DE2820746C3

DE2820746C3 - Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe

Info

Publication number: DE2820746C3
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: 1980-11-06
Also published as: GB2027982A; FR2425723A1; DE2820746B2; DE2820746A1; GB2027982B

Description

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log P = - — + B

ergibt, wobei

T die Temperatur in Kelvin und
ρ der Quecksilberdampfdruck in Pa

und für die unter a) angegebene Substanz A = 4816 und B = 9,82 für den Temperaturbereich von etwa 340 bis 540,

für die unter b) angegebene Substanz A = 4688 und B = 9,30 für den Temperaturbereich von etwa 430 bis 610,

für die unter c) angegebene Substanz A = 6568 und B = 10,84 für den Temperaturbereich von etwa 470 bis 680,

für die unter d) angegebene Substanz A = 7015 und B= 10,73 für den Temperaturbereich von etwa 520 bis 690 und

für die unter a) angegebene Substanz A = 7503 und B = 11,29 für den Temperaturbereich von etwa 490 bis 710

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

2. Quecksilberdumpf-Niederdruck-Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, bo daß die unter a) angegebene Substanz innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß sie sich im Betriebszustand auf einer Temperatur von etwa 486

K befindet.

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 Die Erfindung bezieht sich auf eine Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladelampe, bei der zur Bildung eines vorgegebenen Quecksilberdampfdruckes ein Amalgam, das Magnesium enthält, 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-OS 23 39 056 und DE-OS 24 37 164 bekannt. Bei diesen bekannten Entladungslampen sind für die Bildung des Quecksilberdampfdrukkes 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 Quecksilberdampfdrukkes eingesetzt. Ganz abgesehen von der zur Herstellung dieser Legierung erforderlichen aufwendigen Technologie ist jedoch dabei auch von Nachteil, daß das sehr teuere Indium verwendet wird, so daß ein Einsatz dieser Lampen als Stadardlampen für Innenraumbeleuchtungen praktisch nicht in Frage kommt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe 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

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bei einer Quecksilberdampf-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 Hg₃Mg₅ oder

b) aus Hg₃Mg₅ oder einer Legierung aus Hg₃Mg₅ und HgMg2 oder

c) aus HgMg2 oder einer Legierung aus HgMg2 und HgMg₅ oder

d) aus HgMg₅ oder einer Legierung aus Hg2Mg₅ und HgMg₃ oder

a) aus HgMg₃ oder einer Legierung aus HgMg₃ und _]5 Mg

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

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ergibt, wobei

T die Temperatur in Kelvin und
ρ der Quecksilberdampfdruck in Pa

und für die unter a) angegebene Substanz A=4816 und B = 9,82 für den Temperaturbereich von etwa 340 bis 540,

für die unter b) angegebene Substanz A=46Sti und B = 9,30 für den Temperaturbereich von etwa 430 bis 610,

für die unter c) angegebene Substanz A = 6568 und B= 10,84 für den Temperaturbereich von etwa 470 bis 680,

für die unter d) angegebene Substanz A = 7015 und B = 10,73 für den Temperaturbereich von etwa 520 bis 690 und

für die unter e) angegebene Substanz A = 7503 und B= 11,29 für den Temperaturbereich von etwa 490 bis 710,

Durch die so gewählte Zusammensetzung der Legierungen wird verhindert, daß eine hinsichtlich des Quecksilbergehaltes der jeweils vorgesehenen Legierung unterstöchiometrische Substanz gebildet wird, was zu einem zu kleinen Quecksilberdampfdruck in der Lampe führen würde. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß eine bestimmte Menge an Quecksilber zum Aufbau der Quecksilberatmosphäre in der Lampe benötigt wird. Selbstverständlich muß jedoch auch beachtet werden, daß beim Herstellungsprozeß der Lampe die Amalgame auch erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden können und infolgedessen ein Verlust an Quecksilber eintritt.

Für den Fall, daß — wie dies bei bekannten Niederdruck-Leuchtstofflampen im allgemeinen üblich ist — ein Quecksilberdampfdruck von 0,80 Pa 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 486 K befindet. Entsprechend wird die unter b) angegebene Substanz auf etwa 499 K, die unter c) angegebene Substanz auf etwa 600 K, die unter d) angegebene Substanz auf etwa 648 K und die unter e) angegebene Legierung auf etwa 659 K aufgeheizt Zweckmäßig ist ferner, daß das Gleichgewichtsverhältnis von

a) HgMg/Hg₃Mg₅
oder b) Hg₃Mg₅/HgMg2
oder c) HgMg2/Hg2Mg₅
oder d) Hg2Mgs/HgMg3
oder e) HgMg₃/Mg

jeweils etwa 3 :1 beträgt Denn dadurch wird nicht nur der Einfluß eines möglichen Quecksilberverlustes vermieden, sondern auch der Gefahr vorgebeugt, daß bf i der Präparation der Amalgame eine geringe Menge einer hinsichtlich des Quecksilbergehaltes der gewählten Legierung überstöchiometrischen Substanz 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 in	Gew.-%
	Hg	Mg
HgMg/Hg,Mg₅	86,1	13,9
Hg₃Mg₅ZHgMg₂	82,9	17,1
HgMg₂/Hg₂Mg₅	79,0	21,0
Hg₂Mg₅/HgMg₃	76,2	23,8
HgMg,/Mg	71,2	28,2

In F i g. 1 der Zeichnung ist in einem Diagramm die zu dem Quecksilberdampfdruck von 0,80 Pa gehörende Adiabate über dem Phasendiagramm des binären Systems Hg-Mg wiedergegeben und in den Fi g. 2 bis 4 ein Ausführungsbeispiel der Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe gemäß der Erfindung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das vorgenannte Diagramm,

F i g. 2 eine Leuchtstofflampe,

F i g. 3 einen Lampenfuß der Lampe gemäß F i g. 2,

F i g. 4 das in der Nähe des Lampenfußes angebrachte Elektrodenblech mit Amalgam.

Aus dem Diagramm in F i g. 1 geht hervor, daß die zu einem bestimmten Dampfdruck gehörende Temperatur davon abhängt, aus welchen der in Phasendiagramm Hg-Mg benachbarten Verbindungen Hg₁Mg₁ und Hg₁-^Mg, die feste Phase, die für den Einsatz in der Entladungslampe gemäß der Erfindung in Frage kommt, gebildet wird.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist der Lampenkolben 1 an seiner Innenoberfläche 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 Elektrodenfuß 3 besteht aus dem Tellerfuß 4 und dem gequetschten Teil 5, durch das die Stromführungen 6 unc¹ 7 geführt sind, sowie aus dem Rohr 8, das zum Abpumpen der Luft aus dem Kolben und zum Einfüllen des Füllgases dient. An den inneren Enden der Stromzuführungen 6 und 7 ist eine aus gewendeltem Draht gefertigte Elektrode 9 befestigt.

.ja

Wie insbesondere aus Fig.3 hervorgeht, ist in der Nähe der Elektrode 9 ein Blech 10 angebracht, an welchem das zur Bildung des Quecksälberdampfdruckes 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 Blechstück 11 wiederum ist am Blech 10 — wie aus Fig.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 Betriebeis erforderli-

. chen 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

& Ί

Patentansprüche:

1. Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladungslampe, bei der zur Bildung eines vorgegebenen Quecksilberdampfdruckes ein Amalgam, das Magnesium enthält, 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, dadurch gekennzeichnet, daß das Amalgam eine Verbindung oder Legierung aus Quecksilber und Magnesium ist, welche

a) aus HgMg oder einer Legierung aus HgMg und Hg₃MgS oder

b) aus Hg3Mg5 oder einer Legierung aus Hg₃Mg₅ und HgMg₂ oder

c) aus HgMg₂ oder einer Legierung aus HgMg_{2 7Q} und Hg₂MgS oder

d) aus Hg₂Mg₅ oder einer Legierung aus Hg₂Mg₅ und HgMg3 oder

e) aus HgMg₃ oder einer Legierung aus HgMg₃ und Mg

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

Betriebszustand auf einer Temperatur von etwa 499K befindet

4. Quecksilberdampf-Niederdruck-Entladelampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter c) angegebene Substanz innerhalb der Lampe derart angeordnet ist, daß sie sich im Betriebszustand auf einer Temperatur von etwa 600 K 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 einer Temperatur von etwa 648 K befindet

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

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

a) HgMg/Hg₃Mg5
oder b) Hg₃Mg₅/HgMg₂
oder c) HgMg₂/Hg₂Mg₅
oder d) Hg₂Mg₅/HgMg₃
oder e) HgMg₃/Mg

jeweils etwa 3 :1 beträgt.

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