EP2052405B1 - Anlaufkörper für eine niederdruckentladungslampe - Google Patents

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EP2052405B1
EP2052405B1 EP07821614A EP07821614A EP2052405B1 EP 2052405 B1 EP2052405 B1 EP 2052405B1 EP 07821614 A EP07821614 A EP 07821614A EP 07821614 A EP07821614 A EP 07821614A EP 2052405 B1 EP2052405 B1 EP 2052405B1
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EP
European Patent Office
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mercury
low
absorbing layer
pressure discharge
startup element
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EP07821614A
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English (en)
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EP2052405A1 (de
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Kirsten Fuchs
Klaus Pankratz
Gerald Hämmer
Paul Lange
Viktor Malik
Thomas Noll
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/24—Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H01J61/28—Means for producing, introducing, or replenishing gas or vapour during operation of the lamp
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    • H01J61/02—Details
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
    • H01J61/72—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a main light-emitting filling of easily vaporisable metal vapour, e.g. mercury

Definitions

  • the present invention understood a starter body for a low-pressure discharge lamp, d. H. in particular a low-pressure mercury discharge lamp and an amalgam low-pressure discharge lamp, a low-pressure discharge lamp with such a starting body and a method for producing such a starting body.
  • Low-pressure mercury discharge lamps which have pure mercury in contrast to amalgam low-pressure discharge lamps for generating the luminous flux in the discharge vessel, have the advantage that the mercury vapor pressure at room temperature and thus the initial luminous flux are relatively high.
  • Fig. 1 the luminous flux over the starting time for mercury low-pressure discharge lamps is reproduced.
  • Fix. 1 it can be seen that the instantaneous light shortly after switching on the low-pressure discharge lamp is only at a size of 30% compared to the stabilized value present after 180 seconds.
  • Amalgam low-pressure discharge lamps have a low mercury vapor pressure at room temperature, whereby the initial luminous flux is relatively low, and the start-up time is also relatively long due to only a slow increase in the vapor pressure after switching on.
  • both a working amalgam and a starting amalgam are provided.
  • the starting amalgam is located near the helix, for example on the glass bead holding the power supply wires together.
  • Such a Aniaufärnalgam the start-up time can be reduced.
  • the prerequisite is that sufficient time is available before switching on, so that a sufficient amount of mercury is absorbed by the starting amalgam.
  • the documents EP1069595 and EP176627 disclose low-pressure mercury discharge lamps with a starter body as an additional flag in the vicinity of each of the electrodes.
  • the start-up body has a mercury-absorbing indium layer through which mercury can be absorbed before the start of the lamp.
  • the object of the present invention is to provide a starting body for a low-pressure discharge lamp, by which an increased luminous flux after switching on the low-pressure discharge lamp is enabled and the life of the lamp is increased. Furthermore, a low-pressure discharge lamp is to be created with such a starter body and a method for producing such a starter body.
  • a starter body for a mercury toggle pressure discharge lamp which has a mercury-containing layer through which mercury can be accommodated in the time-out of the lamp between two starts. As a result, the startup behavior of the low-pressure discharge lamp can be improved.
  • the start-up body has a coating layer covering the mercury-absorbing layer at least in sections, which does not form amalgam with mercury and which preferably comprises titanium. This makes it possible to reduce the oxidation of the mercury-absorbing layer, which can occur, for example, during the production process, and at the same time achieve a getter effect.
  • a starter body for an amalgam low-pressure discharge lamp which has a mercury-absorbing layer, by means of which mercury can be accommodated before the start of the lamp, and a coating which at least partially covers the mercury-absorbing layer.
  • the coating mix mercury does not form an amalgam and preferably has titanium.
  • the mercury-absorbing layer has indium, by means of which a rapid uptake and release of mercury can be realized.
  • the titanium-containing coating is preferably made of titanium powder, concretes and water, so that an excellent Getterrial is feasible.
  • titanium is applied in an amount of about 1 to 2 mg, preferably 1.5 mg, so that, with good blockage of the oxidation of the mercury-absorbing layer, excellent uptake and release of mercury by the mercury-accepting Layer is feasible and at the same time the getter effect of the coating layer can be realized.
  • the starting body preferably has a base body which is made of stainless steel, since it does not undergo amalgam compound with mercury.
  • a low-pressure discharge lamp is provided with a discharge vessel, two electrodes and a starter body described above, which is arranged in the vicinity of at least one of the electrodes. In this way, it is ensured that when the titanium coating layer is applied, the required temperature range for the getter effect of the titanium can be achieved.
  • a starter body is assigned to each of the electrodes, so that the starting behavior of the low-pressure discharge lamp is promoted at each electrode.
  • the distance between the startup body and a helix of an electrode is selected in such a manner that the temperature at the startup body is in the range between 250 ° C and 400 ° C, more preferably in the range between 300 and 350 ° C to achieve an excellent gettering effect.
  • the distance between the starting body and a helix of an electrode is preferably 1 to 2 mm, so that the temperature at the starter body for the getter effect can be achieved.
  • the mercury-absorbing layer is more preferably provided in such an amount at the starter body that the amount of mercury released by the starter body substantially compensates for the loss of mercury due to adsorption in the starting phase of the lamp. As a result, supersaturation of the gas phase with mercury is avoided and an excellent start-up behavior is achieved.
  • the mercury-absorbing layer is provided on the starter body in an amount such that it absorbs mercury in the range of about 5 to 10% of the amount of mercury in the discharge vessel.
  • a method for producing a starter body for a low-pressure discharge lamp comprising the steps of providing a base body, applying a mercury-absorbing layer to the base body and providing a paste comprising titanium, and applying it at least in sections to the mercury-absorbing layer.
  • the coating layer is applied by dip coating, which simplifies the manufacturing process.
  • the base body can be dried so that the starting body is seductive in a short time.
  • steps of depositing titanium and drying be repeated at least once to achieve the desired layer thickness.
  • Fig. 3 shows a starter body for a low-pressure mercury discharge lamp according to the first embodiment.
  • This starting body 1 has a base body 2 made of flat material in strip form, which is preferably made of stainless steel.
  • This round body 2 is divided approximately in the middle by a constriction 4 in two halves. The one of the halves, in Fig. 3 the right half, serves to fix the start-up flag adjacent to one electrode of the low-pressure discharge lamp and the other half, in Fig. 3 the left half serves to apply a mercury-absorbing layer 6.
  • this mercury-absorbing layer 6 has indium.
  • the applied layer 6 is mercury from the discharge vessel of the low-pressure discharge lamp, in which the starter body 1 is introduced, are recorded in the off state of the low-pressure discharge lamp and delivered at power.
  • the amount of indium be provided in such a manner that the amount of mercury taken up and discharged from the indium layer is at least as large as the amount of Hg in the lamp starting phase Due to the physical adsorption by the phosphorus layer of mercury is taken, but preferably is so large that at complete evaporation in the lamp, a vapor pressure of a few pascals is generated.
  • the amount of indium is reduced by a variety of factors.
  • the indium creeps along a gradient from low temperature to higher temperature, with the strobe usually being heavily oxidized.
  • sputtering of indium occurs by the discharge, in particular due to additional contamination of the lamp and with a galvanic connection between the starter body and the Stroz.
  • a bypass solution is the introduction of the starting body in the glass bead, resulting in more manufacturing problems.
  • An overdose The amount of indium beyond the amount of 0.5 to about 1 mg per flag used in the present invention leads to increased costs in the production of the indium layer.
  • the above-mentioned disadvantages of the mercury-emitting layer on the starter body 1 from Fig. 3 can be characterized by a starter body 10 Fig. 4 , which can be used in low-pressure mercury discharge lamps and low-pressure discharge amalgam discharge lamps, are eliminated.
  • the basic body 2 with constriction 4 and the mercury-absorbing layer 6 of the starting body 10 out Fig. 4 match those out Fig. 3 ,
  • a coating layer 8 comprising titanium is applied.
  • oxidation during the production process can be greatly reduced without the start-up behavior of the low-pressure discharge lamp deteriorating. Further, the coating layer is a great hindrance to the creep of the indium along the temperature gradient. Also, sputtering of indium is greatly reduced because the coating layer is the outer layer and thus sputtered as the first titanium.
  • amalgam low-pressure discharge lamps can also make a significant reduction in the amount of indium, which can reduce costs and overshoot the luminous flux is reduced.
  • the coating layer greatly reduces oxidation of indium, the distance between helix and starter body can be reduced, for example, to 1 to 2 mm. As a result, the starter body can be heated faster and results in a faster start-up behavior compared to starter bodies, which are mounted at a greater distance from the helix.
  • the coating layer in particular with regard to its thickness and the grain size, mercury diffusion both in the direction of the mercury transfer of the layer 6 and the mercury uptake of the layer 6 as well as the function of the coating layer as a getter, as an oxidation resistance and creep barrier must be considered.
  • the improved casserole behavior due to the starter bodies 1 and 10 according to the invention also has an effect on the use of the electronic ballasts for the low-pressure discharge lamp.
  • the increased luminous flux after switching on the low-pressure discharge lamp can be considered.
  • a mercury low-pressure discharge lamp which has a discharge vessel 12, the three vessel segments 12a, 12b, 12c, the discharge spaces are interconnected. Each of these segments 12a, 12b, 12c is substantially U-shaped. To simplify the drawing, the segments, normally arranged in 120 ° symmetry, are shown side by side. Low-pressure discharge lamps with such discharge vessels are sold by OSRAM, for example, under the name "DULUX EL".
  • the inner surfaces of the discharge vessel 12 are coated with a powder of fluorescent material and the discharge vessel is filled with a noble gas, preferably argon or neon, as well as with mercury vapors.
  • each of the electrodes has power supply wires 18a, 18b, 20a, 20b, which are led out of the discharge vessel and which are fixed by a glass bead 22, 24 and to the respective coils 26, 28 lead. Between the glass beads 22, 24 and respective helix 26, 28, a start-up body 10 according to the invention adjacent to helix 26, 28 is provided. At the central segment 12B of the discharge vessel 12, a cold spot 30 is shown, at which liquid mercury accumulates in the usual suspended operation of the lamp.
  • the temperature at this cold spot determines the mercury vapor pressure in the lamp.
  • the starter bodies 10 cool down, causing them to absorb mercury from the gaseous phase, which is supplied by the cooling point 30 until it has reached equilibrium.
  • the starter body 10 Due to the proximity to the helices 26, 28, the starter body 10 causes rapid release of mercury, while liquid mercury is present at the cold spot 30 due to the low temperature present and slow mercury release occurs when the low-pressure discharge lamp is switched on.
  • amalgam low-pressure discharge lamps due to the different vapor pressure of work amalgam and starting amalgam in the on and off phases of the lamp, a redistribution of the mercury of starting amalgam in the Häamalgam and in the opposite direction.
  • switch-on phase a cold spot is formed in the meantime, by which the lamp is made into a mercury lamp.
  • any working amalgam can be used in the amalgam low-pressure discharge lamps according to the invention, for example a working amalgam introduced into the pump stanchion, in front of which, for example, an iron disk or iron ball is arranged, which prevents the working amalgam from penetrating into the discharge vessel.
  • the work amalgam can be introduced, for example, applied to expanded metal in the discharge vessel. The distance between the helix and the starting amalgam is lower than the distance between the helix and the working amalgam.
  • the starting body is heated to a temperature in the range of 250 ° C to 400 ° C, more preferably between 300 ° C and 350 ° C is.
  • the present invention is not limited to the use of indium as the material for the mercury-absorbing layer 6 and the use of titanium as the material for the coating layer, but any source of mercury may be used for the mercury-absorbing layer and any material for the coating layer by which the loss process of the material of the mercury-absorbing layer is avoided and in which a getter effect is present in the operating range used for low-pressure discharge lamps.
  • a starter body on which a mercury-absorbing layer is applied, and which is applicable to low-pressure mercury discharge lamps.
  • a starter body for an amalgam low-pressure discharge lamp has on a base body a mercury-absorbing layer on which a coating layer is located, through which a loss process of the material of the mercury-absorbing layer can be prevented and has the gettering effect.

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  • Discharge Lamp (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Offenbart ist ein Anlaufkörper, auf den eine quecksilberaufnehmende Schicht aufgebracht ist, und der an Quecksilber-Niederdruckentladungslampen einsetzbar ist. Ein Anlaufkörper für eine Amalgam-Niederdruckentladungslampe weist auf einem Grundkörper eine quecksilberaufnehmende Schicht auf, auf der sich eine Überzugsschicht befindet, durch die ein Verlustprozess des Materials der quecksilberaufnehmenden Schicht verhinderbar ist und die Getterwirkung aufweist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung begriff einen Anlaufkörper für eine Niederdruckentladungslampe, d. h. insbesondere eine Quecksilber-Niederdruckentladungslampe und eine AmalgamNiederdruckentladungslampe, eine Niederdruckentladungslampe mit einem derartigen Anlaufkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Anlaufkörpers.
    • Stand der Technik
  • Quecksilber-Niederdruckentladungslampen, die im Unterschied zu Amalgam-Niederdruckentladungslampen zur Erzeugung des Lichtstroms im Entladungsgefäß reines Quecksilber aufweisen, haben den Vorteil, dass der Quecksilberdampfdruck bei Zimmertemperatur und somit der Anfangs-Lichtstrom relativ hoch sind.
  • In Fig. 1 ist der Lichtstrom über der Anlaufzeit für Quecksilber-Niederdruckentladungslampen wiedergegeben. Fix. 1 kann entnommen werden, dass das Sofortlicht kurz nach dem Einschalten der Niederdruckentladungslampe im Vergleich zu dem nach 180 Sekunden vorliegenden, stabilisierten Wert nur bei einer Größe von 30% liegt.
  • Aus der Druckschrift DE 69607741T2 ist eine Vorrichtung zur Quecksilberabgabe zur Absorption reaktiver Gase und zur Elektrodenabschirmung in Niederdruckentladungslampen bekannt, wobei auf einen metallischen Streifen in einem Kaltwalzvorgang nebeneinander Streifen aus Quecksilber abgebendem Material und pulverförmigem Gettermaterial ausgewalzt werden. Aus diesen Streifen können sogenannte Abschirmblech geformt werden, die in der Nähe der Elektrode angeordnet werden bzw. diese umgeben. Dadurch kann verhindert werden, dass durch Sputtern abgetragenes Emittermaterial sich auf der Leuchtstoffschicht im Elektrodenbereich niederschlägt, womit eine Schwärzung verhindert wird. Durch die Gettermaterialien werden reaktive Gase, wie Wasserstoff, Sauerstoff und Wasser, die die Funktionstilchtigkeit der Leuchtstoffröhren beeinträchtigen, vermieden. In einer derartigen Niederdruckentladungslampe hat der metallische Streifen die Funktion der Quecksilberabgabe, der Sorption reaktiver Gase und der Elektrodenabschirmung. Der Lichtstromanlauf einer derartigen Quecksilber-Niederdruckentlcdungslampe entspricht jedoch noch nicht vollständig den Erwartungen des Verbrauches.
  • Amalgam-Niederdruckentladungslampen haben bei Zimmertemperatur einen niedrigen Quecksilberdampfdruck, wodurch der Anfangs-Lichtstrom relativ gering ist, und die Anlaufzeit zudem infolge einer nur langsamen Erhöhung des Dampfdrucks nach dem Einschalten relativ lang ist.
  • Bei einer bekannten Ausführungsform der Amalgam-Niederdruckentladungslampen ist sowohl ein Arbeitsamalgam als auch Anlaufamalgam vorgesehen. Das Anlaufamalgam befindet sich in der Näher der Wendel, beispielsweise auf der die Stromzuführungsdrähte zusammenhaltenden Glasperle. Durch ein derartiges Aniaufärnalgam kann die Anlaufzeit verringert werden. Vorraussetzüng ist dafür, dass eine ausreichende Zeit vor dem Einschalten zur Verfügung steht, damit eine ausreichende Menge an Quecksilber durch das Anlaufamalgam aufgenommen wird.
  • Aus Fig. 2 geht hervor, dass bei derartigen Amalgam-Niederdruckentladungslampen bis ungefähr 2000 Sekunden nach Inbetriebnahme der Niederdruckentladungslampe ein Lichtstromloch auftritt. Dieses ist dadurch bedingt, dass nach einer Abgabe des Quecksilbers vom Anlaufflag eine Übersättigung der Gasphase mit Quecksilber auftritt. Wenn das Arbeitsamalgam das flüssige Quecksilber im Wesentlichen vollständig aufgenommen hat, beginnt der Lichtstrom wieder zu steigen.
  • Die Dokumente EP1069595 und EP176627 offenbaren Quecksilber-Niederdruckentladungslampen mit einem Anlaufkörper als Zusatzflag in der Nähe jeder der Elektrode. Der Anlaufkörpen weist eine Quecksilberaufnehmende Indium Schicht auf, durch die vor dem Start der Lampe Quecksilber aufnehmbar ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Anlaufkörper für eine Niederdruckentladungslampe zu schaffen, durch den ein erhöhter Lichtstrom nach dem Einschalten der Niederdruckentladungslampe ermöglicht wird und die Lebensdauer der Lampe erhöht wird. Ferner soll eine Niederdruckentladungslampe mit einem derartigen Anlaufkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Anlaufkörpers geschaffen werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 7 und 13 gelöst.
  • Es wird ein Anlaufkörper für eine Quecksilber-Miederdruckentladungslampe vorgesehen, der eine quecksilberaufnehemnde Schicht aufweist, durch die in der Auszeit der Lampe zwischen zwei Starts Quecksilber aufnehmbar ist. Dadurch lässt sich das Anlaufverhalten der Niederdruckentladungslampe verbessern.
  • Der Anlaufkörper weist eine die quecksilberaufnehmende Schicht zumindest abschnittsweise bedeckende Überzugsschicht auf, die mit Quecksilber kein Amalgam bildet und die bevorzugt Titan aufweist. Dadurch lässt sich die Oxidation der quecksilberaufnehmenden Schicht, die beispielsweise während des Herstellungsprozesses entsthene kann, verringern und gleichzeitig eine Getterwirkung erzielen.
  • Ferner wird erfindungsgemäß ein Anlaufkörper für eine Amalgam-Niederdruckentladungslampe vorgesehen, der eine quecksilberaufnehmende Schicht, durch die vor dem Start der Lampe Quecksilber aufnehmbar ist, und einen Überzug, der die quecksilberaufnehmende Schicht zumindest abschnittsweise bedeckt, aufweist. Der Überzug bildet mix Quecksilber kein Amalgam und weist bevorzugt Titan auf. Auf diese Weise lässt sich auch bei Amalgarn-Niederdruckentladungslampen die Getterwirkung nutzen und das Oxidationsverhalten der quecksilberaufnehmenden Schicht verbessern. Im Ergebnis kann ein Lichtstrornloch von geringerer Länge und mit geringerer Tiefer erhalten werden.
  • Es wird bevorzugt, wenn die quecksilberaufnehmende Schicht Indium aufweist, durch das sich eine schnelle Aufnahme und Abgabe von Quecksilber realisieren lässt.
  • Der Titan aufweisende Überzug wird vorzugsweise aus Titanpulver, Betone und Wasser hergestellt, so dass eine vortreffliche Getterwirkung realisierbar ist.
  • Titan ist in einer bevorzugten Ausführungsform in einer Menge von ungefähr 1 bis 2 mg, vorzugsweise 1,5 mg aufgebracht, so dass bei guter Blockierung der Oxidierung der quecksilberaufnehmenden Schicht eine vortreffliche Aufnahme und P.bgabe des Quecksilbers durch die quecksilberaufnehmende Schicht realisierbar ist und gleichzeitig die Getterwirkung der Überzugsschicht realisierbar ist.
  • Der Anlaufkörper weist vorzugsweise einen Grundkörper auf, der aus rostfreien Stahl gebildet ist, da dieser mit Quecksilber keine Amalgamverbindung eingeht.
  • Ferner wird erfindungsgemäß eine Niederdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, zwei Elektroden und einem vorstehend beschriebenen Anlaufkörper vorgesehen, der in der Nähe zumindest einer der Elektroden angeordnet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass bei aufgebrachter Titan-Überzugsschicht der erforderliche Temperatürbereich für die Getterwirkung des Titans erreichbar ist.
  • In einer Ausführungsform der Niederdruckentladungslampe ist ein Anlaufkörper jeder der Elektrode zugeordnet, so dass an jeder Elektrode das Anlaufverhalten der Niederdruckentladungslampe begünstigt wird.
  • Es wird bevorzugt, dass der Abstand zwischen Anlaufkörper und einer Wendel einer Elektrode in einer solchen Weise ausgewählt wurde, dass die Temperatur am Anlaufkörper im Bereich zwischen 250 C° und 400 C°, stärker bevorzugt im Bereich zwischen 300 und 350 C° liegt, um eine vortreffliche Getterwirkung zu erzielen.
  • Der Abstand zwischen Anlaufkörper und einer Wendel einer Elektrode beträgt vorzugsweise 1 bis 2 mm, sodass die Temperatur am Anlaufkörper für die Getterwirkung erzielbar ist.
  • Die quecksilberaufnehmende Schicht ist stärker bevorzugt in einer solchen Menge am Anlaufkörper vorgesehen, dass die durch den Anlaufkörper freigesetzte Menge an Quecksilber den auf Grund von Adsorption verursachten Verlust an Quecksilber in der Startphase der Lampe im Wesentlichen ausgleicht. Dadurch wird eine Übersättigung der Gasphase mit Quecksilber vermieden und ein vortreffliches Anlaufverhalten erreicht.
  • Es wird ferner bevorzugt, dass die quecksilberaufnehmende Schicht am Anlaufkörper in einer solcher Menge vorgesehen ist, dass diese Quecksilber im Bereich von ungefähr 5 bis 10% der Quecksilber-Menge im Entladungsgefäß aufnimmt. Durch Versuche der Erfinder hat sich herausgestellt, dass dieser Bereich für ein besonders schnelles Anlaufen der Niederdruckentladungslampe günstig ist.
  • Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Anlaufkörpers für eine Niederdruckentladungslampe vorgesehen mit den Schritten: Vorsehen eines Grundkörpers, Aufbringen einer quecksilberaufnehmenden Schicht auf den Grundkörper und Vorsehen einer Paste, die Titan aufweist, sowie Aufbringen von dieser zumindest abschnittsweise auf die quecksilberaufnehmende Schicht. Dadurch lässt sich in einfacher Weise ein Anlaufkörper mit geringerem vorrichtungstechnischen Auffand herstellen.
  • Es wird bevorzugt, dass die Überzugsschicht durch Tauchbeschichtung aufgetragen wird, was den Herstellungsprozess vereinfacht. In einem weiteren Schritt kann nach dem Aufbringen der quecksilberaufnehmenden Schicht und von Titan der Grundkörper getrocknet werden, so dass der Anlaufkörper in kurzer Zeit zur Verführung steht.
  • Es wird bevorzugt, dass die Schritte des Ausbringens von Titan und des Trocknens zumindest einmal wiederholt werden, um die gewünschte Schichtdicke zu erreichen.
  • Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Darstellung des Lichtstroms über dar Anlaufzeit bei einer Quecksilber-Niederdruckentladungslampe,
    • Fig. 2 den relativen Lichtstrom über der Zeit bei einer Amalgam-Niederdruckentladungslampe,
    • Fig. 3 ein Anlaufflag mit einer aufgebrachten quecksilberaufnehmenden Schicht für eine Quecksilber-Niederdruckentladungslampe,
    • Fig. 4 ein Anlaufflag mit aufgebrachter Indiumschicht und aufgebrachter titanhaltiger Schicht für eine Quecksiiber-Niederdruckentladungslampe bzw. eine Amalgam-Niederdruckentladungslampe, und
    • Fig. 5 ein Entladungsgefäß einer Quecksilber-Niederdruckentladungslampe mit erfindungsgemäßen An-aufflags in schematischer Darstellung.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Fig. 3 zeigt einen Anlaufkörper für eine Quecksilber-Niederdruckentladungslampe entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieser Anlaufkörper 1 weist einen Grundkörper 2 aus Flachmaterial in Streifenform auf, der bevorzugt aus rostfreiem Stahl gefertigt ist. Dieser Rundkörper 2 wird ungefähr mittig durch eine Einschnürung 4 in zwei Hälfte unterteilt. Die eine der Hälften, in Fig. 3 die rechte Hälfte, dient zu Befestigung des Anlaufsflags benachbart zu einer Elektrode der Niederdruckentladungslampe und die andere Hälfte, in Fig. 3 die linke Hälfte, dient zum Auftragen einer quecksilberaufnehmenden Schicht 6.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist diese quecksilberaufnehmende Schicht 6 Indium auf. Durch die aufgebrachte Schicht 6 soll Quecksilber aus dem Entladungsgefäß der Niederdruckentladungslampe, in das der Anlaufkörper 1 eingebracht ist, im ausgeschalteten Zustand der Niederdruckentladungslampe aufgenommen werden und bei einem Einschalten abgegeben werden.
  • Da das Anlaufflag nah an der erwärmten Elektrode angeordnet ist, erfolgt eine schnelle Freisetzung des Quecksilbers. Dieses freigesetzte Quecksilber soll den Quecksilberverlust auf Grund der physikalischen Adsorption von Quecksilber an der fluoreszierenden Schicht an der Innenseite des Entladungsgefäßes ausgleichen. Somit ist es bevorzugt, dass die Menge an Indium in einer solchen Weise vorgesehen wird, dass die von der Indiumschicht aufgenommene und abgegebene Quecksilbermenge mindestens so groß ist wie die Hg-Menge, die in der Lampenstartphase auf Grund der physikalischen Adsorption durch die phosphorsierende Schicht von Quecksilber aufgenommen wird, bevorzugt aber so groß ist, dass bei vollständiger Verdampfung in der Lampe ein Dampfdruck von einigen Pascal erzeugt wird.
  • Durch einen erfindungsgemäßen Anlaufkörper 1 wird der Lichtanlaufstrom nach einem Einschalten der Quecksilber-Niederdruckentladungslampe im Vergleich zu dem von Fig. 1 erhöht. Durch das Vorsehen einer Indiumschicht an einem Anlaufköper für Quecksilber-Niederdruckentladungslampen, aber auch für Amalgam-Niederdruckentladungslampen ergibt sich eine Vielzahl von Problemen:
    • Da das Entladungsgefäß im Laufe des Herstellungsprozesses erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist, oxidiert das Indium auf dem Anlaufkörper, woraus sich wiederum ein verschlechtertes Anlauf verhalten der Niederdruckentladungslampe ergibt. Diese Oxidation kann zwar durch eine Vergrößerung des Abstandes des Anlauf körpers von der Quetschung minimiert werden, aber dadurch ergeben sich andere Nachteile, wie z.B. zu lange Lampenenden.
  • Die Menge an Indium verringert sich durch eine Vielzahl von Faktoren. Das Indium kriecht entlang eines Gradienten von geringer Temperatur zu höherer Temperatur, wobei der Stroz in der Regel stark oxidiert ist. Ferner tritt ein Sputtern von Indium durch die Entladung auf, insbesondere auf Grund zusätzlicher Verunreinigung der Lampe und bei einer galvanische Verbindung zwischen dem Anlaufkörper und dem Stroz. Eine Umgehungslösung ist zwar das Einbringen des Anlaufkörpers in die Glasperle, wodurch sich jedoch weitere Fertigungsprobleme ergeben. Eine Überdosierung der Indiummenge über die in der vorliegenden Erfindung verwendete Menge von 0,5 bis ungefähr 1 mg pro Flag hinaus führt zu erhöhren Kosten bei der Herstellung der Indiumschicht.
  • Bei Amalgam-Niederdruckentladungslampen tritt ein starkes Überschwingen des Quecksilberdampfdruckes während der Anlaufphase auf, wodurch das in Fig. 2 gezeigte Lichtstromloch nach ungefähr zwei Minuten entsteht. Dieses Überschwingen lässt sich zwar durch eine Verringerung der Indiurzu-nenge reduzieren, es entstehen aber die Oxidationsverluste, die vorstehend genannt sind, so dass eine Verringerung der Indiummenge keine Lösung darstellt.
  • Im Entladungsgefäß liegen aus dem Pumpprozess Verunreinigungen vor. Ferner entstehen Verunreinigungen über die Lebensdauer der Lampe insbesondere durch die Zersetzung von Wasser auf Grund der Entladung, wodurch sich beispielsweise auch die Wasserstoffkonzentration über die Lebensdauer erhöht. Dieses äußert sich in einem Anstieg der Brennspannung, was die Lebensdauer der Lampe negativ beeinflusst. Diese Auswirkungen lassen sich durch lange Prozesszeiten und hohe Temperaturen beim Pumpen verringern. Dadurch ergibt sich jedoch eine erhöhte Herstellungsaufwand.
  • Die vorstehend genannten Nachteile der quecksilberabgebenden Schicht auf dem Anlaufkörper 1 aus Fig. 3 können durch einen Anlaufkörper 10 aus Fig. 4, der in Quecksilber-Niederdruckentladungslampen und Amalgam-Niederdruckentladungslampen einsetzbar ist, beseitigt werden. Der Grundkörper 2 mit Einschnürung 4 und die quecksilberaufnehmende Schicht 6 des Anlaufskörpers 10 aus Fig. 4 entsprechen denen aus Fig. 3. Auf die quecksilberaufnehmende Schicht 6 ist in Fig. 4 zusätzlich eine Überzugsschicht 8, die Titan aufweist, aufgebracht.
  • Dieser Aufbringprozess kann beispielsweise wie folgt erfolgen:
    • Als erstes wird eine Paste aus Titanpulver und einem rheologischen Additiv vorbereitet und anschließend diese Paste durch Tauchbeschichtung auf den Anlaufkörper 1, der die Indiumbeschichtung 6 aufweist, aufgetragen. Anschließend erfolgt ein Trocken der Überzugsschicht. In Abhängigkeit von der gewünschten Schichtdicke und der gewünschten Menge an Titan am Anlaufkörper 10 kann die Tauchbeschichtung und das Trocknen einmal oder mehrmals wiederholt werden.
  • Mit einer derartigen zumindest abschnittsweise auf die quecksilberaufnehmende Schicht 6 aufgebrachten Überzugsschicht 8 kann eine Oxidation während des Herstellungsprozesses stark verringert werden, ohne dass sich das Anlaufverhalten der Niederdruckentladungslampe verschlechtert. Ferner stellt die Überzugsschicht eine starke Behinderung für das Kriechen des Indiums entlang des Temperaturgradienten dar. Auch ein Sputtern von Indium wird stark verringert, da die Überzugsschicht die äußere Schicht ist und somit als erstes Titan gesputtert wird.
  • Bei Amalgam-Niederdruckentladungslampen lässt sich auch eine deutliche Verringerung der Indiummenge vornehmen, wodurch sich die Kosten reduzieren lassen und ein Überschwingen beim Lichtstrom verringert wird.
  • Da die Überzugsschicht: eine Oxidation des Indiums stark verringert, kann der Abstand zwischen Wendel und Anlauf - körper verringert werden, beispielsweise auf 1 bis 2 mm. Dadurch kann der Anlaufkörper schneller erwärmt werden und ergibt sich ein schnelleres Anlaufverhalten im Vergleich zu Anlaufkörper, die in größerem Abstand zur Wendel angebracht sind.
  • Bei einem geringen Abstand zwischen Wendel und Anlaufkörper wird der Anlaufkörper nun heiß genug, damit die Überzugsschicht eine Gettervairkung aufweisen kann, insbesondere für Wasserstoff, der aus der Zersetzung von Wasser entsteht. Im Ergebnis lässt stich eine Verlängerung der Lebensdauer erzielen.
  • Bei der Gestaltung der Überzugsschicht, insbesondere in Hinblick auf ihre Dicke und die Korngröße, sind die Quecksilberdiffusion sowohl in Richtung der Quecksilberübgahe der Schicht 6 als auch der Quecksilberaufnahme der Schicht 6 sowie auch die Funktion der Überzugsschicht als Getter, als Oxidationswiderstand und Kriechbarriere zu berücksichtigen.
  • Das verbesserte Auflauf verhalten auf Grund der erfindungsgemäßen Anlaufkörper 1 und 10 hat auch Auswirkung auf die Verwendung der elektronischen Vorschaltgeräte für die Niederdruckentladungslampe. Bei dem Schaltungsaufbau kann der erhöhte Lichtstrom nach dem Einschalten der Niederdruckentladungslampe berücksichtigt werden.
  • In Fig. 5 ist eine Quecksilber-Niederdruckentladungslampe dargestellt, die ein Entladungsgefäß 12 aufweist, das drei Gefäßsegmente 12a, 12b, 12c, deren Entladungsräume miteinander verbunden sind, aufweist. Jedes dieser Segmente 12a, 12b, 12c hat im Wesentlichen U-Form. Zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung sind die normalerweise in 120°-Symmetrie angeordneten Segmente nebeneinander dargestellt. Kiederdruckentladungslampen mit derartigen Entladungsgefäßen werden von OSRAM beispielsweise unter der Bezeichnung "DULUX EL" vertrieben. Die Innenflächen des Entladungsgefäßes 12 sind mit einem Pulver aus fluoreszierendem Material beschichtet und das Entladungsgefäß ist mit einem Edelgas, vorzugsweise Argon oder Neon, sowie mit Quecksilberdämpfen gefüllt.
  • An jedem der Endabschnitte des Entladungsgefäßes ist eine Elektrode 14, 16 vorgesehen, jede der Elektroden hat Stromzuführungsdrähte 18a,18b, 20a, 20b, die aus dem Entladungsgefäß herausgeführt sind und die über eine Glasperle 22, 24 fixiert sind und zu den jeweiligen Wendeln 26, 28 führen. Zwischen den Glasperlen 22, 24 und jeweiliger Wendel 26, 28 ist ein erfindungsgemäßer Anlaufkörper 10 benachbart zu Wendel 26, 28 vorgesehen. Am mittleren Segment 12B des Entladungsgefäßes 12 ist eine Kaltstelle 30 dargestellt, an der sich im üblichen hängenden Betrieb der Lampe flüssiges Quecksilber ansammelt.
  • Im Betrieb der Lampe bestimmt die Temperatur an dieser Kaltstelle den Quecksilberdampfdruck in der Lampe. Wird die Lampe ausgeschaltet, kühlen die Anlaufkörper 10 ab, was dazu führt, dass diese Quecksilber aus der Gasphase aufnehmen könne, welches von der Kühlstelle 30 so lange geliefert wird, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat.
  • Wird die Lampe eingeschaltet, so erwärmten sich die Anlaufkörper 10 schneller als die Kühlstelle 30. Während des Lampenstarts aus der Gasphase verlorenes Quecksilber wird daher über die Anlaufkörper wesentlich schneller nachgeliefert als über die Kühlstelle, was letztendlich zu einer Verbesserung des Anlaufverhaltcns führt.
  • Durch den Anlaufkörper 10 erfolgt auf Grund der Nähe zu den Wendeln 26, 28 eine schnelle Abgabe von Quecksilber, während an der Kaltstelle 30 auf Grund der vorhandenen niedrigen Temperatur flüssige Quecksilber vorliegt und eine nur langsame Quecksilberabgabe beim einschalten der Niederdruckentladungslampe erfolgt.
  • Bei in den Figuren nicht dargestellten Amalgam-Niederdruckentladungslampen findet auf Grund der unterschiedlichen Dampfdruck von Arbeitsamalgam und Anlaufamalgam in den Ein- und Aus-Phasen der Lampe eine Umschichtung des Quecksilbers von Anlaufamalgam in des Arbeitsamalgam und in umgekehrter Richtung statt. In der Einschaltphase bildet sich dabei zwischenzeitlich eine Kaltstelle aus, durch die die Lampe zur Quecksilberlampe gemacht wird.
  • Für das Arbeitsamalgam kann bei den erfindungsgemäßen Amalgam-Niederdruckentladungslampen ein beliebiges Arbeitsamalgam verwendet werden, beispielsweise ein in den Pumpstängel eingebrachtes Arbeitsamalgam, vor dem beispielsweise eine Eisenscheibe oder Eisenkugel angeordnet ist, durch die ein Eindringen des Arbeitsamalgams in das Entladungsgefäß verhindert wird. Darüber hinaus kann das Arbeitsamalgam beispielsweise auf Streckmetall aufgebracht in das Entladungsgefäß eingebracht sein. Dabei ist der Abstand zwischen der Wendel und dem Anlaufamalgam ist niedriger als der Abstand zwischen Wendel und dem Arbeitsamalgam.
  • Für eine vorteilhafte Getterwirkung der Überzugsschicht 6 sowohl bei Quecksilber-Niederdruckentladungslampen als auch bei Amalgam-Niederdruckentladungslampon wird es bevorzugt, wenn der Anlaufkörper auf eine Temperatur im Bereich von 250 C° bis 400 C°, stärker bevorzugt zwischen 300 C° und 350 C° erwärmt ist.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht- auf die Verwendung von Indium als Material für die quecksilberaufnehmende Schicht 6 und auf die Verwendung von Titan als Material für die Überzugsschicht begrenzt, sondern es kann für die quecksilberaufnehmende Schicht eine jegliche Quecksilberquelle verwendet werden und für die Überzugsschicht ein beliebiges Material, durch das der Verlustprozess des Materials des quecksilbersaufnehmenden Schicht vermieden wird und bei dem eine Getterwirkung in dem für Niederdruckentladungslampen eingesetzten Betriebsbereich vorhandeln ist.
  • Offenbart ist ein Anlaufkörper, auf den eine quecksilberaufnehmende Schicht aufgebracht ist, und der an Quecksilber-Niederdruckentladungslampen einsetzbar ist. Ein Anlaufkörper für eine Amalgam-Niederdruckentladungslampe weist auf einem Grundkörper eine quecksilberaufnehmende Schicht auf, auf der sich eine Überzugsschicht befindet, durch die ein Verlustprozess des Materials der quecksilberaufnehmenden Schicht verhinderbar ist und das Getterwirkung aufweist.

Claims (16)

  1. Anlaufkörper (1) für eine Quecksilber-Niederdruckentladungslampe, der eine quecksilberaufnehmende Schicht (6) aufweist, durch die vor dem Start der Lampe Quecksilber aufnehmbar ist, und mit einem Überzug (8), der mit Quecksilber kein Amalgam bildet, vorzugsweise Titan aufweist und der die quecksilberaufnehmende Schicht (6) zumindest abschnittsweise bedeckt.
  2. Anlaufkörper (10) für eine Amalgam-Niederdruckentladungslampe, der aufweist: eine quecksilberaufnehniende Schicht (6), durch die vor dem Start der Lampe Quecksilber aufnehmbar ist, und einen Überzug (8), der mit Quecksilber kein Amalgam bildet, vorzugsweise Titan aufweist und der die quecksilberaufnehmende Schicht zumindest abschnittsweise bedeckt.
  3. Anlaufkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die quecksilberaufnehmende Schicht (6) Indium aufweist.
  4. Anlaufkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Titan aufweisende Überzug (8) zumindest teilweise aus Titanpulver besteht.
  5. Anlaufkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch den Überzug (8) Titan in einer Menge von ungefähr 1,0 bis 2,0 mg/cm2, vorzugsweise mit ungefähr 1,5 mg/cm2, in Flocken aufgebracht ist.
  6. Anlaufkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anlaufkörper einen Grundkörper (2) aus rostfreiem Stahl aufweist, auf den die quecksilberaufnehmende Schicht (6) und der Titan aufweisende Überzug (8) aufgebracht sind.
  7. Niederdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, zwei Elektroden (14, 16) und einem Anlaufkörper (1, 10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anlaufkörper (1, 10) in der Nähe zumindest einer der Elektroden, vorzugsweise als Zusatzflag zwischen den Ansetzstegen der Lampe, angeordnet ist.
  8. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 7, wobei ein Anlaufkörper (1, 10) nach Anspruch 1 jeder der Elektroden (14, 16) zugeordnet ist.
  9. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Abstand zwischen Anlaufkörper (1, 10) und einer Wendel (26, 28) einer Elektrode (14, 16) in einer solchen weise ausgewählt wurde, dass die Temperatur am Anlaufkörper (1, 10) im Bereich zwischen 250 °C und 400°C, stärker bevorzugt im Bereich zwischen 300 und 350°C liegt.
  10. Niederdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Abstand zwischen Anlaufkörper (1, 10) und einer Wendel (26, 28) einer Elektrode 1 bis 2 mm beträgt.
  11. Niederdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die quecksilberaufnehmende Schicht (6) in einer solchen Menge am Anlaufkörper (1, 10) vorgesehen ist, dass die durch den Anlaufkörper freigesetzte Menge an Quecksilber den aufgrund von Adsorption verursachten Verlust an Quecksilber in der Startphase der Lampe zumindest ausgleicht.
  12. Niederdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die quecksilberaufnehmende Schicht (6) am Anlaufkörper in einer solche Menge vorgesehen ist, dass diese innerhalb einer typischen Auszeit der Lampe von einigen Stunden bei vollständiger Verdampfung einen Dampfdruck von einigen Pascal in der Lampe erzeugt.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Anlaufkörper für eine Niederdruckentladungslampe mit den Schritten a) Vorsehen eines Grundkörper (2), b) Aufbringen einer quecksilberaufnehmenden Schicht (6) auf den Grundkörper und c) Vorsehen eine Schlamms, der Titan aufweist, und Aufbringen von diesem zumindest abschnittweise auf die quecksilberaufnehmenden Schicht (6).
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei in Schritt c) das Aufbringen durch Tauchbeschichtung erfolgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 mit einem Schritt d), der sich an Schritt c) anschließt, in dem der mit der quecksilberaufnehmenden Schicht und Titan beschichtete Grundkörper (2) getrocknet wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15 mit einem Schritt e), der sich an Schritt d) anschließt, in dem die Schritt c) und d) zumindest einmal wiederholt werden.
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