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Die
Erfindung betrifft eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe,
die ein Entladungsgefäß mit Endabschnitten
umfasst,
welches Entladungsgefäß einen Entladungsraum, der
eine Füllung
aus Quecksilber und einem Inertgas enthält, gasdicht umschließt,
wobei
eine Elektrode an jedem Endabschnitt in dem Entladungsraum zum Erzeugen
und Aufrechterhalten einer Entladung in dem Entladungsraum angeordnet
ist,
wobei Stromzuführleiter
der Elektroden durch die Endabschnitte verlaufen
und aus dem
Entladungsgefäß hervorstehen,
und
zumindest einer der Stromzuführleiter
ein Amalgam trägt.
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In
Quecksilberdampfentladungslampen bildet Quecksilber die primäre Komponente
für ein (wirksames)
Erzeugen von ultraviolettem (UV-)Licht. Eine Innenwandung des Entladungsgefäßes kann mit
einer Leuchtschicht beschichtet sein, die einen Leuchtstoff enthält (beispielsweise
ein Leuchtpulver), um UV-Licht in andere Wellenlängen umzuwandeln, beispielsweise
UV-B und UV-A für
Bräunungszwecke (Solariumlampen),
oder in sichtbare Strahlung. Solche Entladungslampen werden daher
auch als Leuchtstofflampen bezeichnet.
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Eine
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art
ist aus
US 4 105 910 bekannt.
Bei der bekannten Entladungslampe trägt der Fuß ein Amalgam, das auf einer
Beschichtung aufgebracht ist, die den Stromzuführleiter überlappt. Dieses Amalgam wirkt
als Hilfsamalgam und dient dazu, die Anlaufgeschwindigkeit zu erhöhen, d.h.
die Geschwindigkeit, mit der die Entladungslampe sich nach dem Einschalten
ihrer Nennlichtstärke
annähert.
Dies wird dadurch erreicht, dass nach dem Einschalten der Lampe
aus der Elektrode stammende Wärme
bewirkt, dass das Amalgam das daran gebundene Quecksilber abgibt,
wodurch der Quecksilberdampfdruck in dem Entladungsgefäß auf einen
für den
Nennbetrieb erwünschten
Wert ansteigt.
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Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
der eingangs erwähnten
Art zu verschaffen, die ihre Nennlichtstär ke schneller erreicht. Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
zu verschaffen, die wirtschaftlicher hergestellt werden kann.
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Gemäß der Erfindung
ist die eingangs beschriebene Lampe dadurch gekennzeichnet, dass
das
Amalgam direkt auf einem Gebiet eines Segmentes des Stromzuführleiters
aufgebracht wird, welches Segment den Endabschnitt mit der Elektrode
verbindet, und
welches Gebiet sich in einem Abstand (da) vom Endabschnitt befindet, wobei der Abstand
da die Beziehung: 0,1 ≤ da/dep-e ≤ da ≤ 0,5erfüllt, mit
dep-e ein Abstand zwischen dem Endabschnitt
und der Elektrode, wobei der Abstand da vom
Endabschnitt aus gemessen wird.
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Da
das Amalgam auf dem Stromzuführleiter an
einer Stelle vorgesehen ist, die relativ nahe der Elektrode liegt,
wird die in der Elektrode erzeugte Wärme nach dem Einschalten der
Lampe besser und schneller zum Amalgam hin abgeführt, so dass die Aufwärmzeit des
Amalgams verringert wird, wodurch der Quecksilberdampfdruck in dem
Entladungsraum schneller ansteigt und somit der Wert des Quecksilberdampfdruckes,
der für
Nennbetrieb erwünscht
ist, schneller erreicht wird.
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Bei
der in
US 4 105 910 offenbarten
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe ist ein Gebiet des (Glas-)Endabschnittes
des Entladungsgefäßes mit
Amalgam beschichtet. Die Beschichtung verläuft auch über ein Gebiet eines Stromzuführleiters, das
an den Endabschnitt grenzt. Am Ende der Nutzlebensdauer der Lampe
bildet das Amalgam einen Angriffspunkt für den Entladungsbogen. In diesem Stadium
wird der Endabschnitt des Entladungsgefäßes stark erhitzt, wodurch
er schmilzt, sodass Luft in das Entladungsgefäß strömen kann und der Betrieb der
Lampe unterbrochen wird.
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Bei
der aus WO 97/04477 bekannten Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
erstreckt sich das mit Amalgam beschichtete Gebiet von einem freien
Endabschnitt des Stromzuführleiters
aus. Hierzu ist der Stromzuführleiter
relativ zu der Stelle auf dem Stromzuführleiter, wo die Elektrode
befestigt ist, verlängert.
Bei der erfindungsgemäßen Entladungslampe
braucht der Stromzuführleiter
nicht verlängert
zu werden, um die gewünschte
Temperatur des Amalgams zu erreichen, weil das Amalgam auf einem
Segment des Stromzuführleiters
vorgesehen ist, das zwischen dem Endabschnitt und der Elektrode
verläuft.
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Die
von dem Amalgam im Betrieb der Lampe erreichte Temperatur kann mit
Hilfe der Position des Gebietes relativ zur Elektrode ausgewählt werden. Daher
erfüllt
der Abstand da in der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
gemäß der Erfindung
die Beziehung: 0,1 ≤ da/dep-e ≤ 0,5
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Die
untere Grenze des Abstandes wird dadurch bestimmt, dass es wünschenswert
ist, dass das Amalgam nicht zu nahe beim Endabschnitt positioniert
wird, da dies das Erwärmen
des Amalgams nach dem Einschalten der Lampe negativ beeinflusst.
Bei der aus
US 4 105 910 bekannten
Lampe ist ein Gebiet des Endabschnitts mit Amalgam beschichtet,
was für
ein schnelles Erwärmen
des Amalgams ungünstig
ist. Die obere Grenze des Abstandverhältnisses wird dadurch bestimmt,
dass es wünschenswert
ist, das Amalgam nicht zu nahe bei der Elektrode zu positionieren,
da dies eine ungünstige Auswirkung
auf das Amalgam hat, wenn die Lampe längere Zeit in Betrieb ist.
Auf diese Weise wird weiterhin verhindert, dass Amalgam auf die
Elektrode gelangt, was die Elektronen emittierende Wirkung der Elektrode
behindern würde.
Außerdem
könnte das
Amalgam, wenn es auf die Elektrode gelangen würde, sich von der Elektrode
aus weiter im Entladungsgefäß verteilen,
was im Allgemeinen den Quecksilberdampfdruck negativ beeinflusst.
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Bei
einer attraktiven Ausführungsform
nehmen die mit Amalgam beschichteten Gebiete der Stromzuführleiter
relativ zur Elektrode zueinander unterschiedliche Positionen ein.
Dies trägt
dazu bei, dass die so gebildeten Hilfsamalgame nach dem Einschalten
der Lampe in unterschiedlichen Zeitintervallen Quecksilber abgeben.
Auf diese Weise kann einem vorübergehenden Überschuss
oder Mangel an Quecksilber nach dem Einschalten der Lampe entgegengewirkt
werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
wird das Amalgam direkt auf dem Segment des Stromzuführleiters
aufgebracht. Dies führt
zu einer Verringerung der Anzahl von Bauteilen der Entladungslampe,
sodass die Entladungslampe wirtschaftlicher hergestellt werden kann.
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Bei
einer günstigen
Ausführungsform
ist bei der Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe das Amalgam
auf dem Segment des Stromzuführleiters
durch Löten
oder Schweißen
angebracht worden. Das Amalgam kann auf diese Weise in einfacher Weise
angebracht werden, indem das zu beschichtende Gebiet des Stromzuführleiters
mit einem „Lötkolben" berührt wird,
wodurch das genannte Gebiet mit Metall aus dem Kolben befeuchtet
wird. Das so genannte „Lötzinn" enthält ein Amalgam
oder ein Amalgam bil dendes Mittel, das ein Amalgam bildendes Metall,
wie z.B. Indium, Zinn, Blei oder Bismut oder eine Amalgam bildende
Legierung beispielsweise aus Blei und Zinn oder aus Bismut und Indium
ist. Im letztgenannten Fall kann sich das Amalgam auf dem Stromzuführleiter
beispielsweise mit Quecksilberdampf aus dem Entladungsraum des Entladungsgefäßes bilden,
nachdem die Lampe mit ihrer Füllung versehen
worden ist. Löten
oder Schweißen
am Ort des zu beschichtenden Gebietes kann durch Verwendung eines
Flussmittels verbessert werden. Nötigenfalls kann das zu beschichtende
Gebiet zuerst mit einer Schicht aus einem anderen Material versehen werden,
um die Haftung der Beschichtung von Amalgam oder einem Amalgam bildenden
Mittel am Stromzuführleiter
zu verbessern. Die Beschichtung kann auch beispielsweise elektrolytisch
aufgebracht werden. Die Menge an Amalgam auf dem betreffenden Gebiet
kann durch den Fachkundigen in einfacher Weise durch Veränderung
der Dicke des Stromzuführleiters
und der Länge
des Gebietes gewählt werden.
Die Stromzuführleiter
sind beispielsweise aus Eisen, Nickel, Eisennickel oder Chromnickeleisen
hergestellt.
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Statt
die Stromzuführleiter
zu beschichten, bevor sie an einem Endabschnitt des Entladungsgefäßes befestigt
werden, können
die Stromzuführleiter auch
beschichtet werden, nachdem die genannten Stromzuführleiter
und der Endabschnitt zusammengefügt
worden sind. Optional kann die Beschichtung an einem Stromzuführleiter
angebracht werden, nachdem die Elektrode an dem genannten Stromzuführleiter
befestigt worden ist.
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Eine
höhere
Anlaufgeschwindigkeit wird bereits erhalten, wenn die Entladungslampe
an einem der Endabschnitte ein Amalgam trägt. Im Fall eines relativ langen
Entladungsgefäßes, beispielsweise länger als
40 cm, dauert es verhältnismäßig lange, bevor
der freigesetzte Quecksilberdampf sich in dem von dem Entladungsgefäß umschlossenen
Entladungsraum verteilt. In diesem Fall ist es günstig, beide Endabschnitte
des Entladungsgefäßes mit
einem Amalgam zu versehen.
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In
den üblichen
Stromversorgungen für
Lampen fließt
der Lampenstrom hauptsächlich
durch einen der Stromzuführleiter,
im Weiteren als der stromführende
Stromzuführleiter
bezeichnet. Da der Entladungsbogen an der Elektrode an einer Stelle
angreift, wo die Elektrode an den betreffenden Stromzuführleiter
grenzt, erreicht der stromführende
Stromzuführleiter
eine relativ hohe Temperatur. Günstigerweise ist
dieser Stromzuführleiter
mit Amalgam versehen. Es ist jedoch zuvor nicht immer sicher, welcher
der Stromzuführleiter
der stromführende
Stromzuführleiter
ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Lampe und ihre Stromversorgung
voneinander getrennt werden können
und auf verschiedene Weise miteinander gekoppelt werden können. In
diesem Fall ist es günstig,
wenn beide Stromzuführleiter
mit Amalgam versehen sind.
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Außer den
genannten Amalgamen, die als Hilfsamalgam dienen, kann die Lampe
auch ein oder mehrere Amalgame umfassen, die als Hauptamalgam dienen,
d.h. Amalgame, die den Dampfdruck des Quecksilbers in dem Entladungsraum
während des
Nennbetriebs bestimmen. Beispielsweise ist ein Hauptamalgam in einem
Pumprohr des Entladungsgefäßes angeordnet.
Ein Hauptamalgam kann jedoch auch fehlen. In diesem Fall wird der
Quecksilberdampfdruck in dem Entladungsgefäß durch den zu der kältesten
Stelle des Entladungsgefäßes gehörenden Quecksilberdampfdruck
bestimmt.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung werden anhand der nachfolgend beschriebenen
Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
und
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2 eine
Perspektivansicht eines Details der in 1 gezeigten
Entladungslampe.
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Die
Zeichnung ist rein schematisch und nicht maßstabsgetreu. Der Deutlichkeit
halber sind insbesondere einige Abmessungen stark übertrieben
dargestellt. In der Zeichnung haben gleiche Teile so weit möglich gleiche
Bezugszeichen.
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1 zeigt
eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einem röhrenförmigen Entladungsgefäß 10 mit
(Glas-)Endabschnitten 11; 11'. Das Entladungsgefäß 10 umschließt gasdicht
einen Entladungsraum 18, der eine ionisierbare Füllung enthält, die
außer
3 mg Quecksilber ein Inertgas enthält, beispielsweise ein Gemisch
von 75/25 % Argon und Neon. Bei der dargestellten Ausführungsform
umfasst das Entladungsgefäß 10 zwei
Röhrenabschnitte 13; 13', die je einen
Endabschnitt 11; 11' haben.
Diese Endabschnitte 11; 11' sind gemeinsam in einem Lampensockel 50 befestigt.
An gegenüber dem
Lampensockel 50 gelegenen Röhrenden 14; 14' stehen die
Röhrenabschnitte 13; 13' über einen
Kanal 15 miteinander in Verbindung. Das Entladungsgefäß kann auch
als eine einzelne langgestreckte oder gebogene Röhre ausgestaltet sein, beispielsweise
eine Röhre,
die in Form eines Hakens gebogen ist. Das Entladungsgefäß 10 ist
an einer dem Entladungsraum 18 zugewandten Seite mit einer
Leuchtschicht 16 versehen. An jedem Endabschnitt 11; 11' ist eine Elektrode 20; 20' in dem Entladungsraum 18 angeordnet.
Auch kann eine äußere Elektrode
an einem Endabschnitt des Entladungsgefäßes angeordnet sein, um eine
kapazitive Kopplung mit einer Stromversorgung der Lampe zu erzeugen.
Stromzuführleiter 30A, 30B; 30A', 30B' verlaufen von
den Elektroden 20, 20' aus durch den Endabschnitt 11; 11' und stehen
aus dem Entladungsgefäß hervor.
Zumindest ein Stromzuführleiter 30A trägt ein Amalgam.
Bei der dargestellten Ausführungsform
trägt auch
der Stromzuführleiter 30B ein
Amalgam.
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2 ist
eine Perspektivansicht eines Details der in 1 dargestellten
Entladungslampe. In 2 wird die Entladungslampe 10 mit
gestrichelten Linien angedeutet. Das Amalgam, in diesem Fall Blei-Zinn-Quecksilber, überdeckt
ein Gebiet 35A des Stromzuführleiters 30A, das
den Endabschnitt 11 mit der Elektrode 20 verbindet.
In 2 ist das Amalgam auf einem Segment 31A des
Stromzuführleiters 30A angebracht,
welches Segment 31A zwischen dem Endabschnitt 11 und
der Elektrode 20 verläuft.
Der Deutlichkeit halber sind in den 1 und 2 die Gebiete 35A; 35A' in Bezug auf
den Rest der Stromzuführleiter 30A, 30B; 30A', 30B' dunkel dargestellt. Die
Gebiete 35A; 35A' haben
jeweils eine Länge
von ungefähr
3 mm und sind mit einer Beschichtung mit einer Dicke von 1 mm versehen.
Die Menge an Bleizinn in jedem Gebiet beträgt ungefähr 15 mg. In 2 haben
die Stromzuführleiter 30A, 30B ein
erstes Segment 31A, 31B aus Eisendraht mit einer
Dicke von 0,6 mm, ein zweites Segment 32A, 32B aus NiFeCuMn-Draht
mit einer Dicke von 0,35 mm und ein drittes Segment 33A, 33B aus
CuSn-Draht mit einer Dicke von 0,4 mm, die jeweils vorwiegend im
Entladungsgefäß 10,
in einer Wandung 12 des Endabschnittes 11 des
Entladungsgefäßes 10 und
außerhalb
des Entladungsgefäßes 10 verlaufen
(siehe 2, in der die zweiten Segmente 32A, 32B durch gestrichelte
Linien angedeutet werden). Am Endabschnitt 11' ist die Lampe
in gleicher Weise konstruiert (in 2 nicht
abgebildet).
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Die
Elektrode 20; 20' ist
eine Wicklung aus Wolfram, die mit einer Elektronen emittierenden
Substanz bedeckt ist, in diesem Fall einer Mischung aus Bariumoxid,
Calciumoxid und Strontiumoxid. Die Elektrode 20; 20' umfasst eine
Wicklung, die an beiden Enden 21A, 21B in einer
Biegung 36A, 36B jeweiliger Stromzuführleiter 30A, 30B eingeklemmt
ist.
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Bei
der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform
umfassen die Stromzuführleiter 30A, 30B; 30A', 30B' je ein solches
mit Hilfsamalgam beschichtetes Gebiet 35A, 35B an
beiden Endabschnitten 11, 11' des Entladungsgefäßes 10.
Der Deutlichkeit halber ist die Konstruktion der Endabschnitte in 1 nicht
im Detail dargestellt.
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In 2 befindet
sich das Amalgam in einem Abstand da vom
Endabschnitt 11, wobei da > 0. Wie in 2 angegeben,
wird der Abstand da vom Endabschnitt 11 aus
bis zur Mitte des Amalgams gemessen. Der Abstand vom Endabschnitt 11 zur
Elektrode 20 wird in 2 durch
dep-e angegeben, welcher Abstand von dem
Endabschnitt 11 aus bis zur Mitte der Elektrode 20 gemessen
wird (siehe 2). Gemäß einer günstigen Ausführungsform
der Erfindung erfüllt
der Abstand da die Beziehung 0,1·dep-e ≤ da ≤ 0,5·dep-e.
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Ein
besonders geeigneter Wert für
den Abstand da ist da ≈ 0,2·dep-e.
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Im
Verlauf der Herstellung der Lampe können die genannten Endabschnitte,
nachdem die Stromzuführleiter 30A, 30B; 30A', 30B' und die Endabschnitte 11, 11' des Entladungsgefäßes 10 zusammengefügt worden
sind, mit einem Lötkolben
in Kontakt gebracht werden, der das Amalgam oder das Amalgam bildende
Mittel enthält,
wobei die Stromzuführleiter über die
Länge des
zu beschichtenden Gebietes mit dem Amalgam oder dem Amalgam bildenden
Mittel versehen sind. Es ist auch möglich, die Beschichtung des
Amalgams oder des Amalgam bildenden Mittels auf den Stromzuführleitern
anzubringen, bevor diese Stromzuführleiter und der Endabschnitt der
Lampe zusammengefügt
werden. Die Elektrode kann mit den Stromzuführleitern in üblicher
Weise verbunden werden, indem jeder der Stromzuführleiter um einen Endabschnitt
der Elektrode gebogen wird. Die Endabschnitte des Entladungsgefäßes und der
röhrenförmige Teil
des Entladungsgefäßes können anschließend miteinander
verschmolzen werden, woraufhin das Entladungsgefäß gespült, gereinigt und mit Hilfe
eines Pumprohrs (nicht abgebildet) mit seiner Füllung versehen wird. Wenn die
Stromzuführleiter
mit einem Amalgam bildenden Mittel beschichtet sind, kann dieses
Mittel mit Quecksilber aus der Füllung
ein Amalgam bilden. Geeignete Amalgam bildende Metalle sind Indium,
Zinn, Blei und Bismut. Geeignete Amalgam bildende Legierungen sind Blei
und Zinn sowie Bismut und Indium.
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Wohl
bekannte Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampen und Entladungslampen,
bei denen ein Pb-Sn-Amalgam direkt an einem Segment 31A des
Stromzuführleiters 30A,
das zwischen dem Endabschnitt 11 und der Elektrode 20 liegt,
angebracht ist, werden Lebensdauertests unterzogen. In diesen Tests
werden die oben erwähnten
Entladungslampen bei einer Drehspannung von 230 V (bei einer Netzfrequenz
von 50 Hz) gealtert, sowohl mit dem Sockel nach oben als auch mit
dem Sockel nach unten. Die lichttechnischen und elektrischen Daten werden
nach 0, 24, 100, 2000, 5000 und 10.000 Stunden gemessen. Die bekannten
Entladungslampen weisen eine niedrigere Lichtausbeute auf als die erfindungsgemäßen Entladungslampen.
Die Lichtausbeute der bekannten Entladungslampen beträgt nach
5000 Stunden im Mittel 90%, während
die Lichtausbeute der erfindungsgemäßen Entladungslampen im Mittel
95% beträgt.
Nach 10.000 Stunden beträgt
die Lichtausbeute 85% bzw. 90%. In beiden Fällen wird für die Lichtausbeute nach 100
Brennstunden ein Wert von 100% angenommen (Referenz). Die zum Erreichen
der Nennlichtausbeute der Entladungslampe notwendige Zeit wird mit
Hilfe einer so genannten „Anlaufzeit" ausgedrückt, welches
die Zeitdauer ist, in der die Entladungslampe 80% ihrer maximalen
Lichtausbeute erreicht. Wenn angenommen wird, dass die Anlaufzeit
nach 100 Stunden 100% beträgt
(Referenz), ist nach 5000 Stunden die Anlaufzeit der bekannten Entladungslampe
95% und die Anlaufzeit der erfindungsgemäßen Entladungslampe 140%. Nach
10.000 Stunden beträgt
die Anlaufzeit der bekannten Entladungslampe 160% und die Anlaufzeit
der erfindungsgemäßen Entladungslampe
280%. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ist
eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe der eingangs erwähnten Art
verschafft worden, die ihre Nennlichtausbeute schneller erreicht.
Indem das Amalgam direkt auf das Segment 31A des Stromzuführleiters 30A aufgebracht
wird, kann die Entladungslampe wirtschaftlicher hergestellt werden.
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Es
wird deutlich sein, dass im Rahmen der Erfindung, wie beansprucht,
für den
Fachkundigen viele Varianten möglich
sind.