DE60128629T2

DE60128629T2 - Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe und amalgam

Info

Publication number: DE60128629T2
Application number: DE60128629T
Authority: DE
Inventors: Martijn H. Lankhorst; Wilhelmus C. Keur; Lambert C. Kaldenhoven
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: US20010030506A1; US6734616B2; EP1181710B1; KR20020006544A; CN1365509A; EP1181710A1; WO2001071770A1; DE60128629D1; JP2003528431A; CN1221009C; TW494439B

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einem Entladungsgefäß,
welches Entladungsgefäß einen mit einer Füllung aus Quecksilber und einem Inertgas versehenen Entladungsraum gasdicht umschließt,
welches Entladungsgefäß ein Amalgam enthält, das mit dem Entladungsraum in Verbindung steht,
und wobei die Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe Entladungsmittel zum Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung in dem Entladungsraum umfasst.
Die Erfindung betrifft auch ein Amalgam zur Verwendung in der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe.
In Quecksilberdampfentladungslampen ist Quecksilber die primäre Komponente für ein (effizientes) Erzeugen von ultraviolettem (UV-)Licht. Eine Innenwandung des Entladungsgefäßes kann mit einer Leuchtschicht beschichtet sein, die einen Leuchtstoff enthält (beispielsweise ein Fluoreszenzpulver), um UV in andere Wellenlängen umzuwandeln, beispielsweise in UV-B und UV-A zum Bräunen (Solariumlampen) oder in sichtbare Strahlung zur Allgemeinbeleuchtung. Derartige Entladungslampen werden daher als Leuchtstofflampen bezeichnet. Das Entladungsgefäß von Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen ist im Allgemeinen röhrenförmig mit einem kreisförmigen Querschnitt und umfasst sowohl langgestreckte als auch kompakte Ausführungsformen. Im Allgemeinen umfasst das röhrenförmige Entladungsgefäß von sogenannten Kompakt-Leuchtstofflampen eine Ansammlung relativ kurzer, gerader Teile mit relativ kleinem Durchmesser, wobei die geraden Teile miteinander einerseits über Brückenstücke oder andererseits über beispielsweise bogenförmige Stücke verbunden sind. Kompakt-Leuchtstofflampen sind im Allgemeinen mit einem Lampensockel (mit integrierter Elektronik) versehen.
In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung wird die Bezeichnung "Nennbetrieb" verwendet, um auf Betriebsbedingungen zu verweisen, bei denen der Quecksilberdampfdruck so ist, dass die Strahlungsausbeute der Lampe zumindest 80% derjenigen bei optimalem Betrieb beträgt, d. h. unter Betriebsbedingungen, bei denen der Quecksilberdampfdruck optimal ist. Das Amalgam begrenzt den Quecksilberdampfdruck in dem Entladungsgefäß im Hinblick auf eine Entladungslampe, die nur freies Quecksilber enthält. Dies macht Nennbetrieb der Lampe bei verhältnismäßig hohen Lampentemperaturen möglich, die beispielsweise auftreten können, wenn die Lampe einer hohen Belastung ausgesetzt ist oder wenn die Lampe in einer geschlossenen oder schlecht belüfteten Leuchte verwendet wird. Darüber hinaus wird in der Beschreibung und den Ansprüchen die "anfängliche Strahlungsausbeute" definiert als die Strahlungsausbeute der Entladungslampe 1 Sekunde nach dem Einschalten der Entladungslampe und die "Anlaufzeit" als die Zeit, die die Entladungslampe benötigt, um eine Strahlungsausbeute von 80% derjenigen bei optimalem Betrieb zu erreichen.
Eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art, auch als dampfdruckgesteuerte Lampe bezeichnet, wird im US-Patent 4 093 889 offenbart. Die bekannte Lampe hat einen verhältnismäßig niedrigen Quecksilberdampfdruck bei Raumtemperatur. Daher hat die bekannte Lampe den Nachteil, dass auch die anfängliche Strahlungsausbeute verhältnismäßig niedrig ist, wenn zum Betreiben der Lampe eine gewöhnliche Stromversorgung verwendet wird. Zudem ist die Anlaufzeit verhältnismäßig lang, weil der Quecksilberdampfdruck nach dem Einschalten der Lampe nur langsam ansteigt.
Neben den oben beschriebenen Amalgamlampen sind Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen bekannt, die sowohl ein (Haupt)Amalgam als auch ein sogenanntes Hilfsamalgam umfassen. Wenn das Hilfsamalgam genügend viel Quecksilber umfasst, hat die Lampe eine relativ kurze Anlaufzeit. Unmittelbar nach Einschalten der Lampe, d. h. während des Vorheizens der Elektroden, wird das Hilfsamalgam von der Elektrode aufgeheizt, so dass es relativ schnell einen wesentlichen Teil des Quecksilbers abgibt, den es enthält. In dieser Hinsicht ist es wünschenswert, dass die Lampe vor dem Einschalten genügend lange Zeit außer Betrieb gewesen ist, damit das Hilfsamalgam genügend viel Quecksilber aufgenommen haben kann. Wenn die Lampe einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum lang außer Betrieb gewesen ist, ist die Verringerung der Anlaufzeit nur klein. Zudem ist in diesem Fall die anfängliche Strahlungsausbeute (sogar) kleiner als die einer Lampe, die nur ein Hauptamalgam umfasst, was auf die Tatsache zurückgeführt werden kann, dass durch das Hilfsamalgam in dem Entladungsraum ein verhältnismäßig niedriger Quecksilberdampfdruck eingestellt worden ist. Ein bei verhältnismäßig langen Lampen zusätzlich auftretendes Problem ist, dass das von dem Hilfsamalgam freigesetzte Quecksilber verhältnismäßig viel Zeit benötigt, um sich im Entladungsgefäß zu verteilen, so dass die Lampen nach dem Einschalten nahe dem Hilfsamalgam eine verhältnismäßig helle Zone aufweisen und in größerem Abstand vom Hilfsamalgam eine verhältnismäßig dunkle Zone, wobei diese Zonen nach wenigen Minuten verschwinden.
Darüber hinaus sind Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen bekannt, die nicht mit einem Amalgam versehen sind und nur freies Quecksilber enthalten. Diese Lampen, auch als Quecksilberlampen bezeichnet, haben den Vorteil, dass der Quecksilberdampfdruck bei Raumtemperatur und damit die anfängliche Strahlungsausbeute verhältnismäßig hoch sind. Zudem ist die Anlaufzeit verhältnismäßig kurz. Nach dem Einschalten weisen verhältnismäßig lange Lampen dieser Art auch eine im Wesentlichen konstante Helligkeit über nahezu die gesamte Länge auf, was der Tatsache zuzuschreiben ist, dass der Dampfdruck (bei Raumtemperatur) zum Zeitpunkt des Einschaltens dieser Lampen genügend hoch ist. Nennbetrieb bei verhältnismäßig hohen Lampentemperaturen kann erreicht werden, indem eine Quecksilberlampe verwendet wird, deren Entladungsraum (gerade) genug Quecksilber enthält, um bei der Betriebstemperatur einen Quecksilberdampfdruck zustande zu bringen, der nahe beim optimalen Quecksilberdampfdruck liegt. Während der Nutzlebensdauer der Lampe geht jedoch Quecksilber verloren, weil es beispielsweise an eine Wandung des Entladungsgefäßes und/oder an Emittermaterial gebunden wird. Infolgedessen hat in der Praxis eine derartige Lampe nur eine begrenzte Nutzlebensdauer. Daher ist in der Praxis die Quecksilberdosis in Quecksilberlampen wesentlich höher als die beim Nennbetrieb in der Dampfphase notwendige Menge an Quecksilber. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Quecksilberdampfdruck gleich dem Sättigungsdampfdruck ist, der zu der Temperatur der kältesten Stelle des Entladungsgefäßes gehört. Da der Sättigungsdampfdruck exponentiell mit der Temperatur ansteigt, führen Temperaturschwankungen, die beispielsweise in einer schlecht belüfteten Leuchte auftreten oder wenn die Lampe einer hohen Belastung ausgesetzt wird, zu einer Verringerung der Strahlungsausbeute. Bei verhältnismäßig niedrigen Umgebungstemperaturen nimmt der Quecksilberdampfdruck ab, was auch zu einer Verringerung der Strahlungsausbeute führt.
EP-A 0 327 346 offenbart ein Amalgam mit einem Grundmetall, das Bismut in einer Menge enthält, die im Bereich zwischen etwa 45 Gew.-% und 65 Gew.-% gewählt ist, und Blei in einer Menge, die im Bereich zwischen etwa 35 Gew.-% und 55 Gew.-% gewählt ist. Das Amalgam enthält auch Quecksilber, dessen Menge im Bereich zwischen etwa 1 Gew.-% und 12 Gew.-% der Gesamtmenge des Amalgams gewählt ist. Ein solches Amalgam ist in einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe eingeschlossen, die bei einer mittleren Röhrenoberflächentemperatur betrieben wird, um einen stabilen Quecksilberdampfdruck über einen erweiterten Amalgamtemperaturbereich zu erhalten.
In der englischen Zusammenfassung von JP-A 11 016536 wird offenbart, wie die Stabilität des Lichtstroms beim Beleuchtungsbetrieb zu verbessern ist, ohne die Lichtstromstartcharakteristik beim Starten einer kolbenförmigen Leuchtstofflampe zu verschlechtern, indem die Zusammensetzung eines Hauptamalgams so gebildet wird, dass die Reaktionsendtemperatur bei der Änderung des Hauptamalgams von der festen Phase in die flüssige Phase niedriger ist als die Umgebungstemperatur des Hauptamalgams im Beleuchtungsbetrieb. Ein geringfügiger Spielraum wird zwischen einem Pumprohr und einem Glasstab vorgesehen und Quecksilberdampf innerhalb einer Bogenröhre tritt durch einen Öffnungsteil und den Spielraum mit einem Hauptamalgam in Kontakt. Das Hauptamalgam wird aus Bi, Pb, Sn und Hg gebildet und die Zusammensetzung ist Bi:Pb:Sn:HG = (40-58):(22-55):(5-0):(1-10) in Gew.-%. Gemäß einer solchen Struktur ist die Reaktionsendtemperatur bei der Änderung des Hauptamalgams von der festen Phase in die flüssige Phase niedriger als die Temperatur bei einer Position, wo ein das Hauptamalgam enthaltender Hauptamalgamteil im Beleuchtungsbetrieb liegt (die Umgebungstemperatur des Hauptamalgams).
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Lampe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei regelmäßigem Gebrauch eine verhältnismäßig hohe anfängliche Strahlungsausbeute und eine verhältnismäßig kurze Anlaufzeit sowie eine verhältnismäßig hohe Strahlungsausbeute in einem verhältnismäßig großen Umgebungstemperaturbereich aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Amalgam eine Eismut-Blei-Verbindung mit einem Bleigehalt (Pb) im Bereich 35 ≤ Pb ≤ 60 At.-%, einem Bismutgehalt (Bi) im Bereich 40 ≤ Bi ≤ 65 At.-% und einem Quecksilbergehalt (Hg) im Bereich 0,05 ≤ Hg ≤ 75 At.-% umfasst und das Amalgam weiterhin Gold umfasst, wobei der Goldgehalt im Bereich 0,1 ≤ Au ≤ 20 At.-% liegt.
Vorzugsweise liegt der Bleigehalt in dem Amalgam im Bereich 40 ≤ Pb ≤ 50 At.-% und der Bismutgehalt im Bereich 50 ≤ Bi ≤ 60 At.-%. Besonders geeignet sind Zusammensetzungen des Amalgams nahe dem eutektischen Punkt von Bi-Pb bei 44 At.-% Pb.
Mit der oben erwähnten Zusammensetzung des Bi-Pb-Amalgams ist es möglich, im Betrieb zumindest 80% der Strahlungsausbeute (Nennbetrieb) der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe bei einer entsprechenden Temperatur der kältesten Stelle des Entladungsgefäßes zu erhalten, die in einem relativ breiten Temperaturbereich von 65 bis 165 °C liegt. Die Anlaufzeit der Entladungslampe mit einem erfindungsgemäßen Bi-Pb-Amalgam beträgt in jedem Fall weniger als zehn Minuten, während ein Hilfsamalgam die Anlaufzeit auf weniger als 3 Minuten herabsetzt. Amalgame mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung sind besonders zur Verwendung in (energiesparenden) (Kompakt-) Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen geeignet. Solche Entladungslampen haben eine gute anfängliche Strahlungsausbeute und kombinieren eine verhältnismäßig kurze Anlaufzeit mit, bei Nennbetrieb, einem verhältnismäßig breiten Intervall für die Temperatur der kältesten Stelle des Entladungsgefäßes. Daher ist Lampennennbetrieb in einem verhältnismäßig großen Temperaturintervall möglich.
Mit der oben erwähnten Zusammensetzung des Bi-Pb-Au-Amalgams wird im Betrieb zumindest 80% der Strahlungsausbeute (Nennbetrieb) der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe bei einer entsprechenden Temperatur der kältesten Stelle des Entladungsgefäßes erreicht, die in einem relativ breiten Temperaturbereich von 50 bis 160 °C liegt, während zumindest 90% der Strahlungsausbeute bei einer entsprechenden Temperatur der kältesten Stelle erreicht wird, die in einem relativ breiten Temperaturbereich von 70 bis 130 °C liegt.
Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung eines solchen Bi-Pb-Au-Amalgams ist, dass die Kurven, in denen der Quecksilberdampfdruck als Funktion der Temperatur aufgetragen ist, nicht nur über den Quecksilbergehalt, sondern auch über die Zusammensetzung des Amalgams eingestellt werden können.
Die Zusammensetzungen der genannten erfindungsgemäßen Bi-Pb-Au-Amalgame sind so gewählt, dass das Amalgam in einem Temperaturbereich von 100 bis 140 °C schmilzt. Zudem bewirkt der geringe Quecksilbergehalt der genannten Amalgame eine verhältnismäßig niedrige Quecksilberaktivität bei höheren Temperaturen (140 bis 175 °C), wobei das Amalgam in dem Entladungsgefäß im flüssigen Zustand vorliegt (das Quecksilber befindet sich in der Dampfphase). Eine verhältnismäßig hohe Quecksilberaktivität bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen wird dadurch erhalten, dass das Queck silber sich nicht leicht mit den zugrundeliegenden Legierungen mischt. Besonders geeignet sind Bi-Pb-Au-Amalgam-Zusammensetzungen, bei denen das Gold nahe dem oben erwähnten eutektischen Punkt von Bi und Pb hinzugegeben wird. Solche Amalgame haben ein Bi:Pb-Verhältnis von 56:44.
Vorzugsweise liegt der Goldgehalt in dem Amalgam im Bereich 8 ≤ Au ≤ 12 At.-%. Bi-Pb-Au-Amalgame mit einer derartigen Zusammensetzung weisen in den Quecksilberdampfdruckkurven einen Doppel-Peak auf, der durch das Schmelzen einer großen Menge der ternären intermetallischen Verbindung mit der Strukturformel BiPb₃Au oberhalb des eutektischen Punktes von Bi-Pb (bei 125 °C) verursacht wird.
Ein weiterer Vorteil des Zusetzens von Gold zu Bi-Pb-Amalgamen ist, dass bei niedrigen Temperaturen (Raumtemperatur) der Quecksilberdampfdruck bis zu sehr niedrigen Quecksilberkonzentrationen (0,3% Hg) nahezu unabhängig von der Quecksilberkonzentration ist. Infolgedessen ist die Entladungslampe verhältnismäßig unempfindlich gegen (irreversiblen) Quecksilberverlust in anderen Lampenkomponenten, beispielsweise an der Wandung des Entladungsgefäßes und/oder beim Emittermaterial.
Abgesehen von den oben erwähnten Materialien kann das erfindungsgemäße Amalgam Zusätze von beispielsweise Zink, Silber, Gallium, Indium, Zinn, Antimon und/oder anderen Elementen umfassen. Es ist wünschenswert, dass solche Zusätze den Schmelztemperaturbereich (100-140 °C) der Bi-Pb-Legierungen nicht um mehr als 20 °C verschieben.
Zu Beginn der Nutzlebensdauer einer Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe kann verhältnismäßig viel Quecksilber im Betrieb an der Wandung gebunden werden. Um dies zu verhindern, kann das Entladungsgefäß einer erfindungsgemäßen Lampe mit einer Schutzschicht aus Metalloxid beschichtet sein. Eine solche Schutzschicht, beispielsweise aus Scandiumoxid, Yttriumoxid, Lanthanoxid oder einem Oxid aus einem der Lanthanide, wirkt dem durch Bindung an die Wandung verursachten Verlust von Quecksilber entgegen. Eine Entladungslampe mit geringem Quecksilberverbrauch ist günstig, da sie einen optimaleren Entwurf des Amalgams ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1A eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Kompakt- Leuchtstofflampe mit einer erfindungsgemäßen Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe und
1B eine Querschnittsansicht eines Details der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe von 1A;
2 eine graphische Darstellung, in der der Quecksilberdampfdruck als Funktion der Temperatur für ein erfindungsgemäßes Bi-Pb-Amalgam mit Quecksilberdampfdruck-Kurven von zwei bekannten Amalgamen verglichen wird, und
3 eine graphische Darstellung, in der der Quecksilberdampfdruck als Funktion der Temperatur für ein erfindungsgemäßes Bi-Pb-Au-Amalgam mit Quecksilberdampfdruck-Kurven von zwei bekannten Amalgamen verglichen wird.
Die Zeichnung ist rein schematisch und nicht maßstabsgetreu. Insbesondere sind der Deutlichkeit halber einige Abmessungen stark übertrieben. Wo möglich, haben in der Zeichnung gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.
1A zeigt eine Kompakt-Leuchtstofflampe mit einer Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe. Die Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe ist mit einem strahlungsdurchlässigen Entladungsgefäß 10 versehen, das einen Entladungsraum 11, der ein Volumen von ungefähr 10 cm³ hat, gasdicht umschließt. Das Entladungsgefäß 10 ist eine Glasröhre, die zumindest nahezu kreisförmig im Querschnitt ist und die einen (effektiven) Innendurchmesser von ungefähr 10 mm hat. Die Röhre ist in Form eines sogenannten Hakens gebogen und enthält in diesem Beispiel eine Anzahl gerader Teile, von denen zwei, mit 31, 33 bezeichnet, in 1A gezeigt sind. Die Röhre umfasst weiterhin eine Anzahl bogenförmiger Teile, von denen zwei, mit 32, 34 bezeichnet, in 1A gezeigt sind. Das Entladungsgefäß 10 ist an einer Innenwandung 12 mit einer Leuchtschicht 17 versehen. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Leuchtschicht weggelassen. Das Entladungsgefäß 10 wird von einem Gehäuse 70 getragen, das auch einen Lampensockel 71 trägt, der mit an sich bekannten elektrischen und mechanischen Kontakten 73a, 73b versehen ist. Das Entladungsgefäß 10 der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe ist von einer lichtdurchlässigen Umhüllung 60 umgeben, die an dem Lampengehäuse 70 befestigt ist. Die lichtdurchlässige Umhüllung 60 hat im Allgemeinen ein mattes Aussehen.
1B ist eine sehr schematische Querschnittsansicht eines Details der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe von 1A. Außer dem Quecksilber umfasst der Entladungsraum 11 in dem Entladungsgefäß 10 ein Inertgas, in diesem Beispiel Argon.
Mittel zum Aufrechterhalten einer Entladung werden durch ein Elektrodenpaar 41a gebildet (in 1B ist nur eine Elektrode dargestellt), das im Entladungsraum 11 angeordnet ist. Das Elektrodenpaar 41a ist eine Wicklung aus Wolfram, die mit einer Elektronen emittierenden Substanz bedeckt ist, in diesem Fall einer Mischung aus Bariumoxid, Calciumoxid und Strontiumoxid. Jede der Elektroden 41a wird von einem (verengten) Endabschnitt des Entladungsgefäßes 10 getragen. Stromzuführleiter 50a, 50a' verlaufen vom Elektrodenpaar 41a durch die Endabschnitte des Entladungsgefäßes 10, wo sie nach außen treten. Die Stromzuführleiter 50a, 50a' sind an eine (elektronische) Stromversorgung angeschlossen, die in dem Gehäuse 70 untergebracht ist und die mit den elektrischen Kontakten 73b am Lampensockel 71 elektrisch verbunden sind (siehe 1A).
Zusätzlich zu Quecksilber umfasst der Entladungsraum 11 ein Inertgas, in diesem Beispiel Argon und Neon. In diesem Beispiel ist Quecksilber nicht nur im Entladungsraum 11 vorhanden, sondern auch in einem erfindungsgemäßen Amalgam 63. Hierzu ist in dem in 1B gezeigten Beispiel in dem Entladungsgefäß 10, in diesem Fall in einer röhrenförmigen Ausbeulung 62a davon, eine Kapsel 60 angeordnet, die eine Wandung 61 aus einem Kalkglas aufweist, das 4,0 Gew.-% FeO enthält. Im Betrieb steht das Amalgam 63 mit dem Entladungsgefäß 10 in Verbindung. In der Wandung 61 der Kapsel 60 ist durch Schmelzen eine Öffnung 64 gebildet. Die Kapsel 60 hat einen gewölbten Abschnitt 68, mit dem sie in der Ausbeulung 62a eingeklemmt ist. Die Kapsel 60 umfasst ein erfindungsgemäßes Amalgam 63; in der dargestellten Ausführungsform eine Menge von 100 mg eines Amalgams von Hg mit einer Legierung aus Bismut, Blei und Gold. Eine besonders geeignete Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Bi-Pb-Au-Amalgams 63 hat (abgesehen von kleinen Zusätzen oder Verunreinigungen) einen Bleigehalt im Bereich 40 ≤ Pb ≤ 50 At.-%, einen Bismutgehalt im Bereich 50 ≤ Bi ≤ 60 At.-%, einen Goldgehalt im Bereich 8 ≤ Au ≤ 12 At.-% und einen Quecksilbergehalt von ungefähr 0,5 At.-% Hg.
In dem in 1B gezeigten Beispiel ist einer der Stromzuführleiter 50a' weiterhin mit einer sogenannten Markierung versehen, die ein sogenanntes Hilfsamalgam 83 trägt. Beim Einschalten der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe wird das Hilfsamalgam 83 durch die Elektrode 41a aufgeheizt, sodass es relativ schnell einen wesentlichen Teil des darin vorhandenen Quecksilbers freisetzt. Bei einer alternativen Ausführungsform der oben beschriebenen Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe wird das Amalgam ohne eine Kapsel dosiert, wobei in dem Fall ein Glasstab verwendet wird, um zu verhindern, dass das Amalgam in das Entladungsgefäß gelangt.
Erfindungsgemäße Bi-Pb und Bi-Pb-Au-Amalgame können besonders gut in (Kompakt-)Leuchtstofflampen verwendet werden.
Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe umfasst die sogenannten elektrodenlosen Entladungslampen, in denen die Mittel zum Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung außerhalb eines von dem Entladungsgefäß umgebenen Entladungsraums liegen. Im Allgemeinen werden diese Mittel durch eine Spule gebildet, die mit einer Wicklung aus einem elektrischen Leiter versehen ist, wobei im Betrieb eine hochfrequente Spannung, beispielsweise mit einer Frequenz von ungefähr 3 Hz, an die Spule gelegt wird,. Im Allgemeinen umgibt die genannte Spule einen Kern aus weichmagnetischem Material.
2 zeigt eine graphische Darstellung, in der der Quecksilberdampfdruck (p_Hg ausgedrückt in Pa) als Funktion der Temperatur (in Grad Celsius) eines besonders geeigneten erfindungsgemäßen Amalgams Bi56-Pb44-Hg0,5 (Kurve A) mit entsprechenden Quecksilberdampfdruck-Kurven von zwei wohl bekannten Amalgamen, nämlich Bi53-Sn47-Hg3 (Kurve R, Amalgam bekannt aus US 4 157 485 ) und Bi48-Sn24-Pb28-Hg3 (Kurve T, Amalgam bekannt aus US 4 093 889 ) verglichen wird. Die zwei horizontalen Strich-Punkt-Linien zeigen den Bereich, in dem die Strahlungsausbeute zumindest 80% derjenigen bei optimalem Betrieb beträgt. Ein Vergleich zwischen den in 2 dargestellten Quecksilberdampfdruck-Kurven zeigt, dass das erfindungsgemäße Bi-Pb-Amalgam einen breiteren Stabilisierungsbereich hat und dass solche Amalgame in Lampen angewendet werden können, die eine höhere Temperatur der kältesten Stelle haben.
3 zeigt eine graphische Darstellung, in der der Quecksilberdampfdruck (p_Hg ausgedrückt in Pa) als Funktion der Temperatur (in Grad Celsius) eines besonders geeigneten erfindungsgemäßen Amalgams Bi50-Pb40-Au10-Hg0,5 (Kurve B) mit entsprechenden Quecksilberdampfdruck-Kurven von zwei wohl bekannten Amalgamen, nämlich Bi53-Sn47-Hg3 (Kurve R, Amalgam bekannt aus US 4 157 485 ) und Bi48-Sn24-Pb28-Hg3 (Kurve T, Amalgam bekannt aus US 4 093 889 ) verglichen wird. Die zwei horizontalen Strich-Punkt-Linien zeigen den Bereich, in dem die Strahlungsausbeute zumindest 80% derjenigen bei optimalem Betrieb beträgt. Die Quecksilberdampfdruck-Kurve für das Bi50-Pb40-Au10-Hg0,5-Amalgam weist einen Doppel-Peak auf, der durch das Schmelzen einer großen Menge der ternären intermetallischen Verbindung mit der Strukturformel BiPb₃Au oberhalb des eutektischen Punktes von Bi-Pb bei 125 °C verursacht wird. Ein Vergleich zwischen den in 3 dargestellten Quecksilberdampfdruck-Kurven zeigt, dass das erfin dungsgemäße Bi-Pb-Au-Amalgam einen breiteren Stabilisierungsbereich hat und dass solche Amalgame in Lampen angewendet werden können, die eine höhere Temperatur der kältesten Stelle haben.
Für elektrodenlose Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen, die während ihrer Nutzlebensdauer relativ wenig Quecksilber verbrauchen, kann ein optimaleres Amalgam entworfen werden, das einen relativ niedrigen anfänglichen Quecksilbergehalt hat, was für das Erhalten einer hohen Strahlungsausbeute in einem relativ großen Umgebungstemperaturbereich während der Nutzlebensdauer der Entladungslampe günstig ist.

Claims

Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einem Entladungsgefäß (10), welches Entladungsgefäß (10) einen mit einer Füllung aus Quecksilber und einem Inertgas versehenen Entladungsraum (11) gasdicht umschließt, welches Entladungsgefäß (10) ein Amalgam (63) enthält, das mit dem Entladungsraum (11) in Verbindung steht, und wobei die Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe Entladungsmittel (41a, 41b) zum Aufrechterhalten einer elektrischen Entladung in dem Entladungsraum (11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Amalgam (63) eine Eismut-Blei-Verbindung mit einem Bleigehalt (Pb) im Bereich 35 ≤ Pb ≤ 60 At.-%, einem Bismutgehalt (Bi) im Bereich 40 ≤ Bi ≤ 65 At.-% und einem Quecksilbergehalt (Hg) im Bereich 0,05 ≤ Hg ≤ 75 At.-% umfasst, das Amalgam weiterhin Gold umfasst, wobei der Goldgehalt im Bereich 0,1 ≤ Au ≤ 20 At.-% liegt.
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bleigehalt im Bereich 40 ≤ Pb ≤ 50 At.-% und der Bismutgehalt im Bereich 50 ≤ Bi ≤ 60 At.-% liegt.
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Goldgehalt im Bereich 8 ≤ Au ≤ 12 At.-% liegt.
Amalgam zur Verwendung in einer Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Amalgam (63) eine Eismut-Blei-Verbindung mit einem Bleigehalt (Pb) im Bereich 35 ≤ Pb ≤ 60 At.-%, einem Bismutgehalt (Bi) im Bereich 40 ≤ Bi ≤ 65 At.-%, und einem Quecksilbergehalt (Hg) im Bereich 0,05 ≤ Hg ≤ 0,75 At.-% umfasst, wobei das Amalgam weiterhin Gold umfasst, wobei der Goldgehalt im Bereich 0,1 ≤ Au ≤ 20 At.-% liegt, in dem vorzugsweise der Bleigehalt im Bereich 40 ≤ Pb ≤ 50 At.-% und der Bismutgehalt vorzugsweise im Bereich 50 ≤ Bi ≤ 60 At.-% liegt.