DE2820746A1

DE2820746A1 - Quecksilberdampf-niederdruck-entladungslampe

Info

Publication number: DE2820746A1
Application number: DE19782820746
Authority: DE
Inventors: Lothar Busch; Klaus Dipl Phys Dr Hilpert; Dieter Ing Grad Kath; Fritz Dipl Phys Dr Schipp
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH; Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH; Osram GmbH
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1979-11-15
Also published as: GB2027982A; DE2820746B2; FR2425723A1; DE2820746C3; GB2027982B

Description

Kernforschungsanlage Julieh
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe, bei der zur Bildung eines vorgegebenen Quecksilberdampfdruckes ein Amalgam vorgesehen und innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß es auf die im Betriebszustand zur Bildung des vorgegebenen Gleichgewichtsdampfdruckes des Quecksilbers erforderliche Temperatur aufgeheizt wird.

Derartige, als Leuchtstofflampen eingesetzte Entladungslampen sind aus den DE-GS 23 39 056 und DE-OS 24 37 164 bekannt. Bei diesen bekannten Entladungslampen sind für die Bildung des Quecksilberdampfdruckes ternäre Amalgame vorgesehen, die am oder in der Nähe des Lampenfußes angeordnet sind. Die ternären Amalgame enthalten dabei vorzugsweise Indium und Magnesium.

Auch bei einer im Rahmen des amerikanischen NASA-Skylab-Projektes entwickelten Entladungslampe wird, ebenso wie bei einer.von der Firma Westinghouse entwickelten Entladungslampe, ein ternäres Amalgam und zwar eine Quecksilber-Indium-Zinn-Legierung zur Bildung des Quecksilberdampfdruckes eingesetzt. Ganz abgesehen von der zur Herstellung dieser Legierung erforderlichen aufwendigen Technologie ist jedoch dabei auch von Nachteil, daß das sehr

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teuere Indium verwendet wird, so daß ein Einsatz dieser Lampen als Standardlampen für Innenraumbeleuchtungen praktisch nicht in Frage kommt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladun^slampe mit einem auf einfache Weise herstellbaren und möglichst kostengünstigen Amalgam zu schaffen, die zugleich an unterschiedliche Anwendungsfälle anpaßbar ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Quecksilberdarnpf-Niederdruck-Entladungslampe der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Amalgam eine Verbindung oder Legierung aus Quecksilber und Magnesium ist, welche

a) aus HgMg oder einer Legierung aus HgMg und Hg Mg₅ oder

b) aus Hg-Mg₅ oder einer Legierung aus Hg₁₃Mg- und HgMg- oder

c) aus HgMg₂ oder einer Legierung aus HgMg₂ und HgMg,- oder

d) aus HgMgc oder einer Legierung aus Hg₂Mg₁- und HgMg-, oder

e) aus HgMgo oder einer Legierung aus HgMgo und Mg

besteht, wobei die zur Einstellung eines vorgegebenen Quecksilberdampfdruckes während des Betriebes der Entladungslampe erforderliche Temperatur sich aus der Beziehung

log ρ - - ^ ₊ B

ergibt, wobei

T die Temperatur in Kelvin und
ρ der Quecksilberdampfdruck in atm

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und für die. unter a) angegebene Substanz A = 4516 unJ D = 4,81 für den Temperaturbereich von etwa 340 bis 540,

für die unter b) angegebene Substanz Λ = 4666 und E = 4,29 für dem Temperaturbereich von etwa 430 bis 61 D,

für die unter c) an^e^ebene Substanz A = 6566 und B = 5,836 für den Temperaturbereich von etwa 470 bis 6ΒΠ,

für die unter d] angesehene Substanz A = 7015 unc B = 5,72R für den Temperaturbereich von etwa 520 bis 690 und

für die unter e) angegebene Substanz A = 7503 und B = 6,288 für den Temperaturbereich von etwa 4Ü0 bis 710,

sind und wobei die Zusammensetzung der jeweiligen Legierung so gewählt ist, daß trotz der zu erwartenden Abgabe an Quecksilber infolge Diffusion die qualitativ erhalten bleibt.

Durch die so gewählte ZusanrnansEtzun;'; der wird verhindert, daß eine hinsichtlich des Quecksilbergehaltes der jeweils vorgesehenen Legierung unterstöchinmetrische Substanz gebildet wird, was zu einem zu kleinen Quecksilberdampf druck in der Lampe führen vnir'i". Dabei ist auch zu herde!*..-I .' '.i^.on, daⁿ> eine bestimmte Hen^e an Quecksilber zum Aufbau dtr QuEckn i.lberatmosphäre in dtr Lampe benötigt wird. Selbstverständlich mu'· jr. io,;fi auch beachtet werden, daP beim HerstellungsprozeE der Lampe die Amalgame auch erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden können u-~d infolg^lessen ein Verlust an Quecksilber eintritt.

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— ο —

Für den Fall, daß - wie dies bei bekannten Niederdruck-Leuchtstofflampen im allgemeinen üblich ist - ein Quecksilberdampfdruck von 7,9 χ 10 atm im Betrieb eingestellt werden soll, ist es zweckmäßig, daß die unter a) angegebene Substanz innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß sie sich im Betriebszustand auf einer Temperatur von etwa 48B K befindet. Entsprechend wird die unter b) angegebene Substanz auf etwa 499 ° K, die unter c) angegebene Substanz auf etwa BOO ⁰K, die unter d) angegebene Substanz auf etwa 64Θ K und die unter e) angegebene Legierung auf etwa 659 ⁰K aufgeheizt. Zweckmäßig ist ferner, daß das Gleichgewichtsverhältnis von

a) HgMgZHg₃Mg₅

oder b) Hg₃Mg₅ZHgMg₂

oder c) HgMg₂/Hg₂Mg₅

oder d) Hg₂Mg₅/HgMg₃

oder e) HgMg₃ZMg

jeweils etwa 3 : 1 beträgt. Denn dadurch wird nicht nur der Einfluß eines möglichen Quecksilberverlustes vermieden, sondern auch der Gefahr vorgebeugt, daß bei der Präparation der Amalgame eine geringe Menge einer hinsichtlich des Quecksilbergehaltes der gewählten Legierung überstöchiometrischehSubstanz entstehen könnte, die zumindest zu Beginn des Betriebes der Entladungslampe zu einem zu großen Quecksilberdampfdruck führen würde. Es sollte daher für die einzelnen HgMg-Legierungen folgende Zusammensetzung gewählt werden:

Phasen	Zusammensetzung Hg	in Gew.-%
HgMgZHg₃Mg₅ Hg₃Mg₅ZHgMg₂	86,1 82,9	13,9 17,1
HgMg₂ZHg₂Mg₅	79,0	21,0
Hg₂Mg₅ZHgMg₃	76,2	23,8
HgMg₃ZMg	809846/0361'²	28,2

In Figur 1 der Zeichnung ist in einem Diagramm die zu

— R

dem Quecksilberdampfdruck von 7,9 χ 10 atm gehörende Adiabate über dem Phasendiagramm des binären Systems Hg-Mg wiedergegeben und in den Figuren 2 bis 4 ein Ausführungsbeispiel der Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe gemäß der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 das vorgenannte Diagramm Figur 2 eine Leuchtstofflampe

Figur 3 einen Lampenfuß der Lampe gemäß Figur 2

Figur 4 das in der Nähe des Lampenfußes angebrachte Elektrodenblech mit Amalgam.

Aus dem Diagramm in Figur 1 geht hervor, daß die zu einem bestimmten Dampfdruck gehörende Temperatur davon abhängt, aus welchen der im Phasendiagramm Hg-Mg benachbarten Verbindungen Hg Mg und Hg _ Mg die feste Phase, die für den Einsatz in der Entladungslampe gemäß der Erfindung in Frage kommt, gebildet wird.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der Lampenkolben 1 an seiner Innenoherflache mit einem Leuchtstoffbelag 2 versehen. Er ist zudem an seinen Enden mit je einem Elektrodenfuß 3 verschmolzen, von denen in der Zeichnung jedoch nur einer dargestellt ist. Der Elektrodenfu3 3 besteht aus dem Tellerfuß 4 und dem gequetschten Teil 5, durch das die Stromführungen G und 7 geführt sind,sowie aus dem Rohr 8, das zum Abpumpen der Luft aus dem Kolben und zum Einfüllen des Füligases dient. An den inneren Enden der Stromzuführungen B und 7 ist eine aus gewendeltem Draht gefertigte Elektrode 9 befestigt.

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Wie insbesondere aus Figur 3 hervorgeht, ist in der Nähe der Elektrode 9 ein Blech 10 angebracht, an welchem das zur Bildung des Quecksilberdampfdruckes vorgesehene Amalgam, das als Blechstück 11 vorliegt, befestigt ist. Das Blech 10 ist mittels eines Drahtes 12, der im gequetschten Teil 5 gehalten wird, am Lampenfuß befestigt. Das Bißchstück 11 wiederum isb am Blech 10 - wie aus Figur 4 ersichtlich ist - mittels Laschen 13 befestigt. Da auf der Elektrode 9 Temperaturen bis über 1000 C vorliegen, wird das am Blech 10 befestigte Amalgam 11, je nach dessen Anordnung, auf die während des Betriebes erforderlichen Temperaturen erhitzt. Dabei ist durch die Ausbildung des Drahtes 12, der nur einen geringen Querschnitt von etwa 0,5 mm aufzuweisen braucht, gewährleistet, daß das Blech 10 und somit auch das Blechstück 11 von der Umgebung wärmeisoliert angebracht ist.

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Claims

Kernforschünfjsanl'ür;?. Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Patentansprüche

Quecksilberdampf-Miederdruck-Entladungslampe, bei der zur Bildung einss vorgegebenen Quecksilberdampfdruckes ein Amalgam vorgesehen und innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß es auf die im Betriebszustand zur Bildung des vorgegebenen Gleichgewichtsdampfdruckes des Quecksilbererforderliche Temperatur aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Amalgam eine Verbindung oder Legierung aus Quecksilber und Magnesium ist, welche

a) aus HgMg oder einer Legierung aus HgMg und Hg^Mgj- oder

b) aus Hg-jMgj- oder einer Legierung aus Hg₃MgJ- und HgF^ oder

c) aus HgMg₉ oder einer Legierung aus HgMg₇ und Hg₉Mg₁- oder

d) aus Hg₉Mg^ oder einer Legierung aus Hg₉Mg₁- und HgMg., oder

e) aus HgMg„ oder einer Legierung aus HgPIg,, und Mg

besteht, wobei die zur Einstellung eines vorgegebenen Quecksilberdampfdruckes während des Betriebes der Entladungslampe erforderliche Temperatur sich aus der Beziehung

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loK p = - Δ ₊ ε

ergibt, wohsi

T die Temperatur in Kelvin und ρ der Huecksilberdampfdruck in atm

und für dip unter a) anp;s;.-;ebene Substanz A = 481G unrJ Ρ = 4,.-;1 für den Tempera tu rb ersieh von etwa bis 540,

für die unter h) an^rr,efabEne Substanz A = 46Ö3 und B = 4,20 für den Temperaturbereich von etwa 430 bis E10,

für dip unter c) angegebene Substanz A = 6508 und Π = 5,830 für den Temperaturbereich von etwa 470 bis R80,

für die unter d) angesehene Substanz A = 7015 und S = 5,728 für den Temperaturbereich von etwa 520 bis 5Ξ0 und

für die unter e) angegebene Substanz A = 7503 und E = 0,2üö für den Temperaturbereich von etwa 490 bis 710

sind und wobei die Zusammensetzung der jev/eiligen Le.^ißrunr·; r.3 gewählt ist, daß trotz der zu erwart en"- dnn Abgabe an Quecksilber infolge Diffusion die Le- ? qualitativ erhalten bleibt.

riuBcksilberdampf-Nifiderdrusk-Entladungslampe nach Anspruch 1, ri a J u r c h gekennzeichnet, d?..ⁿ. dl« unter a) an':ef'ebene ßubatanz inner-

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halb der Lampe derart angeordnet ist, daB sie sich im Betriebszi

befindet.

Betriebszustand auf einer Temperatur von etwa 486 K

3. Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter b) angegebene Substanz innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß sie sich im Betriebszustand auf einerTemperatur von etwa 499 ⁰K befindet.

4. Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter c) angegebene Substanz innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß sie sich im Betriebszustand auf einerTemperatur von etwa BOQ ⁰K befindet.

5. Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter d) angegebene Substanz innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß sie sich im Betriebszustand auf einerTemperatur von etwa 648 ⁰K befindet.

6. Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter r) angegebene Legierung innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß sie sich im Betriebszustand auf einerTemperatur von etwa 659 K befindet.

7. Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von

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a) HgMgZHg₃Mg₅ oder b) odBr c) oder d) Hg₂Mg₅ZHgMg₃ oder e) HgMg-VMg

jeweils etwa 3 : 1 beträgt.

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