NL8702123A

NL8702123A - Lagedrukkwikdampontladingslamp.

Info

Publication number: NL8702123A
Application number: NL8702123A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1987-09-08
Publication date: 1989-04-03
Also published as: CN1019248B; US4924142A; EP0307037B1; JP2726443B2; DE3871883T2; EP0307037A1; JPS6472452A; DE3871883D1; CN1031908A

Description

X

\ PHN 12.253 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

“Lagedrukkwikdampontladingslamp"

De uitvinding heeft betrekking op een lagedrukkwikdampontladingslamp, voorzien van een gasdicht afgesloten ontladingsvat, waarin tijdens het bedrijf van de lamp een ontlading aanwezig is, in welk ontladingsvat zich een kleine hoeveelheid van een 5 indium, tin en zink bevattende legering bevindt, die met kwik een amalgaam vormt.

Uit het Amerikaanse octrooischrift 4,105,910 is een lamp met een ontladingsvat beschreven met een amalgaam, dat een metaal uit de groep indium, cadmium, gallium, goud, lood, tin en zink, of legeringen 10 van deze metalen bevat. Het genoemde octrooischrift heeft voornamelijk betrekking op een lagedrukkwikdampontladingslamp waarin indium of een indium-legering, met kwik als startamalgaam wordt toegepast. Een dergelijk startamalgaam wordt in de lamp op een plaats aangebracht, die tijdens het bedrijf van de lamp relatief warm is, bijvoorbeeld in de 15 buurt van een electrode. Bij het starten van de lamp wordt snel veel kwik vrijgemaakt. Een dergelijk startamalgaam is doorgaans kwik-rijk.

Haast startamalgamen zijn ook amalgamen bekend, die in een lagedrukkwikdampontladingslamp worden toegepast voor het stabiliseren van de kwikdampdruk in het ontladingsvat tijdens het 20 bedrijf van de lamp. Het werkgebied van een dergelijk amalgaam wordt bepaald door het temperatuur-interval waarbinnen de kwikdampdruk nagenoeg constant is. Deze constante druk, die optreedt in het werkgebied, wordt ook wel plateau-druk genoemd. In het algemeen geldt voor lagedrukkwikdampontladingslampen, dat de lichtopbrengst maximaal is 25 bij een kwikdampdruk van ca. 6 * 10“3 torr. Een amalgaam dat gebruikt wordt voor de kwikdampdruk-regeling in een lagedrukkwikdampontladingslamp moet dus bij voorkeur een plateau-druk van ca. 6 * 10~3 torr hebben.

In het algemeen geldt dat van de bekende amalgamen met een plateau-druk van ca. 6 * 10"3 torr het werkgebied in een temperatuur-interval 30 beneden 100 °C ligt.

Voor lagedrukkwikdampontladingslampen, zoals electrodeloze lagedrukkwikdampontladingslampen met een bolvormig 8702123 4 PHN 12.253 2 f ontladingsvat met bijvoorbeeld een diameter van ca. 110 mm en buisvormige lagedrukkwikdampontladingslampen in bijvoorbeeld bestralingsapparatuur, die relatief hoog belast worden, is gevonden dat de lichtopbrengst maximaal is bi] een kwikdampdruk van ca. 3 * 10 J 5 torr. De temperatuur in een dergelijke relatief hoog belaste lamp kan tijdens het bedrijf van de lamp bovendien gemakkelijk oplopen tot boven 100 °C. Indien voor dergelijke lampen de kwikdampdruk gestabiliseerd moet worden met behulp van een amalgaam, dan moet men beschikken over een amalgaam, dat een plateau-druk van ca. 3 * 10 torr heeft en 10 waarvan het werkgebied in een temperatuur-interval boven 100 °C ligt.

Het doel van de uitvinding is een lagedrukkwikdampontladingslamp te verschaffen met een amalgaam waarvan de plateau-druk ca. 3 * 10"^ torr bedraagt en waarvan het werkgebied boven 100 °C ligt.

15 Een lagedrukkwikdampontladingslamp, zoals in de aanhef genoemd, is daartoe volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat in de amalgaamvormende legering de verhouding van de atomen indium tot de atomen tin is gelegen tussen 3:1 en 8:1, waarbij de verhouding van de som van de atomen indium en tin tot de atomen zink is gelegen tussen 20 95:5 en 99:1 en waarbij de verhouding van de som van de atomen indium, tin en zink tot de atomen kwik is gelegen tussen 95:5 en 99:1.

Proeven met een amalgaam in een ontladingsvat, welk amalgaam indium, tin en zink in de genoemde verhoudingen volgens de uitvinding bevat, hebben aangetoond, dat de kwikdampdruk op een waarde 25 van ca. 3 * 10 J torr wordt gestabiliseerd m een relatief breed temperatuur-interval gelegen boven 100 °C. Gebleken is dat indien per atoom tin minder dan drie atomen indium aanwezig zijn, de kwikdampdruk zich weliswaar nabij de juiste waarde stabiliseert, doch dat het werkgebied van het amalgaam, met name in de genoemde lampen, bij een te 30 lage temperatuur is gelegen. Het temperatuur-interval van het werkgebied ligt dan namelijk gedeeltelijk beneden 100 °C. Indien echter per atoom tin meer dan acht atomen indium aanwezig zijn, is de plateau-druk van

_ O

het amalgaam te hoog, d.w.z. hoger dan ca. 4 * 10 torr. Door de aanwezigheid van zink in het amalgaam wordt een extra plateau-druk-35 verlaging in het werkgebied van het genoemde amalgaam bewerkstelligd.

Als minder dan 1 at.% zink aanwezig is, is het effect van deze extra plateau-druk-verlaging te gering, zodat de plateau-druk wederom te hoog 8702123 PHN 12.253 3 is. Bij een zinkgehalte hoger dan 5 at.% is gebleken, dat zich gemakkelijk een zink-rijke fase afscheidt, hetgeen nadelig is voor de kwikdampdruk-regelende werking van het amalgaam, Verder is tussen 1 en 5 at.% kwik aanwezig in het amalgaam. Is het kwik-gehalte lager dan 1 5 at.%, dan heeft de kwikdampdruk-curve een onregelmatig verloop. De kwikdampdruk is dan onvoldoende stabiel. Bij een kwik-gehalte hoger dan 5 at.% is gebleken, dat het werkgebied wederom in een te laag temperatuur-interval is gelegen.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een 10 lagedrukkwikdampontladingslamp volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat de verhouding van de som van de atomen indium, tin en zink tot de atomen kwik is gelegen tussen 97,5:2,5 en 98,5:1,5.

Indien het amalgaam ongeveer 2 at.% kwik bevat, treedt

O

een zeer vlak plateau, met een plateau-druk van ca. 3 * 10 torr, op 15 in een temperatuur-interval dat volledig boven 100 °C ligt.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van een lagedrukkwikdampontladingslamp volgens de uitvinding is de verhouding van de atomen indium tot de atomen tin gelegen tussen 4,5:1 en 5,5:1.

Indien ongeveer vijf keer zo veel indium als tin in het 20 amalgaam aanwezig is, bedraagt de plateau-druk ca. 3 * 10“3 torr, terwijl het werkgebied van het amalgaam zich uitstrekt over een relatief breed temperatuur-interval van 105 °C tot 130 °C. Dit is met name voordelig bij toepassing in electrodeloze lagedrukkwikdampontladings-lampen.

25 Gunstige resultaten werden verkregen met een lagedrukkwikdampontladingslamp volgens de uitvinding waarbij de verhouding In:Sn:Zn in de amalgaamvormende legering is gelegen nabij 82,5:16:1,5. Deze samenstelling is een eutecticum.

Een amalgaam volgens de uitvinding is vanwege de ligging 30 van de plateau-druk en het temperatuur-interval van het werkgebied in het bijzonder geschikt voor toepassing in een bolvormige electrodeloze lagedrukkwikdampontladingslamp (bijvoorbeeld met een diameter van ca.

110 mm). Een dergelijke lamp is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4,622,495. Verder is een dergelijk amalgaam geschikt voor 35 toepassing in een hoog belaste lagedrukkwikdampontladingslamp (bijvoorbeeld een compacte fluorescentielamp) of een gestrekte buisvormige lamp, zoals die bijvoorbeeld in bestralingsapparatuur wordt S70212 3 9 PHN 12.253 4 toegepast.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van een tekening. In de tekening toont fig. 1 een bolvormige electrodeloze 5 lagedrukkwikdampontladingslamp, voorzien van een indium, tin en zink bevattend amalgaam, volgens de uitvinding en fig. 2 de kwikdampdruk pHg in torr als functie van de temperatuur T in °C in een ontladingsvat, voorzien van een amalgaam volgens de uitvinding (curve A), en in een ontladingsvat met zuiver kwik 10 (curve B).

De lamp volgens fig. 1 bevat een gasdicht afgesloten glazen lampvat 1, dat tijdens het bedrijf van de lamp is gevuld met een hoeveelheid kwik en een edelgas, zoals krypton. Op de binnenwand van het lampvat bevindt zich voorts een laag 2 van luminescerend materiaal, met 15 behulp waarvan de in het lampvat opgewekte UV-straling wordt omgezet in zichtbaar licht. In een buisvormige instulping 3 in de wand van het lampvat bevindt zich een staafvormige kern 4 van magnetisch materiaal. Door een electrische voedingseenheid 5, die zich bevindt in een deels konusvormig verlopend van een huls 10 voorzien huis 6, wordt met behulp 20 van een met de voedingseenheid verbonden (niet zichtbaar in de tekening) rondom de kern gewikkelde spoel 7 tijdens het bedrijf van de lamp een hoogfrequent magnetisch veld in die kern geïnduceerd. Hierbij wordt in het lampvat een electrische ontlading opgewekt.

In het lampvat is in de getoonde uitvoeringsvorm een 25 amalgaam aanwezig ter regeling van de kwikdampdruk tijdens het bedrijf van de lamp. Dit amalgaam is aangegeven met 8 en bevindt zich in een uitsparing 9 op een relatief koele plaats in de binnenwand. Het amalgaam 8 bestaat uit een legering van indium, tin, zink en kwik volgens de uitvinding.

30 In fig. 2 geeft curve A de kwikdampdruk pHg (in torr) als functie van de temperatuur T in °C, indien in een ontladingsvat gebruik wordt gemaakt van een amalgaamvormende legering, waarvan de atomaire verhouding van de elementen In:Sn:Zn gelijk is aan 82,5:16:1,5. Aan deze legering is een bepaalde hoeveelheid kwik toegevoegd, zodat het 35 amalgaam 2 at.% kwik bevat. Een eigenschap van een dergelijk eutectisch mengsel is, dat de samenstelling van de vloeibare fase als functie van de temperatuur .verandert, üit fig. 2 blijkt, dat het temperatuur- 87 0 21 23 PHN 12.253 5 * interval van het werkgebied van het analgaam (het plateau) is gelegen tussen 105 °C en 130 °C. In dit temperatuur-interval blijft de kwikdanpdruk ongeveer constant. De plateau-druk bedraagt 3 * 10"^ torr, aangegeven door de stippellijn. Beneden 105 °C bevindt het 5 aaalgaam zich in een vaste fase. Ter vergelijking is in fig. 2 curve B opgenonen. Deze curve geeft de kwikdampdruk van zuiver kwik in een ontladingsvat als functie van de teaperatuur weer.

8702123

Claims

1. Lagedrukkwikdampontladingslamp, voorzien van een gasdicht afgesloten ontladingsvat, waarin tijdens het bedrijf van de lamp een ontlading aanwezig is, in welk ontladingsvat zich een kleine hoeveelheid van een indium, tin en zink bevattende legering bevindt, die met kwik 5 een amalgaam vormt, met het kenmerk, dat in de amalgaamvormende legering de verhouding van de atomen indium tot de atomen tin is gelegen tussen 3:1 en 8:1, waarbij de verhouding van de som van de atomen indium en tin tot de atomen zink is gelegen tussen 95:5 en 99:1 en waarbij de verhouding van de som van de atomen indium, tin en zink tot de atomen 10 kwik is gelegen tussen 95:5 en 99:1.

2. Lagedrukkwikdampontladingslamp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verhouding van de som van de atomen indium, tin en zink tot de atomen kwik is gelegen tussen 97,5:2,5 en 98,5:1,5.

3. Lagedrukkwikdampontladingslamp volgens conclusie 1 of 2, 15 met het kenmerk, dat de verhouding van de atomen indium tot de atomen tin is gelegen tussen 4,5:1 en 5,5:1.

4. Lagedrukkwikdampontladingslamp volgens een dér voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de verhouding In:Sn:Zn in de amalgaamvormende legering is gelegen nabij 82,5:16:1,5. 20

5. Lagedrukkwikdampontladingslamp volgens een der conclusies 1 t/m 4, welke lamp is voorzien van een bolvormig ontladingsvat. 8702123