EP2054918A2 - Quecksilberquelle - Google Patents

Quecksilberquelle

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Publication number
EP2054918A2
EP2054918A2 EP07821601A EP07821601A EP2054918A2 EP 2054918 A2 EP2054918 A2 EP 2054918A2 EP 07821601 A EP07821601 A EP 07821601A EP 07821601 A EP07821601 A EP 07821601A EP 2054918 A2 EP2054918 A2 EP 2054918A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
amalgam
mercury
source
perforated structure
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07821601A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kirsten Fuchs
Thomas Noll
Gerald Hämmer
Klaus Pankratz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2054918A2 publication Critical patent/EP2054918A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/12—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature
    • H01J61/18—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent
    • H01J61/20—Selection of substances for gas fillings; Specified operating pressure or temperature having a metallic vapour as the principal constituent mercury vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • 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 invention relates to a source of mercury for a low-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1, a low-pressure discharge lamp with such a source of mercury and a method for producing a source of mercury.
  • Amalgams for low-pressure discharge lamps in spherical form are known from the prior art, which are placed in a pump tube.
  • the opening from the exhaust tube to the discharge vessel should be relatively small, in order to avoid the escape of amalgam into the discharge vessel, since the functionality of the amalgam would be severely impaired because, according to experience, its temperature in the discharge vessel would be much too low.
  • the opening at the pump stem is too small, no reliable pumping and filling of the low-pressure discharge lamp is guaranteed.
  • a retaining body in the form of an iron disc or an iron ball is provided in the prior art, which prevents passage of the amalgam through the opening.
  • FIG. 1 the discharge vessel 1 is shown, at the two end portions of which electrodes 2, 4 are located. At these electrodes are a respective start-up flag 6a, 6b and, adjacent to the filament of the electrode, a working amalgam 8 attached to a wire fixed to the glass bead of the electrode. The start-up flag and working amalgam must be attached separately to the electrode. In contrast to the amalgam in the pump stalk, however, the distance of the working amalgam 8 from the helix and thus its working temperature and vapor pressure in a wider range is adjustable.
  • the vapor pressure curve of the amalgam can be adjusted over its chemical composition within a certain range.
  • particularly advantageous conditions result when the mercury content is about 10 percent by weight. This means that with a mercury amount of 2.5 mg in the lamp on the amalgam carrier 25 mg of amalgam alloy must be applied. Since the A-malgamleg réelle during the manufacturing process of the lamp is usually liquid, it must adhere particularly well to the amalgam carrier, so as not to drip when shock. With regard to the requirements for the metal carrier and the application process of the amalgam alloy, therefore, there are special requirements that increase the manufacturing costs. Presentation of the invention
  • the invention has for its object to provide a source of mercury whose production costs and their material costs are low, as well as a low-pressure discharge lamp with such a mercury source and to provide a method for producing such a source of mercury.
  • an amalgam body is provided which is located on an end face of a wire or which is enclosed in a perforated structure. In this way, it is possible to use amalgam bodies with greater deviations in the geometric design in low-pressure discharge lamps.
  • the manufacturing process is simple and the manufacturing costs are low.
  • the amalgam body or the perforated structure has a protective coating, whereby leakage of liquid or semi-liquid amalgam from the amalgam body can be prevented.
  • the protective coating in the working temperature range of the low-pressure discharge lamp has a gettering effect, in particular for hydrogen.
  • hydrogen which is during operation of the low-pressure discharge lamp in the Plasma has formed from the plasma through the mercury source.
  • the protective cover is preferably a metal that with
  • Mercury does not form amalgam, preferably titanium. This allows a good diffusion behavior through the protective coating.
  • the amalgam body is substantially spherical, since spherical amalgam alloys are the easiest to produce, as long as the roundness is not too great.
  • the amalgam body is impaled on a wire, so that the manufacturing complexity for producing the mercury source is low.
  • the amalgam body is enclosed in the perforated structure, which is preferably made of expanded metal.
  • the perforated structure which is preferably made of expanded metal.
  • the expanded metal may be connected via a fastening device with a glass bead provided adjacent to the electrode. This allows the device piercing reduce the expense of attaching the amalgam in the low-pressure discharge lamp.
  • the fastening device is preferably designed like a comb.
  • the distance of the working amalgam to the coil in a predefined manner is gradually adjustable.
  • a fastening device for the mercury source is provided adjacent to the electrode.
  • a desired temperature at the amalgam body is adjustable thereby.
  • the low-pressure discharge lamp preferably has a glass bead on which the fastening device of the mercury source can be fastened. This eliminates further fastening devices for the amalgam body in the low-pressure discharge lamp.
  • the mercury source is attached adjacent to the electrode in such a manner that a start amalgam body is closer to the electrode than a work amalgam body. As a result, the different temperature behavior of starting amalgam and working amalgam is taken into account.
  • a wire and an amalgam body are provided, an end portion of the wire is introduced into the amalgam body, preferably in a heated state, and subsequently a protective cover is provided. train applied over the amalgam body.
  • the protective coating is applied by dip coating, whereby the manufacturing cost is again lower.
  • the protective coating is dried to easily convert the protective coating.
  • a repeated dipping and drying process may be advantageous.
  • the protective coating comprises titanium to provide a gettering effect for, for example, hydrogen.
  • a perforated structure and an amalgam body are provided, the amalgam body is inserted into the opened perforated structure, the perforated structure is closed, and then a protective coating is applied to the perforated structure.
  • the perforated structure preferably has expanded metal, so that the material costs can be kept low.
  • the protective coating or the coating layer also prevents dripping of the amalgam during the manufacturing process of the lamp. In addition, the initially mentioned quantity restriction is canceled.
  • FIG. 1 is a partial view of a prior art amalgam low-pressure discharge lamp
  • FIG. 2 is a partial view of a discharge lamp in which a mercury source according to the present invention is usable.
  • Fig. 5 is a mercury source according to the third embodiment of the invention.
  • Fig. 6 is an illustration of the relative luminous flux versus the temperature for mercury sources according to the first and second embodiments. Preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a discharge vessel 10 in which mercury sources according to the present invention are applicable.
  • electrodes 12, 14 are provided, which have a respective helix 16, 18.
  • power supply wires 20a, 20b to a coil 16 of the electrode 12 and power supply wires 22a, 22b are inserted to a coil 18 of the electrode 14.
  • the power supply wires 20a, 20b are electrically insulated by a glass bead 24, while the power supply wires 22a, 22b are connected by a glass bead 26 so that the orientation of the respective coil 16, 18 is maintained due to this isolated mechanical connection between the power supply wires.
  • FIG. 3 shows a mercury source 30 according to the first embodiment.
  • the mercury source 30 has a wire 32, to one end of which a substantially spherical working amalgam 34 is attached, which is provided with a coating layer 36.
  • the coating layer preferably comprises titanium.
  • Such a mercury source 30 is produced by first cutting a wire 32, preferably a material which does not form amalgam with mercury, such as iron or titanium, to the desired length and heating it at the end , Then, a work amalgam ball, as known in the art, is provided and one end of the heated wire 32 is inserted into the amalgam ball. After cooling and solidification, a phase of titanium powder, and a rheological additive, the starting material for the coating layer is preferably provided, and the amalgam ball on the wire is dip-coated with the coating layer. This is followed by a drying process.
  • a wire 32 preferably a material which does not form amalgam with mercury, such as iron or titanium
  • the process of dip coating and drying may be repeated a desired number of times.
  • a mercury source 30 made in this manner is attached to at least one of the electrodes 12, 14.
  • the mercury source 30 is positioned so that the work amalgam 34 is opposite to the coil 16 with respect to the glass bead 24, so that the free end portion of the wire 32 points in the direction of the coil 16.
  • the distance between the work amalgam 34 and the helix 16 can be adjusted as desired, so that a desired temperature at the work amalgam 34 in the course of operation of the low-pressure discharge lamp is present.
  • the manufacturing process can be simplified, and adjust the distance of Häamalgams the helix with high flexibility.
  • the coating layer 36 further prevents semi-liquid working amalgam from dripping into the discharge vessel.
  • the geometrical requirements for the ball-shaped work amalgam 34 are lower than in the prior art, so that the production of the work amalgam 34 is associated with lower costs.
  • metal in powder form is preferably used.
  • the determination of the metal for the coating layer also takes place under the aspect that the getter effect is present in the working temperature range of the amalgam.
  • titanium has proven to be particularly advantageous.
  • Low-pressure discharge lamps having a mercury source 30 according to the first embodiment of the present invention are not different in experiments with respect to the luminous flux temperature behavior of lamps in which the amalgam is applied to a metal substrate. Also, the mechanical stability of the mercury source 30 was sufficient to allow the amalgam to pass through the manufacturing process without damage.
  • a starting amalgam preferably also with a coating layer, is applied to the end of the wire 32, which is opposite to the working amalgam 34.
  • the starting amalgam to the coil, while the Häamalgam 34 is provided at a higher distance from the helix.
  • the wire 32 is attached to the glass bead 24.
  • a working amalgam may be provided on one wire and a starting amalgam on another wire with a respective coating layer.
  • the starting amalgam and the work amalgam can be provided on the glass bead 24 at any distance from the helix within the discharge vessel at any angle of rotation.
  • the relative luminous flux of the low-pressure discharge lamp can be adjusted by adjusting the distance between the starting amalgam and the working amalgam to the coil.
  • FIG. 4 shows a mercury source 40 according to a second embodiment of the invention.
  • This has a perforated structure 42 in which a work amalgam 44 is located.
  • the perforated structure 42 preferably has a cube shape bounded by sidewalls 43 and may be opened to introduce the working amalgam 44 during manufacture at least at one end portion.
  • the perforated structure 42 is preferably a stamped part, which is as shown in Fig. 4, is supplied and closed when the ball is pressed.
  • expanded metal is preferred.
  • the perforated structure 42 is connected via a holding portion 46 with a fastening portion 48, which is preferably comb-shaped.
  • the perforated structure 42 has a coating layer 50 which may be made of the same material as the coating layer of the first embodiment. Opposite to the attachment portion 48, a tab 45 is provided on the perforated structure.
  • the size of the working amalgam 44 is preferably smaller than the inner dimension of the perforated structure 42 to allow for a loose introduction of the working amalgam 44 into the perforated structure 42 in the manufacturing process.
  • the coating layer 50 is preferably made by dip coating, wherein prior to the dip coating, the working amalgam 44 is introduced into the perforated structure 42 and the perforated structure is closed.
  • the dip coating and subsequent drying may be provided once or a plurality of times to provide a layer of desired thickness and material composition to the perforated structure.
  • FIG. 5 shows a mercury source 60 according to the third embodiment of the invention.
  • This mercury source 60 has a perforated structure 42, a working amalgam 44, a holding portion 46, a fixing portion 48 and a coating layer 50 in the same manner as in the mercury source 40 of the second embodiment.
  • the attachment portion 48 is provided between the holding portion 46 and a perforated structure 62 in the third embodiment, in which a starting amalgam 64, preferably in spherical shape, is located.
  • the perforated structure 62 for the starting amalgam 64 like the perforated structure 42, is preferably formed as an expanded metal and has a coating layer 66, also preferably with titanium.
  • the work amalgam 44 is introduced into the perforated structure 42 and the start amalgam 64 is introduced into the perforated structure 62 and subsequently the coating layers 50 and 66 are applied to the perforated structures 42, 62.
  • the mercury source 60 is attached to the electrode 12 by attaching the attachment portion 48 to the glass bead 24 so that the start amalgam 64 is provided adjacent to the coil. In this way, it is possible to achieve an increased temperature at the starting amalgam 64 in comparison to the working amalgam 44, so that a rapid increase of the luminous flux when switching on is made possible.
  • the relative luminous flux is above the temperature for a source of mercury corresponding to the first one
  • the starting amalgam 64 is applied to an expanded metal surface and the coating layer is provided on the starting amalgam.
  • the smaller amount of necessary starting amalgam is taken into account in comparison to the amount of working amalgam and a cost-effective variant is selected for the production of the starting amalgam 64.
  • a source of mercury for a low-pressure discharge lamp having an amalgam body which is located on an end face of a wire or which is enclosed in a perforated structure. It is preferred that the amalgam body or perforated structure having a gettering protective coating be coated. With the present invention, a simple manufacturing process with low material costs can be implemented. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Discharge Lamp (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Offenbart ist eine Quecksilberquelle für eine Niederdruckentladungslampe mit einem Amalgamkörper, der sich an einer Stirnfläche eines Drahtes befindet oder der in einer perforierten Struktur eingeschlossen ist. Es wird bevorzugt, dass der Amalgamkörper oder die perforierte Struktur, der/die einen Schutzüberzug mit Getterwirkung aufweist, überzogen ist. Mit der vorliegenden Erfindung ist ein einfacher Herstellungsprozess mit niedrigen Materialkosten umsetzbar.

Description

Beschreibung
Quecksilberquelle
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Quecksilberquelle für eine Niederdruckentladungslampe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Niederdruckentladungslampe mit einer der- artigen Quecksilberquelle und ein Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberquelle.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Amalgame für Niederdruckentladungslampen in Kugelform bekannt, die in einem Pumprohr platziert sind. Die Öffnung vom Pumprohr zum Entla- dungsgefäß sollte einerseits relativ klein sein, um den Austritt von Amalgam in das Entladungsgefäß zu vermeiden, da die Funktionalität des Amalgams stark beeinträchtigt würde, weil dessen Temperatur im Entladungsgefäß erfahrungsgemäß viel zu niedrig wäre. Andererseits ist bei ei- ner zu geringen Öffnung am Pumpstängel kein sicheres Pumpen und Füllen der Niederdruckentladungslampe gewährleistet. Am Ausgang des Pumpstängels wird im Stand der Technik beispielsweise ein Rückhaltekörper in Form einer Eisenscheibe oder einer Eisenkugel vorgesehen, die ein Durchtreten des Amalgams durch die Öffnung verhindert. Der Fertigungsaufwand für eine derartige Niederdruckentladungslampe ist erhöht, da der Rückhaltekörper in den Pumpstängel eingebracht werden muss. Ferner sind hohe Anforderungen an die Rundheit der Amalgamkugeln zu erfül- len, so dass hohe Kosten durch die Sortierung der Amalgamkugeln entstehen. Als Alternative zu dem Amalgam in Kugelform im Pumpstän- gel wird Hochtemperaturamalgam auf einen Metallträger aufgebracht, wie es in Figur 1 gezeigt ist. In Figur 1 ist das Entladungsgefäß 1 gezeigt, an deren beiden Endabschnitten sich Elektroden 2, 4 befinden. An diesen Elektroden befinden sich ein jeweiliges Anlaufflag 6a, 6b und benachbart zur Wendel der Elektrode ein Arbeitsamalgam 8 an einem Draht, der an der Glasperle der Elektrode befes- tigt ist. Es müssen das Anlaufflag und das Arbeitsamalgam getrennt an der Elektrode befestigt werden. Im Unterschied zu dem Amalgam im Pumpstängel ist jedoch der Abstand des Arbeitsamalgams 8 von der Wendel und somit dessen Arbeitstemperatur und Dampfdruck in einem weiteren Bereich einstellbar.
Bekannterweise kann die Dampfdruckkurve des Amalgams über dessen chemische Zusammensetzung in einem bestimmten Bereich eingestellt werden. Im Fall des speziellen Hochtemperaturamalgams ergeben sich besonders vorteilhafte Ver- hältnisse, wenn der Quecksilberanteil etwas 10 Gewichtsprozent beträgt. Dies bedeutet, dass bei einer Quecksilbermenge von 2,5 mg in der Lampe auf den Amalgamträger 25 mg Amalgamlegierung aufgebracht werden müssen. Da die A- malgamlegierung während des Herstellungsprozesses der Lampe in der Regel flüssig wird, muss diese besonders gut auf dem Amalgamträger haften, um nicht bei Erschütterungen herunterzutropfen . Bezüglich der Anforderungen an den Metallträger und den Aufbringprozess der Amalgamlegierung ergeben sich daher besondere Anforderungen, die die Her- Stellungskosten in die Höhe treiben. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Quecksilberquelle zu schaffen, deren Fertigungsaufwand und deren Materialkosten gering sind, sowie eine Niederdruckentla- dungslampe mit einer derartigen Quecksilberquelle und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Quecksilberquelle zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch 1, Patentanspruch 11, 14 und 18 gelöst.
Bei einer erfindungsgemäßen Quecksilberquelle für eine Niederdruckentladungslampe ist ein Amalgamkörper vorgesehen, der sich an einer Stirnfläche eines Drahtes befindet oder der in einer perforierten Struktur eingeschlossen ist. Auf diese Weise lassen sich Amalgamkörper mit stär- keren Abweichungen in der geometrischen Gestaltung in Niederdruckentladungslampen verwenden. Der Herstellungs- prozess ist einfach und die Fertigungskosten sind gering.
Es wird bevorzugt, wenn der Amalgamkörper oder die perforierte Struktur einen Schutzüberzug aufweist, wodurch ein Austreten von flüssigem bzw. halbflüssigem Amalgam aus dem Amalgamkörper verhinderbar ist.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung hat der Schutzüberzug im Arbeitstemperaturbereich der Niederdruckentladungslampe eine Getterwirkung, insbesondere für Wasserstoff. Dadurch lässt sich Wasserstoff, der sich während des Betriebes der Niederdruckentladungslampe im Plasma gebildet hat, aus dem Plasma durch die Quecksilberquelle binden.
Der Schutzüberzug ist vorzugsweise ein Metall, das mit
Quecksilber kein Amalgam bildet, vorzugsweise Titan. Da- durch wird ein gutes Diffusionsverhalten durch den Schutzüberzug ermöglicht.
Es wird bevorzugt, wenn der Amalgamkörper im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist, da kugelförmige Amalgamlegierungen am einfachsten herzustellen sind, solange an die Rundheit keine zu großen Anforderungen zu stellen sind.
Entsprechend einer Ausführungsform ist der Amalgamkörper auf einen Draht aufgespießt, so dass der fertigungstechnische Aufwand zum Herstellen der Quecksilberquelle ge- ring ist.
Entsprechend einer weiteren Ausführung ist der Amalgamkörper in die perforierte Struktur eingeschlossen, die bevorzugt aus Streckmetall ist. Durch eine derartige Gestaltung lässt sich kostengünstig eine Aufnahme des Amal- gamkörpers realisieren. Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Anlaufamalgamkörper auf Streckmetall aufgebracht oder in Streckmetall eingeschlossen am Draht entgegengesetzt zum Arbeitsamalgam vorgesehen. Dadurch lassen sich sowohl Anlaufamalgam als auch Arbeitsamalgam in der Niederdruckentladungslampe kostengünstig umsetzen.
Das Streckmetall kann über eine Befestigungseinrichtung mit einer benachbart zur Elektrode vorgesehenen Glasperle verbunden sein. Dadurch lässt sich der vorrichtungstech- nische Aufwand zum Befestigen des Amalgams in der Niederdruckentladungslampe verringern.
Die Befestigungseinrichtung ist vorzugsweise kammartig ausgebildet. Somit ist der Abstand des Arbeitsamalgams zur Wendel in vordefinierter Weise stufenweise einstellbar .
Es wird bevorzugt, dass bei einer erfindungsgemäßen Niederdruckentladungslampe mit einer Quecksilberquelle, wie diese vorstehend beschrieben wurde, eine Befestigungsein- richtung für die Quecksilberquelle benachbart zur Elektrode vorgesehen ist. Eine gewünschte Temperatur am Amalgamkörper ist dadurch einstellbar.
Die Niederdruckentladungslampe weist bevorzugt eine Glasperle auf, an der die Befestigungseinrichtung der Queck- silberquelle befestigbar ist. Dadurch entfallen weitere Befestigungseinrichtungen für den Amalgamkörper in der Niederdruckentladungslampe .
Die Quecksilberquelle ist benachbart zur Elektrode in einer solchen Weise befestigt, dass sich ein Anlaufamalgam- körper näher an der Elektrode befindet als ein Arbeitsamalgamkörper. Dadurch wird dem unterschiedlichen Temperaturverhalten von Anlaufamalgam und Arbeitsamalgam Rechnung getragen.
Entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Her- Stellung einer Quecksilberquelle werden ein Draht und ein Amalgamkörper vorgesehen, wird ein Endabschnitt des Drahtes in den Amalgamkörper, vorzugsweise in erwärmten Zustand, eingebracht und wird im Anschluss ein Schutzüber- zug über den Amalgamkörper aufgebracht. Damit ist ein einfaches Herstellungsverfahren umsetzbar.
Es wird bevorzugt, dass der Schutzüberzug durch Tauchbe- schichtung aufgebracht wird, wodurch der Herstellungsauf- wand nochmals geringer ist.
In einem im Anschluss an das Aufbringen des Schutzüberzuges ausgeführten Schritt wird der Schutzüberzug getrocknet, um den Schutzüberzug auf einfache Weise umzusetzen.
Je nach gewünschter Schichtdicke der Überzugsschicht kann ein mehrmaliger Tauch- und Trocknungsvorgang von Vorteil sein .
Es wird bevorzugt, wenn der Schutzüberzug Titan aufweist, damit eine Getterwirkung für beispielsweise Wasserstoff vorgesehen wird.
Entsprechend einem weiteren Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Quecksilberquelle werden eine perforierte Struktur und ein Amalgamkörper vorgesehen, wird der Amalgamkörper in die geöffnete perforierte Struktur eingeführt, die perforierte Struktur geschlossen und im Anschluss ein Schutzüberzug auf die perforierte Struktur aufgebracht. Damit lässt sich ein Amalgamkörper verwenden, der von den Geometrieanforderungen an die Kugelform, die im Stand der Technik bestanden, abweicht. Gleichzeitig wird das gleiche Lichtstromverhalten wie bei Quecksilberquellen nach dem Stand der Technik erzielt.
Die perforierte Struktur weist vorzugsweise Streckmetall auf, damit die Materialkosten gering gehalten werden können . Durch den Schutzüberzug bzw. die Überzugsschicht wird zudem ein Abtropfen des Amalgams während des Fertigungsprozesses der Lampe verhindert. Darüber hinaus wird die eingangs erwähnte Mengenbeschränkung aufgehoben.
Besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht einer Amalgam- Niederdruckentladungslampe nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine Teilansicht einer Entladungslampe, in der eine Quecksilberquelle entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendbar ist,
Fig. 3 eine Quecksilberquelle entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 eine Quecksilberquelle entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 eine Quecksilberquelle entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 6 eine Darstellung des relativen Lichtstroms über der Temperatur für Quecksilberquellen entsprechend dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In Figur 2 ist ein Entladungsgefäß 10 gezeigt, in dem Quecksilberquellen entsprechend der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. An den entgegengesetzt liegenden Endabschnitten des Entladungsgefäßes 10 sind Elektroden 12, 14 vorgesehen, die eine jeweilige Wendel 16, 18 aufweisen .
In den jeweiligen Endabschnitt des Entladungsgefäßes 10 sind Stromzuführungsdrähte 20a, 20b zu einer Wendel 16 der Elektrode 12 und Stromzuführungsdrähte 22a, 22b zu einer Wendel 18 der Elektrode 14 eingebracht. Die Stromzuführungsdrähte 20a, 20b sind durch eine Glasperle 24 elektrisch isolierend verbunden, während die Stromzuführungsdrähte 22a, 22b durch eine Glasperle 26 verbunden sind, so dass die Ausrichtung der jeweiligen Wendel 16, 18 aufgrund dieser isolierten mechanischen Verbindung zwischen den Stromzuführungsdrähten aufrecht erhalten wird.
Figur 3 zeigt eine Quecksilberquelle 30 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Quecksilberquelle 30 weist einen Draht 32 auf, an dessen einem Endabschnitt ein im Wesentlichen kugelförmiges Arbeitsamalgam 34 befestigt ist, das mit einer Überzugsschicht 36 versehen ist. Die Überzugsschicht weist vorzugsweise Titan auf.
Eine derartige Quecksilberquelle 30 entsprechend dem ers- ten Ausführungsbeispiel wird hergestellt, in dem als erstes ein Draht 32, vorzugsweise aus einem Material, das mit Quecksilber kein Amalgam bildet, wie z.B. Eisen oder Titan, auf die gewünschte Länge zurecht geschnitten und am Ende erwärmt wird. Dann wird eine Arbeitsamalgamkugel, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt ist, bereitgestellt und ein Ende des erwärmten Drahtes 32 in die Amalgamkugel eingesteckt. Nach Abkühlung und Erstarrung wird bevorzugt eine Phase aus Titanpulver, und einem rheologischen Additiv, das Ausgangsmaterial für die Überzugsschicht bereit gestellt und die auf dem Draht befindliche Amalgamkugel durch Tauchbeschichtung mit der Überzugsschicht versehen. Im Anschluss findet ein Trocknungsprozess statt.
Um eine gewünschte Schichtdicke der Überzugsschicht vorzusehen, kann der Prozess der Tauchbeschichtung und des Trocknens eine gewünschte Anzahl an Malen wiederholt werden .
Eine auf diese Weise hergestellte Quecksilberquelle 30 wird an zumindest einer der Elektroden 12, 14 befestigt. Zu diesem Zweck wird die Quecksilberquelle 30 so positioniert, so dass sich das Arbeitsamalgam 34 bezüglich der Glasperle 24 entgegengesetzt zur Wendel 16 befindet, so dass der freie Endabschnitt des Drahtes 32 in Richtung der Wendel 16 hinweist. Der Abstand zwischen dem Arbeitsamalgam 34 und der Wendel 16 kann in gewünschter Weise eingestellt werden, so dass eine gewünschte Temperatur am Arbeitsamalgam 34 im Laufe des Betriebes der Niederdruckentladungslampe vorliegt.
Bei einer derartigen Quecksilberquelle lässt sich der Herstellungsprozess vereinfachen, und der Abstand des Arbeitsamalgams zur Wendel mit hoher Flexibilität einstellen. Aufgrund der Überzugsschicht, die Titan aufweist, wird eine zusätzliche Getterwirkung im Entladungsgefäß vorgesehen. Dadurch wird beispielsweise Wasserstoff im Entladungsgefäß gebunden. Durch die Überzugsschicht 36 wird ferner verhindert, dass halbflüssiges Arbeitsamalgam in das Entladungsgefäß tropft. Die Geometrieanforderungen an das in Kugelform vorliegende Arbeitsamalgam 34 sind geringer als beim Stand der Technik, so dass auch die Herstellung des Arbeitsamalgams 34 mit geringeren Kosten verbunden ist.
Als Material für die Überzugsschicht wird bevorzugt Metall in Pulverform verwendet. Die Bestimmung des Metalls für die Überzugsschicht erfolgt auch unter dem Aspekt, dass im Arbeitstemperaturbereich des Amalgams die Getter- wirkung vorliegt. Hierbei hat sich Titan als besonders vorteilhaft erwiesen.
Niederdruckentladungslampen, die eine Quecksilberquelle 30 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweisen, unterschieden sich in Versuchen in Bezug auf das Lichtstromtemperaturverhalten nicht von Lampen, bei denen das Amalgam auf ein Metallträger aufgebracht ist. Auch war die mechanische Stabili- tat der Quecksilberquelle 30 ausreichend, um das Amalgam ohne eine Beschädigung von diesem den Fertigungsprozess durchlaufen zu lassen.
Bei einer nicht dargestellten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist auf das Ende des Drahtes 32, das zum Arbeitsamalgam 34 entgegengesetzt liegt, ein Anlaufamalgam vorzugsweise ebenfalls mit Überzugsschicht, aufgebracht. In diesem Fall weist das Anlaufamalgam zur Wendel, während das Arbeitsamalgam 34 mit einem höheren Abstand zur Wendel vorgesehen ist. Auch in diesem Fall wird der Draht 32 an der Glasperle 24 befestigt. Entsprechend einer weiteren, nicht dargestellten Abwandlung der vorliegenden Erfindung kann ein Arbeitsamalgam auf einem Draht und ein Anlaufamalgam auf einem weiteren Draht mit einer jeweiligen Überzugsschicht vorgesehen sein. In diesem Fall können das Anlaufamalgam und das Arbeitsamalgam an der Glasperle 24 in einem beliebigen Abstand zur Wendel innerhalb des Entladungsgefäßes in einem beliebigen Rotationswinkel vorgesehen sein. Dadurch lässt sich der relative Lichtstrom der Niederdruckentladungs- lampe durch eine Einstellung des Abstandes des Anlaufamalgams und des Arbeitsamalgams zur Wendel einstellen.
Figur 4 zeigt eine Quecksilberquelle 40 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese weist eine perforierte Struktur 42 auf, in der sich ein Arbeitsamalgam 44 befindet. Die perforierte Struktur 42 hat vorzugsweise Würfelform, die durch Seitenwände 43 begrenzt ist, und kann zum Einbringen des Arbeitsamalgams 44 im Laufe der Herstellung zumindest an einem Endabschnitt geöffnet werden. Die perforierte Struktur 42 ist vorzugsweise ein Stanzteil, welches so wie in Fig. 4 dargestellt ist, angeliefert und verschlossen wird, wenn die Kugel angedrückt ist. Als Material für die perforierte Struktur 42 wird Streckmetall bevorzugt.
Die perforierte Struktur 42 ist über einen Halteabschnitt 46 mit einem Befestigungsabschnitt 48, der vorzugsweise kammförmig ausgebildet ist, verbunden. Der Halteabschnitt
46 und der Befestigungsabschnitt 48 können ebenfalls aus
Streckmetall gefertigt sein. Alternativ dazu kann jedoch ein beliebiges Material für den Halteabschnitt 46 und Be- festigungsabschnitt 48 verwendet werden, sofern dieses die Anforderungen der Niederdruckentladungslampe stand- hält und sofern dieses eine Befestigung der perforierten Struktur 42 über den Befestigungsabschnitt 48 an der Glasperle 24 der Elektrode 12 gestattet. Die perforierte Struktur 42 weist eine Überzugsschicht 50 auf, die aus dem gleichen Material wie die Überzugsschicht des ersten Ausführungsbeispiels gefertigt sein kann. Entgegengesetzt zum Befestigungsabschnitt 48 ist an der perforierten Struktur eine Lasche 45 vorgesehen.
Die Größe des Arbeitsamalgams 44 ist bevorzugt kleiner als die Innenabmessung der perforierten Struktur 42, um ein lockeres Einbringen des Arbeitsamalgams 44 in die perforierte Struktur 42 im Herstellungsprozess zu ermöglichen. Während des Herstellungsprozesses wird die Überzugsschicht 50 bevorzugt durch eine Tauchbeschichtung hergestellt, wobei vor der Tauchbeschichtung das Arbeitsamalgam 44 in die perforierte Struktur 42 eingebracht wird und die perforierte Struktur geschlossen wird. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel können die Tauchbeschichtung und das sich anschließende Trocknen einmal o- der eine Vielzahl von Malen vorgesehen werden, damit eine Schicht mit gewünschter Dicke und gewünschter Materialzusammensetzung an der perforierten Struktur vorgesehen werden kann.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel vereinfacht sich durch das Vorsehen der Quecksilberquelle 40 der Herstellungsprozess der Niederdruckentladungslampe, sind die Materialkosten geringer und wird aufgrund der Überzugsschicht 50 eine Getterwirkung im Entladungsgefäß vorgesehen . Figur 5 zeigt eine Quecksilberquelle 60 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Quecksilberquelle 60 hat eine perforierte Struktur 42, ein Arbeitsamalgam 44, einen Halteabschnitt 46, ein Befesti- gungsabschnitt 48 und eine Überzugsschicht 50 in gleicher Weise wie bei der Quecksilberquelle 40 des zweiten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist beim dritten Ausführungsbeispiel der Befestigungsabschnitt 48 zwischen dem Halteabschnitt 46 und einer perforierten Struktur 62 vorgesehen, in der sich ein Anlaufamalgam 64, vorzugsweise in Kugelform, befindet. Die perforierte Struktur 62 für das Anlaufamalgam 64 ist wie die perforierte Struktur 42 vorzugsweise als Streckmetall ausgebildet und weist eine Überzugsschicht 66, ebenfalls vorzugsweise mit Titan, auf.
Während des Herstellungsprozesses wird das Arbeitsamalgam 44 in die perforierte Struktur 42 eingebracht und wird das Anlaufamalgam 64 in die perforierte Struktur 62 eingebracht und werden anschließend die Überzugsschichten 50 und 66 auf die perforierten Strukturen 42, 62 aufgebracht. Die Quecksilberquelle 60 wird an der Elektrode 12 mittels Befestigung des Befestigungsabschnittes 48 an der Glasperle 24 angebracht, so dass das Anlaufamalgam 64 benachbart zur Wendel vorgesehen ist. Auf diese Weise lässt sich am Anlaufamalgam 64 eine erhöhte Temperatur im Vergleich zum Arbeitsamalgam 44 erzielen, so dass ein schnelles Erhöhen des Lichtstroms beim Anschalten ermöglicht wird.
In Figur 6 ist der relative Lichtstrom über der Tempera- tur für eine Quecksilberquelle entsprechend dem ersten
Ausführungsbeispiel (Volllinie) und für eine Quecksilber- quelle im zweiten Ausführungsbeispiel (gestrichelte Linie) aufgezeichnet. Dieser Darstellung ist entnehmbar, dass das Lichtstrom-Temperaturverhalten von Entladungslampen, die eine Quecksilberquelle entsprechend der vor- liegenden Erfindung aufweisen, über einen weiteren Temperaturbereich vortrefflich ist. Darüber hinaus stört die Titanbeschichtung nicht die Diffusion des Quecksilbers in das Arbeitsamalgam und aus dem Arbeitsamalgam heraus. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich eine kostengünstige Quecksilberquelle mit Hochtemperaturamalgam umsetzen.
Entsprechend einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist das Anlaufamalgam 64 auf eine Streckmetallfläche aufgebracht und ist auf dem Anlaufamalgam die Überzugsschicht vorgesehen. Auf diese Weise wird der geringe- ren Menge an notwendigem Anlaufamalgam im Vergleich zur Menge an Arbeitsamalgam Rechnung getragen und wird für die Herstellung des Anlaufamalgams 64 eine kostengünstige Variante gewählt.
Offenbart ist eine Quecksilberquelle für eine Nieder- druckentladungslampe mit einem Amalgamkörper, der sich an einer Stirnfläche eines Drahtes befindet oder der in einer perforierten Struktur eingeschlossen ist. Es wird bevorzugt, dass der Amalgamkörper oder die perforierte Struktur, der/die einen Schutzüberzug mit Getterwirkung aufweist, überzogen ist. Mit der vorliegenden Erfindung ist ein einfacher Herstellungsprozess mit niedrigen Materialkosten umsetzbar. Bezugszeichenliste
1 Entladungsgefäß
2 Elektrode
4 Elektrode
6a, b Anlaufflag
8 Arbeitsamalgam
10 Entladungsgefäß
12 Elektrode
14 Elektrode
16 Wendel
18 Wendel
20a, b Stromzuführungsdraht
22a, b Stromzuführungsdraht
24 Glasperle
26 Glasperle
30 Quecksilberquelle
32 Draht
34 Arbeitsamalgam
36 Überzugsschicht
40 Quecksilberquelle
42 perforierte Struktur
43 Seitenwand
44 Arbeitsamalgam
45 Lasche 46 Halteabschnitt
48 Befestigungsabschnitt
50 Überzugsschicht
60 Quecksilberquelle
62 perforierte Struktur
64 Anlaufamalgam
66 Überzugsschicht

Claims

Ansprüche
1. Quecksilberquelle (30, 40, 60) für eine Niederdruckentladungslampe mit einem Amalgamkörper (34, 44), dadurch gekennzeichnet, dass der Amalgamkörper sich an einer Stirnfläche eines Drahtes (32) befindet oder dieser in eine perforierte Struktur (42, 62) eingeschlossen ist.
2. Quecksilberquelle nach Anspruch 1, wobei der Amalgamkörper (34, 44) oder die perforierte Struktur (42, 62) einen Schutzüberzug (36, 50) aufweist.
3. Quecksilberquelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schutzüberzug (36, 50) im Arbeitstemperaturbereich der Niederdruckentladungslampe eine Getterwirkung insbesondere für Wasserstoff hat.
4. Quecksilberquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schutzüberzug ein Metall (36, 50), das kein Amalgam bildet, vorzugsweise Titan, aufweist .
5. Quecksilberquelle nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei der Amalgamkörper (34, 44) im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist.
6. Quecksilberquelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Amalgamkörper (34) auf den Draht aufgespießt ist
7. Quecksilberquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die perforierte Struktur (42, 62) Streckmetall aufweist .
8. Quecksilberquelle nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, mit einem Anlauf-Amalgamkörper (64), der in
Streckmetall (62) eingeschlossen ist oder auf Streckmetall aufgebracht ist.
9. Quecksilberquelle nach Anspruch 7 oder 8, wobei diese über eine Befestigungseinrichtung (48) mit einer be- nachbart zur Elektrode vorgesehenen Glasperle (24, 26) verbindbar ist.
10. Quecksilberquelle nach Anspruch 9, wobei die Befestigungseinrichtung (48) kammartig ausgebildet ist
11. Niederdruckentladungslampe mit einer Quecksilberquel- Ie nach Anspruch 1, wobei eine Befestigungseinrichtung (48) der Quecksilberquelle benachbart zur Elektrode angebracht ist.
12. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 11 mit einer Glasperle (24, 26), an der die Befestigungseinrich- tung (48) der Quecksilberquelle befestigt ist.
13. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Quecksilberquelle in einer solchen Weise benachbart zur Elektrode (12, 14) befestigt ist, dass sich ein Anlauf-Amalgamkörper (64) näher an der E- lektrode befindet als ein Arbeits-Amalgamkörper (44).
14. Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberquelle für eine Niederdruckentladungslampe mit den Schritten a) Vorsehen eines Drahtes (32) und eines Amalgamkörpers (34), b) Einbringen eines Endabschnitts des Drahtes (32) in den Amalgamkörper, c) Aufbringen eines Schutzüberzugs (36) auf den Amalgamkörper.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei in Schritt c) der Schutzüberzug (36) durch Tauchbeschichtung aufgebracht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15 mit einem Schritt d) , der im Anschluss an Schritt c) ausgeführt wird und in dem der Schutzüberzug getrocknet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Schutzüberzug Titan aufweist
18. Verfahren zur Herstellung einer Quecksilberquelle für eine Niederdruckentladungslampe mit den Schritten a) Ausbilden einer perforierten Struktur (42) und eines Amalgamkörpers (44), b) Einführen des Amalgamkörpers in die geöffnete perforierte Struktur, c) Schließen der perforierten Struktur (42), d) Aufbringen eines Schutzüberzugs (50) auf die perforierte Struktur.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die perforierte Struktur (42) Streckmetall aufweist.
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