DE1149818B

DE1149818B - Mercury low-pressure discharge lamp with increased electrical and / or thermal load capacity, in particular fluorescent lamp

Info

Publication number: DE1149818B
Application number: DEP28059A
Authority: DE
Inventors: Kaethe Ristau Geb Ristau
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Filing date: 1961-10-19
Publication date: 1963-06-06
Also published as: NL238534A

Description

Quecksilberniederdruckentladungslampe mit erhöhter elektrischer und/oder thermischer Belastbarkeit, insbesondere Leuchtstofflampe Zusatz zum Patent 1086 804 Das Hauptpatent 1086 804 betrifft Quecksilberniederdruckentladungslampen mit erhöhter elektrischer und/oder thermischer Belastbarkeit, insbesondere Leuchtstofflampen, in deren Entladungsgefäß wenigstens ein Amalgam an solchen Stellen enthalten ist, die keine wesentlich höheren Temperaturen als die der Entladung ausgesetzten Teile des Entladungsgefäßes haben. Die Brennspannung solcher Lampen beträgt vornehmlich weniger als zwei Drittel der Versorgungsspannung. Durch das Amalgam wird bei den höher belasteten Lampen erreicht, daß bei den in ihnen herrschenden Temperaturen sich ein Quecksilberdampfdruck einstellt, welcher tiefer ist und damit eine höhere Strahlungsausbeute der Quecksilberresonanzstrahlung gewährleistet als der Quecksilberdampfdruck in Lampen mit freiem Quecksilber ohne Amalgam bei gleicher Temperatur.Low-pressure mercury discharge lamp with increased electrical and / or thermal load capacity, in particular fluorescent lamp Addendum to patent 1086 804 The main patent 1086 804 relates to low-pressure mercury discharge lamps with increased electrical and / or thermal load capacity, in particular fluorescent lamps, whose discharge vessel contains at least one amalgam at locations that are not essential have higher temperatures than those parts of the discharge vessel exposed to the discharge. The operating voltage of such lamps is primarily less than two thirds of the supply voltage. With the amalgam, it is achieved with the more heavily loaded lamps that a mercury vapor pressure is established at the temperatures prevailing in them, which is lower and thus ensures a higher radiation yield of the mercury resonance radiation than the mercury vapor pressure in lamps with free mercury without amalgam at the same temperature.

Die Größe der Dampfdruckerniedrigung ist abhängig von der Zusammensetzung des Amalgams, sowohl hinsichtlich des oder der gewählten amalgambildenden Metalle als auch dessen oder deren quantitativen Anteils an der Legierung. Cadmium, Indium, Thallium, Alkalimetalle usw. sind als amalgambildende Metalle für die Verwendung in Entladungslampen bekannt.The size of the decrease in vapor pressure depends on the composition of the amalgam, both in terms of the amalgam-forming metal or metals selected as well as its or their quantitative proportion in the alloy. Cadmium, indium, Thallium, alkali metals, etc. are for use as amalgam-forming metals known in discharge lamps.

Um die Amalgame so anzubringen, daß sie an den gewünschten Stellen haften, ist es bekannt, Amalgame zu verwenden, die unter anderem ein Metall niedrigen Schmelzpunktes enthalten, und die Amalgame durch Erwärmung, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Anwendung von Druck, z. B. durch Anwendung von Druckluft, zum Haften zu bringen. Die Amalgame sind dabei z. B. als Tablette oder Pille geformt. Es sind auch als gut haftfähige Amalgame Dreistoffsysteme vorgeschlagen worden, deren Schmelzpunkt höher als 90' C liegt. Quecksilber-Zinn - Cadmium, Quecksilber - Wismut - Cadmium, Quecksilber-Indium-Ilallium, Quecksilber-Indium-Zink, Quecksilber-Indium-Cadmium wurden als geeignet vorgeschlagen. Diese letzteren Amalgame sollen bei den in diesen Lampen -erhöhten Betriebsternperaturen zwar plastisch verforinbar, aber bei diesen Temperaturen noch durchgehend im festen Aggregatzustand sein.In order to attach the amalgams so that they adhere to the desired locations, it is known to use amalgams which contain, inter alia, a metal with a low melting point, and to heat the amalgams, optionally with the simultaneous application of pressure, e.g. B. by using compressed air to adhere. The amalgams are z. B. shaped as a tablet or pill. Ternary systems with a melting point higher than 90 ° C have also been proposed as highly adhesive amalgams. Mercury-tin - cadmium, mercury - bismuth - cadmium, mercury-indium-ilallium, mercury-indium-zinc, mercury-indium-cadmium have been suggested as suitable. These latter amalgams should be plastically deformable at the increased operating temperatures in these lamps, but should still be in the solid state of aggregation at these temperatures.

Demgegenüber und in weiterer Ausbildung der Erfindung nach dem Hauptpatent sind die Quecksilberniederdruckentladungslampen mit erhöhter elektrischer und/oder therinischer Belastbarkeit, in deren Entladungsgefäß ein Amalgam an solchen Stellen enthalten ist, die keine wesentlich höheren Temperaturen haben als die der Entladung ausgesetzten Teile des Gefäßes, insbesondere Leuchtstofflampen, gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Amalgam sowohl bei Raumtemperatur als auch noch bei der Betriebstemperatur der Lampen pastenartige Konsistenz hat.In contrast and in a further development of the invention according to the main patent are the low-pressure mercury discharge lamps with increased electrical and / or therinic resilience, in whose discharge vessel an amalgam in such places is included, which do not have significantly higher temperatures than those of the discharge exposed parts of the vessel, in particular fluorescent lamps, according to the present Invention characterized in that the amalgam both at room temperature as has a paste-like consistency even at the operating temperature of the lamps.

Diese Bedingung erfüllen Indiumamalgame, denen entweder Zinn oder Wismut oder Zinn und Cadmium zugesetzt ist. Je weicher das so zusammengesetzte Amalgam ist, desto schwerer haftet es, je härter es ist, desto bröckliger ist es und desto schlechter ist dann auch wieder die Haftung. Besonders gut regulieren läßt sich die Plastizität bei den Indiumamalgamen mit Zinn. Dabei hält sich die Variationsmöglichkeit in der Zusammensetzung in relativ engen Grenzen. Das Verhältnis der amalgambildenden Metalle zu Quecksilber soll zwischen 4: 1 und 1: 1 betragen; dabei soll sich der Anteil der amalgambildenden Metalle zusammensetzen aus 40 bis 65 Gewichtsprozent Indium und dementsprechend 60 bis 35 Gewichtsprozent Zinn. Ausgezeichnet bewährt hat sich eine Legierung von Indium-Zinn-Quecksüber folgender Zusammensetzung: Verhältnis vom amalgambildenden Metall zu Quecksilber 2,5: 1; Zusammensetzung des Anteils der amalgambildenden Metalle Indium 47 Gewichtsprozent und Zinn 53 Gewichtsprozent.This condition is met by indium amalgams to which either tin or bismuth or tin and cadmium is added. The softer the amalgam composed in this way, the more difficult it is to adhere, the harder it is, the more friable it is and the worse the adhesion. The plasticity of indium amalgams can be regulated particularly well with tin. The possibility of variation in the composition is kept within relatively narrow limits. The ratio of amalgam-forming metals to mercury should be between 4: 1 and 1: 1 ; The proportion of amalgam-forming metals should consist of 40 to 65 percent by weight indium and, accordingly, 60 to 35 percent by weight tin. An alloy of indium-tin-mercury with the following composition has proven to be excellent: ratio of amalgam-forming metal to mercury 2.5: 1; Composition of the proportion of the amalgam-forming metals indium 47 percent by weight and tin 53 percent by weight.

Die Grenzen für die Zusammensetzung der Amalgame ergeben sich einerseits aus der erforderlichen Dampfdruckerniedrigung, andererseits aus derAnforderung an die Haftfestigkeit und die dafür notwendige Plastizität innerhalb eines gewissen Temperaturbereiches. Je kleiner der Quecksilbergehalt des Amalgams ist, um so höher kann die Betriebstemperatur der Lampe bei Einhaltung des Optimums der Lichtausbeute der Quecksilberresonanzstrahlung sein, d. h., je höher kann die Lampe belastet werden. Jedoch läßt sich die absolute Ouecksilbermenge nicht beliebig klein machen, da eine über die Lebensdauer der Lampe eventuell auftretende Quecksilberaufzehrung berücksichtigt werden muß und auch keinen zu großen Einfluß haben darf.The limits for the composition of the amalgams result on the one hand from the required lowering of the vapor pressure, on the other hand from the requirement for adhesive strength and the necessary plasticity within a certain temperature range. The smaller the mercury content of the amalgam, the higher the operating temperature of the lamp can be while maintaining the optimum light yield of the mercury resonance radiation, i.e. That is, the higher the load the lamp can take. However, the absolute amount of mercury cannot be made arbitrarily small, since any mercury consumption that may occur over the life of the lamp must be taken into account and must not have too great an influence.

Bezüglich der plastischen Eigenschaften zeigt sich z. B. bei Indium-Zinn-Amalgamen, daß das Amalgam -um so weicher wird, je größer der Anteil des Indiums an der Gesamtmenge der amalgambildenden Metalle ist. Der Grad der Weichheit des Amalgams bzw. die Anteile der amalgambildenden Metalle an ihrer Gesamtmenge bestimmen die Verarbeitbarkeit. Die angegebenen Grenzen gewährleisten eine gute Verarbeitbarkeit. Die pastenartige Konsistenz des Amalgams hat den großen Vorteil, daß das Amalgam zu einer dünnen Schicht, die sich nur über einen kleinen Teil der Kolbenwand erstreckt oder auf einem in der Lampe angebrachten Träger befindet, ausgewalzt werden kann, wobei gleichzeitig sämtliche eventuell vorhandenen gasartigen Einschlüsse entfernt werden. Durch die Anbringung, des Amalgams in dünner Schicht, die eine Dicke von höchstens einigen Zehntelmillimetern, vorzugsweise eine Dicke von weniger als 0,1 mm hat, ist die Haftung des Amalgams so groß, daß es selbst bei stärkster Erschütterung der Lampe sich nicht, auch nicht teilweise, von der Unterlage löst.With regard to the plastic properties, z. B. with indium-tin amalgams that the amalgam becomes softer, the greater the proportion of indium in the total amount of amalgam-forming metals. The degree of softness of the amalgam or the proportion of the amalgam-forming metals in their total amount determine the processability. The specified limits ensure good processability. The paste-like consistency of the amalgam has the great advantage that the amalgam can be rolled out into a thin layer that extends only over a small part of the bulb wall or is located on a carrier mounted in the lamp, at the same time removing any gaseous inclusions that may be present will. By attaching the amalgam in a thin layer, which has a thickness of at most a few tenths of a millimeter, preferably a thickness of less than 0.1 mm, the adhesion of the amalgam is so great that it does not become even with the strongest vibration of the lamp not partially detached from the base.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfind-ung wiedergegeben. Die an Netzspannung 220 V cj betriebene Leuchtstofflampe mit dem Kolben 1, auf dessen Innenwand der Leuchtstoff 2 aufgebracht ist, hat einen Durchmesser von 35 mm und eine Länge von 1,5 m und einen Fülldruck von 1,5 Torr Argon. Für die Elektroden 3 finden die bekannten oxydbepasteten Wendeln Verwendung. Das Amalgam 4 aus einer Paste, die aus 2,5 Gewichtsteilen ainalgambildenden Metalls (47 Gewichtsprozent Indium und 53 Gewichtsprozent Zinn) und 1 Gewichtsteil Quecksilber zusammengesetzt ist, befindet sich als aufgewalzte Schicht von etwa 0,1. mm auf der an dieser Stelle vom Leuchtstoff befreiten Kolbeninnenwand. Die von den Elektroden entfernt liegende Anbringungsstelle des Amalgams ist etwa 12 mm lang und 7 mm breit. Die Lampe hat eine Leistungsaufnahme von 125 W bei einem Strom von 1,5 A. Vor dem Auswalzen ist das pastenartige Amalgam gekühlt und mit Druck, z. B. Druckluft, an die vom Leuchtstoff befreite Stelle angeblasen worden.In the figure, an embodiment of the invention is shown. The fluorescent lamp operated at mains voltage 220 V cj with the bulb 1, on the inner wall of which the phosphor 2 is applied, has a diameter of 35 mm and a length of 1.5 m and a filling pressure of 1.5 Torr argon. The known oxide-pasted coils are used for the electrodes 3. The amalgam 4, made from a paste composed of 2.5 parts by weight of ainalgam-forming metal (47 percent by weight of indium and 53 percent by weight of tin) and 1 part by weight of mercury, is located as a rolled-on layer of about 0.1. mm on the inside wall of the bulb, which has been freed from the fluorescent substance at this point. The amalgam attachment site remote from the electrodes is approximately 12 mm long and 7 mm wide. The lamp has a power consumption of 125 W at a current of 1.5 A. Before rolling, the paste-like amalgam is cooled and with pressure, e.g. B. compressed air has been blown to the location freed from the fluorescent material.

Bei der im Ausführungsbeispiel angegebenen Zusammensetzung des Amalgams liegt die optimale Temperatur der Lampe, d. h. die Temperatur, bei der die Lampe in bezug auf die Strahlungsausbeute der Quecksilberresonanzstrahlung optimal arbeitet, bei ungefähr 65' C. Die bewirkte Dampfdruckerniedrigung entspricht einer Temperaturdifferenz von etwa 301 C. Das bedeutet, daß bei einer Lampe mit Quecksilberfüllung ohne Amalgam die Temperatur um 301 C niedriger liegen müßte, damit in dieser Lampe der gleiche Dampfdruck vorhanden ist. Wie schon gesagt, kann durch Veränderung des Quecksilbergehaltes beim Amalgam die optimale Temperatur verschoben werden, und zwar durch Erhöhung des Quecksflbergehaltes nach niedrigeren Temperaturen, durch Verminderung nach höheren Temperaturen.In the case of the composition of the amalgam specified in the exemplary embodiment, the optimum temperature of the lamp is, i. H. the temperature at which the lamp works optimally in relation to the radiation yield of the mercury resonance radiation is around 65 ° C. The resulting decrease in vapor pressure corresponds to a temperature difference of around 301 ° C. This means that for a lamp filled with mercury without amalgam, the temperature is around 301 ° C. would have to be lower so that the same vapor pressure is present in this lamp. As already said, by changing the mercury content of the amalgam, the optimum temperature can be shifted, namely by increasing the mercury content towards lower temperatures, by decreasing it towards higher temperatures.

Die Lampen haben trotz erhöhter Belastung eine Lebensdauer von über 5000 Stunden, ohne eine Veränderung der vorbestimmten Wirkung des Amalgams über die Lebensdauer zu zeigen.Despite the increased load, the lamps have a service life of over 5000 hours without showing any change in the predetermined effect of the amalgam over the service life.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Low-pressure mercury discharge lamp with increased electrical and / or thermal load capacity, in which the operating voltage is primarily less than two thirds of the supply voltage and the discharge vessel contains an amalgam at points that do not have significantly higher temperatures than the parts exposed to the discharge of the vessel, in particular fluorescent lamp, according to patent 1086 804, characterized in that the amalgam has a paste-like consistency both at room temperature and at the operating temperature of the lamp.

2. Low-pressure mercury discharge lamp according to claim 1, characterized in that the amalgam consists of indium-bismuth-mercury or of indium-tin-mercury or of indium-tin-cadmium-mercury. 3. Low-pressure mercury discharge lamp according to Claim 1 and 2, characterized in that an indium-tin amalgam is used with a ratio of the amal-amine-forming metals indium and tin to mercury of 4: 1 to 1: 1 , the proportion of indium being used the total amount of amalgam-forming metals is between 40 and 65 percent by weight and that of tin is accordingly between 60 and 35 percent by weight. 4. Mercury low pressure discharge magnifier according to claim 3, characterized in that an indium-tin amalgam with a ratio of the amalgam-forming metals indium and tin to mercury of 2.5: 1 and with an indium content of the total amount of amalgam-forming metals of 47 percent by weight and 53 percent by weight of tin is used. 5. A method for producing low-pressure mercury discharge lamps according to claim 1 to 4, characterized by rolling out the amount of amalgam attached to a partial surface of the inner wall of the lamp bulb or on a carrier to form a thin layer. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1086 804, 1 104 060; German utility model No. 1 814 760.