmolzen. Der zweite Stutzen kann auch ein goldbeschichteter Stutzen sein. Ein solches Leuchtrohr mit mehreren Stutzen ermöglicht ein schnelles, einfaches und effizientes Spülen und Befüllen des Leuchtrohres.
Der Stutzen ist durch die Leuchtrohrwandung hindurchgeführt und mit ihr verbunden. Er ist zylinderförmig ausgebildet und aus Quarzglas gefertigt. Während der Herstellung der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe sind beide Enden des Stutzens zunächst offen, so dass er als Pumprohr beispielsweise zum Ein- oder Ausleiten eines Spül- oder Füllgases verwendet werden kann. Durch den Stutzen können außerdem Füllstoffe in das Leuchtrohr eingebracht werden. Solche Füllstoffe sind beispielsweise Quecksilberverbindungen, insbesondere das Amalgam. Das äußere Ende des Stutzens wird bei der Herstellung der Quecksilberdampflampe verschlossen. Im verschlossenen Zustand ist der Stutzen vollständig abgeschmolzen oder es ragt in das Leuchtrohr hinein und/oder heraus.
Es hat sich bewährt, wenn das Leuchtrohr eine Länge L aufweist und der Abstand zwischen dem goldbeschichteten Stutzen und dem weiteren Stutzen mindestens 0,6 × L beträgt.
Die Länge des Leuchtrohres L umfasst die für die Beleuchtung nutzbare Länge, nämlich die gesamte Leuchtrohrlänge abzüglich der Länge etwaiger Quetschungen. Der Stutzen und der goldbeschichtete Stutzen dienen während der Herstellung der Lampe zum Befüllen oder Spülen des Leuchtrohres. Beträgt der Abstand zwischen dem Stutzen und dem goldbeschichteten Stutzen weniger als 0,6 × L, ist ein effektives Spülen des Leuchtrohres nur aufwendig zu erreichen. Vorzugsweise sind der Stutzen und der goldbeschichtete Stutzen an entgegengesetzten Enden des Leuchtrohres angeordnet. Hierdurch wird ein besonders effizientes Spülen des gesamten Leuchtrohres ermöglicht.
Zudem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stutzen ein Stutzen mit Goldbeschichtung ist.
Ist als Stutzen ein Stutzen mit Goldbeschichtung vorgesehen, kann das Amalgam auf jeden der beiden Stutzen aufgebracht werden. Eine Quecksilberdampflampe mit mehreren Amalgamdepots hat den Vorteil, dass die Amalgamdepots so auf das Leuchtrohr verteilt werden können, dass sich aufgrund der geringeren Diffusionswege schneller ein gleichmäßiger Quecksilberdampfdruck einstellt und damit ein schneller Lampenstart ermöglicht wird.
Hinsichtlich der Quecksilberdampfentladungslampe wird die oben genannte technische Aufgabe ausgehend von einer Quecksilberdampfentladungslampe mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stutzen eine Goldbeschichtung aufweist, die mit dem Füllgas in fluidischer Verbindung steht und auf die das Amalgamdepot aufgebracht ist.
Das Leuchtrohr der erfindungsgemäßen Quecksilberdampflampe weist eine Leuchtrohrwandung mit einer äußeren und einer inneren Leuchtrohroberfläche auf. An dem Leuchtrohr ist ein Stutzen befestigt, der durch die Leuchtrohrwandung hindurchgeführt ist. Er umfasst ein inneres, dem Entladungsraum zugewandtes Ende und ein äußeres, dem Entladungsraum abgewandtes Ende. Das äußere Ende des Stutzens ist verschlossen; das dem Entladungsraum zugewandte, innere Ende des Stutzens ist offen. Der Stutzen kann dabei in Bezug auf das Leuchtrohr wie folgt angeordnet sein: (a) Der Stutzen ragt mit dem inneren Ende in das Leuchtrohr hinein und mit dem äußerem Ende aus dem Leuchtrohr heraus, (b) der Stutzen ragt mit dem inneren Ende in das Leuchtrohr hinein, das äußere Ende ist bündig mit der Leuchtrohraußenfläche verbunden oder (c) der Stutzen ragt mit dem äußeren Ende aus dem Leuchtrohr heraus und das innere Ende ist bündig mit der Leuchtrohrinnenfläche verbunden. Ein Stutzen ist einfach und exakt an dem Leuchtrohr zu befestigen und ermöglicht zudem eine einfache Fixierung und Positionierung der Goldbeschichtung. Der Stutzen ist aus demselben Material wie das Leuchtrohr gefertigt, vorzugsweise aus Quarzglas.
Die Goldbeschichtung dient als Haftschicht für das Amalgamdepot. Sie ermöglicht eine Fixierung und eine exakte Positionierung des Amalgamdepots auf der äußeren Stutzen-Oberfläche oder innerhalb des Stutzens; sie kann auf der inneren und/oder der äußeren Oberfläche des Stutzens angeordnet sein. Sie ist entweder flächig ausgedehnt oder punktförmig.
Durch die Fixierung ist das Amalgamdepot während des Betriebs der erfindungsgemäßen Lampe reproduzierbar der hohen Temperatur ausgesetzt, so dass ein gleichmäßiger Quecksilberdampfdruck während des Lampenbetriebs und damit ein reproduzierbarer und effizienter Lampenbetrieb gewährleistet wird. Da der Quecksilberdampfdruck im Entladungsraum unter anderem von der Temperatur des Amalgamdepots abhängt, beeinflusst die Positionierung des Amalgamdepots den Quecksilberdampfdruck im Entladungsraum. In Abhängigkeit von der Betriebstemperatur innerhalb des Leuchtrohres kann daher die Anordnung des Amalgamdepots auf der äußeren oder auf der inneren Oberfläche des Stutzens vorteilhaft sein. Eine auf der inneren Oberfläche des Stutzens angeordnete Goldbeschichtung bewirkt, dass das Amalgamdepot nicht direkt im Entladungsraum angeordnet und damit geringeren Temperaturen ausgesetzt ist. Dies gilt insbesondere, wenn das äußere Ende des Stutzens aus dem Leuchtrohr herausragt und auch die Goldbeschichtung im Bereich des äußeren Stutzen-Endes angeordnet ist. Ist die Goldbeschichtung und damit das Amalgam auf der äußeren Oberfläche des Stutzens angeordnet, so ist das Amalgamdepot in der Nähe des Entladungsraums positioniert, wodurch ein schnelles Erwärmen des Amalgamdepots und damit ein schneller Lampenstart ermöglicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe ist vorgesehen, dass die Goldbeschichtung auf dem Stutzen kreisförmig umlaufend ausgebildet ist.
Eine kreisförmig umlaufende Goldbeschichtung auf einem Stutzen ist einfach herzustellen. Sie kann beispielsweise durch Eintauchen des Stutzens in eine Goldsuspension oder eine Goldpaste auf den Stutzen aufgebracht werden. Alternativ ist eine kreisförmige Goldbeschichtung auf der Innenseite des Stutzens auch durch punktförmiges Aufbringen einer Goldpaste auf die Innenseite des Stutzens und anschließendes Drehen des Stutzens möglich. Anschließend wird die aufgebrachte Goldbeschichtung eingebrannt.
In einer ersten bevorzugten Modifikation der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe ist die Goldbeschichtung auf der äußeren Oberfläche des Stutzens aufgebracht.
Die Goldbeschichtung ist nur dann auf der äußeren Oberfläche des Stutzens aufgebracht, wenn der Stutzen in das Leuchtrohr hineinragt. Eine auf der äußeren Oberfläche des Stutzens aufgebrachte Goldbeschichtung ist besonders einfach zu fertigen. Sie kann direkt auf die äußere Oberfläche des Stutzens aufgetragen und anschließend eingebrannt werden. Darüber hinaus hat sie den Vorteil, dass auch das Amalgamdepot einfach auf die Goldoberfläche aufgebracht werden kann. Bei der Herstellung der Lampe kann das Amalgamdepot beispielsweise durch Schütteln des verschlossenen Leuchtrohres in die Nähe der Goldbeschichtung gebracht und durch kurzzeitiges Erwärmen aufgeschmolzen werden, so dass es sich mit der Goldbeschichtung verbindet.
In einer anderen, ebenso bevorzugten Modifikation der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe ist vorgesehen, dass die Goldbeschichtung auf der inneren Oberfläche des Stutzens aufgebracht ist.
Eine auf die innere Oberfläche des Stutzens aufgebrachte Goldbeschichtung ermöglicht eine geschützte Anordnung des Amalgamdepots innerhalb des Stutzens. Darüber hinaus kann durch die Positionierung des Amalgamdepots innerhalb des Stutzens auch die Temperatur des Amalgamdepots beeinflusst werden. Der Stutzen weist über seine Länge einen Temperaturgradienten auf. Besonders hohe Temperaturen werden im Bereich des inneren, dem Entladungsraum zugewandten Stutzen-Endes erreicht. Die Temperatur ist umso niedriger, je weiter die Messstelle vom Entladungsraum entfernt ist. Beispielsweise bei Lampen, die hohe Temperaturen im Entladungsraum aufweisen, ist durch die auf der inneren Oberfläche aufgebrachte Goldbeschichtung eine vom Entladungsraum entfernte Anordnung des Amalgamdepots möglich, wobei auch die Temperaturbelastung des Amalgamdepots verringert werden kann.
Es hat sich bewährt, wenn die Goldbeschichtung eine Fläche von 10 mm² bis 100 mm² umfasst.
Die Goldbeschichtung wird als Haftschicht für das Amalgamdepot verwendet. Eine Goldbeschichtung mit einer Fläche von weniger als 10 mm² ist nur als Haftschicht für eine geringe Amalgammenge geeignet. Eine Goldbeschichtung mit einer Fläche von mehr als 100 mm² ist teuer zu fertigen und führt zu hohen Herstellungskosten.
Zudem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Stutzen mit dem Leuchtrohr im Bereich zwischen den Elektroden verbunden ist.
Zwischen den Elektroden wird die Entladung erzeugt. Durch die Anordnung des Stutzens im Bereich zwischen den Elektroden ist das Amalgamdepot in der Nähe der Entladung angeordnet, wodurch eine schnelle Einstellung eines gleichmäßigen Quecksilberdampfdrucks ermöglicht wird.
Es hat sich bewährt, wenn der Stutzen einen runden Querschnitt aufweist und der Innendurchmesser des Stutzens 3 mm bis 4 mm beträgt.
Ein Stutzen mit einem runden Querschnitt ist einfach zu fertigen. Er wird beispielsweise während der Herstellung der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe dazu verwendet, Füllstoffe in das Leuchtrohr einzubringen. Beträgt der Innendurchmesser des Stutzens weniger als 3 mm, können Füllstoffe nur aufwendig über den Stutzen eingebracht werden. Auch das exakte Aufbringen der Goldbeschichtung ist bei einem Stutzen-Innendurchmesser von weniger als 3 mm erschwert. Ein Stutzen mit einem Innendurchmesser von mehr als 4 mm erschwert ein schnelles Abschmelzen des Stutzens.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe sieht vor, dass ein Ende des Stutzens in das Leuchtrohr hineinragt.
Ragt ein Ende des Stutzens in das Leuchtrohr hinein, kann die Goldbeschichtung und damit das Amalgamdepot in räumlicher Nähe zum Entladungsraum angeordnet werden. Die Nähe zum Entladungsraum bewirkt eine schnellere Erwärmung des Amalgamdepots, so dass eine schnelle Einstellung des Quecksilberdampfdrucks und damit ein schneller Lampenstart ermöglicht werden.
Hierbei hat es sich bewährt, wenn das Leuchtrohr sich entlang einer Mittelachse erstreckt und einen Innendurchmesser von 13 mm bis 27 mm aufweist und der Stutzen 5 mm bis 13,5 mm in das Leuchtrohr hineinragt, mit der Maßgabe, dass der Stutzen die Mittelachse nicht überragt.
Auf dem in das Leuchtrohr hineinragenden Stutzen ist das Amalgamdepot angeordnet. Leuchtrohre haben typischerweise einen Innendurchmesser im Bereich von 13 mm bis 27 mm. Ragt der Stutzen weniger als 5 mm in das Leuchtrohr hinein, verliert sich der Effekt der Positionierung des Amalgamdepots. Ragt der Stutzen soweit in das Leuchtrohr hinein, dass es über die Mittelachse des Leuchtrohrquerschnittes hinausragt, so hätte eine vergleichbare Positionierung des Amalgamdepots auch mit einem kürzeren Stutzen erzielt werden können.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt in schematischer Darstellung
1a eine erste Ausführungsform einer Zwischenstufe bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe, bei der die Goldbeschichtung auf der äußeren Oberfläche des Stutzens aufgebracht ist, sowie ein Detail dieses Stutzens,
1b die fertiggestellte Quecksilberdampfentladungslampe gemäß 1a,
2a eine zweite Ausführungsform einer Zwischenstufe bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe, bei der die Goldbeschichtung auf der inneren Oberfläche des Stutzens aufgebracht ist, sowie ein Detail dieses Stutzens,
2b die fertiggestellte Quecksilberdampfentladungslampe gemäß 2a, und
3 eine dritte Ausführungsform einer Zwischenstufe bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe.
1a zeigt schematisch einen Abschnitt einer Zwischenstufe bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe, der insgesamt die Bezugsziffer 1 zugeordnet ist.
Die Zwischenstufe 1 besteht aus einem Leuchtrohr 2 aus Quarzglas, dessen Enden jeweils mit einer gasdichten Abdichtung 3 verschlossen sind, durch die eine Stromversorgung 4 geführt ist, zwei innerhalb und an entgegengesetzten Enden des Leuchtrohres 2 angeordneten Elektroden 5, und einem an dem Leuchtrohr 2 befestigten Rohrstutzen 6. Zur Vereinfachung zeigt 1a nur ein Ende des Leuchtrohres 2. Das andere Ende des Leuchtrohres 2 enthält keinen Rohrstutzen 6; es ist ansonsten genauso ausgebildet.
Ein Ende des Rohrstutzens 6 ragt in das Leuchtrohr 2 hinein, das andere heraus. Beide Enden des Rohrstutzens 6 sind offen. Der Rohrstutzen 6 weist eine äußere Oberfläche 7 und eine innere Oberfläche 8 auf. Auf die äußere Oberfläche 7 ist eine Goldbeschichtung 9 eingebrannt. Der Rohrstutzen 6 ist als Pumprohr ausgebildet, durch das ein Füllgas, ein Spülgas oder Füllstoffe, beispielsweise das Amalgam, in das Leuchtrohr eingebracht werden.
Der Rohrstutzen 6 ist aus Quarzglas gefertigt. Erweist eine Länge von 100 mm, einen Außendurchmesser von 5 mm und einen Innendurchmesser von 3 mm auf. Der Stutzen ragt 10 mm in das Leuchtrohr hinein. Der Rohrstutzen 6 ist im Bereich zwischen den Elektroden 5 angeordnet. Die Goldbeschichtung 9 besteht aus Goldpaste. Die kreisförmig umlaufende Goldbeschichtung 9 hat eine Breite von 3 mm und umfasst eine Fläche von etwa 47 mm². Der Abstand des dem Leuchtrohr zugewandten Endes der Goldbeschichtung 9 zur Leuchtrohrinnenfläche beträgt 7 mm. Das Leuchtrohr 2 hat eine Länge von 800 mm. Der Leuchtrohrinnendurchmesser beträgt 27 mm.
Die Stromversorgung 4 besteht aus Kontaktdrähten 11, die auf eine Molybdän-Folie 12 geschweißt sind. Die Elektrode 5 ist aus Wolfram gefertigt.
Sofern in den 1 bis 3 dieselben Bezugsziffern verwendet sind, so sind damit baugleiche oder äquivalente Bauteile und Bestandteile bezeichnet, wie sie oben anhand der Beschreibung der Ausführungsform der Quecksilberdampfentladungslampe aus 1a näher erläutert sind.
1b zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe, wie sie aus der Zwischenstufe 1 erhalten wird, nachdem der Rohrstutzen 6 verschlossen und abgeschmolzen Ist, so dass ein in das Leuchtrohr ragender Stutzen 21 verbleibt. Der Quecksilberdampfentladungslampe ist insgesamt die Bezugsziffer 20 zugeordnet. Sie zeichnet sich durch eine Nominal-Leistung von 500 W (bei einem nominalen Lampenstrom von 8 A) und durch eine Leistungsdichte von 6,25 W/cm aus. Auch in 1b ist zur Vereinfachung der Darstellung nur ein Ende des Leuchtrohres 2 dargestellt. Das andere Ende des Leuchtrohres 2 enthält keinen Stutzen 21; es ist ansonsten genauso ausgebildet.
Das Leuchtrohr 2 ist mit Argon gefüllt. An dem Leuchtrohr 2 ist der rohrförmiger Stutzen 21 aus Quarzglas befestigt, der in das Leuchtrohr 2 hineinragt. Das andere Ende des Stutzens 21 ist verschlossen. Innerhalb des Leuchtrohres ist auf der äußeren Oberfläche 7 des Stutzens ist eine Goldbeschichtung 9 eingebrannt, auf der ein Amalgamdepot 23 aufgebracht ist.
Das Amalgamdepot 23 ist ein Indium-Amalgam.
In 2a ist eine zweite Ausführungsform einer Zwischenstufe bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe dargestellt, der insgesamt die Bezugsziffer 30 zugeordnet ist.
Zur Vereinfachung zeigt 2a nur ein Ende des Leuchtrohres 2. Das andere Ende des Leuchtrohres 2 ist genauso ausgebildet.
An dem Leuchtrohr 2 ist ein Rohrstutzen 31 aus Quarzglas befestigt. Beide Enden des Rohrstutzens 31 sind offen. Ein Ende des Rohrstutzens 31 ragt in das Leuchtrohr 2 hinein, das andere heraus. Das Leuchtrohr 2 hat eine Länge von 800 mm. Der Leuchtrohrinnendurchmesser beträgt 19 mm. Der Rohrstutzen 31 weist eine Länge von 100 mm, einen Außendurchmesser von 5 mm und einen Innendurchmesser von 3 mm auf; er ragt 5 mm in das Leuchtrohr 2 hinein. Der Mittenabstand beider Rohrstutzen 31 voneinander beträgt 500 mm. Auf der inneren Oberfläche 8 des Rohrstutzens 31 ist eine kreisförmig umlaufende Goldbeschichtung 32 aufgebracht und eingebrannt.
Die Goldbeschichtung 32 ist besteht aus einer Goldpaste. Die kreisförmig umlaufende Goldbeschichtung 32 hat eine Breite von 3 mm und umfasst eine Fläche von etwa 47 mm².
2b zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe 40, wie sie aus der Zwischenstufe 30 erhalten wird, nachdem der Rohrstutzen 31 versschlossen und abgeschmolzen ist, so dass ein n das Leuchtrohr ragender Stutzen 41 verbleibt. Die Quecksilberdampfentladungslampe 40 zeichnet sich durch eine Nominal-Leistung von 100 W (bei einem nominalen Lampenstrom von 2 A) und durch eine Leistungsdichte von 1,25 W/cm aus. Auch in 2b ist zur Vereinfachung der Darstellung nur ein Ende des Leuchtrohres 2 dargestellt. Das andere Ende des Leuchtrohres ist genauso ausgebildet.
Das Leuchtrohr 2 ist mit Argon gefüllt. An dem Leuchtrohr 2 ist der rohrförmige Stutzen 41 aus Quarzglas befestigt, der in das Leuchtrohr 2 hineinragt. Das andere Ende des Stutzens 41 ist verschlossen. Auf der inneren Oberfläche 8 des Stutzens 41 ist eine Goldbeschichtung 32 eingebrannt, auf der ein Amalgamdepot 43 aufgebracht ist.
Das Amalgamdepot 43 ist ein Indium-Amalgam.
In 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Zwischenstufe bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Quecksilberdampfentladungslampe dargestellt. Der Zwischenstufe ist insgesamt die Bezugsziffer 50 zugeordnet.
Die Zwischenstufe 50 besteht aus einem Leuchtrohr 2 aus Quarzglas, das an beiden Enden eine gasdichten Abdichtung 3a, 3b, durch die eine Stromversorgung 4a, 4b geführt ist sowie zwei innerhalb und an entgegengesetzten Enden des Leuchtrohres 2 angeordnete Elektroden 5a, 5b aufweist. An dem Leuchtrohr 2 ist ein rohrförmiger goldbeschichteter Stutzen 51 und ein rohrförmiger Stutzen 61 befestigt.
Der goldbeschichtete Stutzen 51 weist eine äußere Oberfläche 7 und eine innere Oberfläche 8 auf. Beide Enden des goldbeschichteten Stutzens 51 sind offen ausgeführt. Ein Ende des goldbeschichteten Stutzens 51 ragt in das Leuchtrohr 2 hinein, das andere heraus. Innerhalb des Leuchtrohres ist auf der äußeren Oberfläche 7 des goldbeschichteten Stutzens 51 eine Goldbeschichtung 52 vorgesehen, auf der ein Amalgamdepot 53 aufgebracht ist. Die Goldbeschichtung 52 besteht aus Goldpaste. Sie ist kreisförmig umlaufend ausgebildet. Die Breite der Goldbeschichtung 52 beträgt 3 mm. Das Leuchtrohr 2 hat eine Länge von 800 mm. Der Leuchtrohrdurchmesser beträgt 19 mm.
Der Stutzen 61 ist wie der goldbeschichtete Stutzen 51 an dem Leuchtrohr befestigt. Beide Enden des Stutzens 61 sind offen ausgeführt. Ein Ende des Stutzens 61 ragt in das Leuchtrohr 2 hinein, das andere heraus.
Sowohl der goldbeschichtete Stutzen 51 als auch der Stutzen 61 sind aus Quarzglas gefertigt; sie haben die gleiche Größe. Ihre Länge beträgt 100 mm und ihr Außendurchmesser beträgt 5 mm. Der Mittenabstand zwischen dem goldbeschichteten Stutzen 51 und dem Stutzen 61 beträgt 600 mm.
Nachfolgend wird anhand von 3 das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Quecksilberdampfentladungslampe beispielhaft erläutert:
Zunächst werden der Stutzen 51, der Stutzen 61 und ein Leuchtrohr 2 bereitgestellt. Auf die äußere Oberfläche 7 des Stutzens 51 wird die kreisförmig umlaufende Goldbeschichtung 52 aufgebracht und bei 600–800°C eingebrannt.
Der Stutzen 61 und der goldbeschichtete Stutzen 51 werden mit Leuchtrohr 2 verschweißt, so dass ein Ende des Stutzens 61 beziehungswiese des goldbeschichteten Stutzens 51 in das Leuchtrohr 2 hineinragt und das andere Ende heraus. Beide Enden des Stutzens 61 und des goldbeschichteten Stutzens 51 sind bis dahin offen.
Anschließend werden die Bestandteile der Stromversorgung, nämlich die Kontaktdrähte 11 und die Metallfolie 12 miteinander verschweißt. Die verschweißte Stromversorgung wird mit der Elektrode 5a, 5b verbunden und in das Leuchtrohr 2 eingebracht. Die beiden Enden des Leuchtrohres 2 werden zur Erzeugung einer gasdichten Abdichtung durch Quetschung verschlossen. Dabei werden gleichzeitig die Metallfolie und Teile der Kontaktdrähte 11 in Quetschung gasdicht eingebettet.
Zur Verminderung von Verunreinigungen innerhalb des Leuchtrohres 2 wird dasselbe mit einem Spülgas gespült. Als Spülgas wird Argon oder ein Stickstoff-Wasserstoffgemisch verwendet, das über den goldbeschichteten Stutzen 51 in das Leuchtrohr 2 eingeleitet und durch den Stutzen 61 aus dem Leuchtrohr herausgeführt wird.
Anschließend wird über den goldbeschichteten Stutzen 51 wird das Amalgamdepot in das Leuchtrohr 2 eingebracht und das Leuchtrohr 2 mit einem Füllgas befällt. Abschließend werden sowohl der goldbeschichtete Stutzen 51 als auch der Stutzen 61 verschlossen.
Das Amalgamdepot wird auf der Goldbeschichtung 52 aufgebracht, indem es durch Schütteln des Leuchtrohres manuell in die Nähe der Goldbeschichtung 52 gebracht und anschließend von außen kurz erwärmt und verflüssigt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008032608 A1 [0008]
EP 1609170 B1 [0010]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberdampfentladungslampe für die Erzeugung optischer Strahlung, aufweisend ein Leuchtrohr mit einem mit einem Füllgas gefüllten Entladungsraum, innerhalb des Entladungsraums angeordneten Elektroden zur Erzeugung einer Entladung, einen an dem Leuchtrohr befestigten, rohrförmigen Stutzen mit einer äußeren und einer inneren Oberfläche und ein Amalgamdepot, umfassend die Verfahrensschritte: (a) Bereitstellen eines Leuchtrohres und des Stutzens, (b) Verbinden des Leuchtrohres mit dem Stutzen (c) Einbringen des Amalgamdepots in das Leuchtrohr durch den Stutzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Stutzens gemäß Verfahrensschritt (a) ein Aufbringen und Einbrennen einer Goldbeschichtung auf den Stutzen umfasst, und dass das Amalgamdepot in das mit dem goldbeschichteten Stutzen verbundene Leuchtrohr eingebracht und auf der Goldbeschichtung aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtrohr über den goldbeschichteten Stutzen mit dem Füllgas gefüllt und/oder einem Spülgas gespült wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des Amalgamdepots auf die Goldbeschichtung ein Befüllen und/oder ein Spülen des Leuchtrohres über den goldbeschichteten Stutzen und über mindestens einen an dem Leuchtrohr vorgesehenen weiteren Stutzen erfolgen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtrohr eine Länge L aufweist und der Abstand zwischen dem goldbeschichteten Stutzen und dem weiteren Stutzen mindestens 0,6 × L beträgt.
Quecksilberdampfentladungslampe für die Erzeugung optischer Strahlung, aufweisend ein Leuchtrohr mit einem mit einem Füllgas gefüllten Entladungsraum, innerhalb des Entladungsraums angeordneten Elektroden zur Erzeugung einer Entladung, einen an dem Leuchtrohr befestigten, rohrförmigen Stutzen mit einer äußeren und einer inneren Oberfläche und ein Amalgamdepot, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen eine Goldbeschichtung aufweist, die mit dem Füllgas in fluidischer Verbindung steht und auf die das Amalgamdepot aufgebracht ist.
Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Goldbeschichtung auf dem Stutzen kreisförmig umlaufend ausgebildet ist.
Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Goldbeschichtung auf der äußeren Oberfläche des Stutzens aufgebracht ist.
Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Goldbeschichtung auf der inneren Oberfläche des Stutzens aufgebracht ist.
Quecksilberdampfentladungslampe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Goldbeschichtung eine Fläche von 10 mm² bis 50 mm² umfasst.
Quecksilberdampfentladungslampe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen mit dem Leuchtrohr im Bereich zwischen den Elektroden verbunden ist.
Quecksilberdampfentladungslampe nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen einen runden Querschnitt aufweist und der Innendurchmesser des Stutzens 3 mm bis 4 mm beträgt.
Quecksilberdampfentladungslampe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Stutzens in das Leuchtrohr hineinragt.
Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtrohr sich entlang einer Mittelachse erstreckt und einen Innendurchmesser von 13 mm bis 27 mm aufweist und dass der Stutzen 5 mm bis 13,5 mm in das Leuchtrohr hineinragt, mit der Maßgabe, dass der Stutzen die Mittelachse nicht überragt.