-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft ein quecksilberhaltiges Element für
eine Entladungslampe sowie ein Trägerteil für
ein quecksilberhaltiges Material zur Anbringung in einer Entladungslampe
und eine Entladungslampe mit einem derartigen Trägerteil.
-
Stand der Technik
-
Das
Einbringen von Quecksilber in Entladungslampen, insbesondere in
Niederdruckentladungslampen, ist bekannt. Das Quecksilbermaterial dient
als Hg-Quelle im Betrieb der Entladungslampe, um UV(Ultraviolett)-Strahlung
zu emittieren und dadurch die Leuchtstoffschicht bzw. deren Atome
zur Lichtemission anzuregen.
-
Aus
der
WO 98/14983 ist
eine Niederdruckentladungslampe bekannt, bei der ein Trägerelement,
welches plattenartig ausgebildet ist, in einem Entladungsgefäß der
Lampe angeordnet ist und beispielsweise an einem Elektrodengestell
befestigt ist.
-
Als
quecksilberhaltige Elemente in derartigen Entladungslampen sind
beispielsweise Amalgampillen oder Pillen aus porösem Eisenmaterial,
in welches Quecksilber eingebracht ist, bekannt.
-
Für
eine gewünschte und ordnungsgemäße Funktionsweise
einer Entladungslampe ist es wesentlich, dass das Quecksilber in
einer genau spezifizierten Menge vorhanden ist. Gerade bei relativ
kleinen Mengen von Quecksilber ist dies jedoch problematisch und
auch nicht exakt ausreichend genau und reproduzierbar. Darüber
hinaus wird während des weiteren Verarbeitungsprozesses
durch beispielsweise mechanische oder thermische Einflüsse Quecksilber
freigesetzt, wodurch die erforderliche Quecksilbermenge reduziert
wird und somit auch die Funktionalität im nachfolgenden
Betrieb der Entladungslampe beeinträchtigt ist.
-
Darstellung der Erfindung
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein quecksilberhaltiges Element
für eine Entladungslampe zu schaffen, bei welchem die erforderliche Quecksilbermenge über
den gesamten Herstellungsprozess im Wesentlichen beibehalten werden
kann. Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trägerteil
mit einem derartigen quecksilberhaltigen Element sowie eine Entladungslampe
mit einem entsprechenden quecksilberhaltigen Element zu schaffen,
bei deren Herstellungsprozess die Quecksilbermenge des Elements
im Wesentlichen unverändert bleibt.
-
Diese
Aufgaben werden durch ein quecksilberhaltiges Element, welches die
Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, sowie durch ein Trägerteil
welches die Merkmale nach Anspruch 11 aufweist, und eine Entladungslampe,
welche die Merkmale nach Anspruch 14 aufweist, gelöst.
-
Ein
erfindungsgemäßes quecksilberhaltiges Element
für eine Entladungslampe umfasst einen Kern, welcher Quecksil ber
aufweist. Darüber hinaus umfasst das quecksilberhaltige
Element eine Beschichtung, welche den Kern zumindest bereichsweise
umgibt. Durch diese Ausgestaltung kann quasi eine Schutzschicht
für den Kern und somit auch das Quecksilbermaterial gebildet
werden, wodurch die dort enthaltene Menge von Quecksilber auch während
des Herstellungs- und Weiterverarbeitungsprozesses im Wesentlichen
unverändert bleibt. Auch bei thermischen oder mechanischen
Einflüssen während des Verarbeitungsprozesses
wird durch diese Beschichtung verhindert, dass Quecksilbermaterial
aus dem Kern abgetragen wird.
-
Vorzugsweise
ist der Kern vollständig von der Beschichtung umgeben.
Dies ermöglicht eine spezifische Ausführung, so
dass das quecksilberhaltige Elemente dann für sich betrachtet
zunächst ummantelt wird und dann weiterverarbeitet wird,
beispielsweise auf einem Trägerteil angebracht wird.
-
Es
kann jedoch ebenso vorgesehen sein, dass der Kern nur teilweise
an seiner Oberfläche beschichtet ist. Gerade dann, wenn
eine Ausführung vorgesehen ist, bei der das quecksilberhaltige
Element, insbesondere der Kern, zunächst an oder in einem
Trägerteil angebracht wird, wird dann nur noch die freiliegende
Oberfläche des Kerns mit einer entsprechenden Beschichtung
versehen.
-
Grundsätzlich
wird somit auch bei allen unterschiedlichen Ausführungen
und auch unterschiedlichen Vorgehensweisen in der Fertigung und
Verarbeitung des quecksilberhaltigen Elements erreicht, dass die
erforderliche und bereitgestellte Menge an Quecksilber während
der weiteren Verarbeitung nicht in unerwünschter Weise
verändert wird.
-
Insbesondere
ist die Beschichtung eine unmittelbar auf den Kern aufgebrachte
Schicht. Bei einer derartigen Ausführung ist somit lediglich
eine einzige Schicht vorgesehen, welche zur Reduzierung der im Kern
enthaltenen Quecksilbermenge funktionell dient.
-
Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Beschichtung ein Mehrschichtsystem
ist. In diesem Zusammenhang kann abhängig von dem weiteren
Fertigungsverfahren eine situationsabhängig dann optimale
Ausgestaltung der Beschichtung ermöglicht werden.
-
Vorzugsweise
ist die Beschichtung bis zu einer Temperatur von mindestens 370°C,
insbesondere bis mindestens 400°C, temperaturbeständig.
Dadurch kann ermöglicht werden, dass bei Fertigungsschritten,
bei denen derartig hohe Temperaturen auftreten können,
die Beschichtung nicht unerwünschter Weise wieder abgetragen
wird und wiederum eine Reduzierung des Quecksilbermaterials eintreten kann,
sondern, dass gerade dies durch diese Temperaturbeständigkeit
verhindert wird.
-
Vorzugsweise
weist die Beschichtung eine Schicht aus Wasserglas auf. Eine derartige
spezifizierte Materialschicht ermöglicht besonders vorteilhaft
die einfache Ummantelung des Kerns und gewährleistet darüber
hinaus die für das weitere Fertigungsverfahren oder den
weiteren Einsatzbereich des quecksilberhaltigen Elements erforderliche Funktionalität.
Dies insbesondere im Hinblick auf die Temperaturbeständigkeit
einerseits und auf die dann dennoch vorhandene und erforderliche
Auflösung andererseits, wenn das quecksilberhaltige Element in
einer Entladungs lampe angeordnet ist und im Betrieb der Entladungslampe
das Quecksilber entsprechend freigesetzt werden soll.
-
Es
kann auch vorgesehen sein, dass die Beschichtung eine Schicht aus
Keramikklebstoff aufweist. Auch hier kann eine entsprechende Funktionalität
erreicht werden.
-
Auch
hier kann vorgesehen sein, dass der Kern vollständig mit
dem Keramikkleber ummantelt ist oder nur teilweise darauf angebracht
ist.
-
Vorzugsweise
ist auf einem ersten Teilbereich der Oberfläche des Kerns
eine Schicht aus Metall als Beschichtung aufgebracht und auf einem
weiteren Teilbereich der Oberfläche des Kerns eine Schicht
aus einem anderen Material als Beschichtung vorgesehen.
-
Es
kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass der Kern des quecksilberhaltigen
Elements beispielsweise in eine Halterung eines Trägerteils
eingebettet ist, wobei die Halterung aus Metall ausgebildet ist.
Der Kern liegt somit mit seiner Oberfläche teilweise an
dem Metallmaterial der Halterung des Trägerteils an. Die
noch anderweitig freiliegende Oberfläche des Kerns ist
dann vorzugsweise durch eine Beschichtung aus Wasserglas und/oder
Keramikklebstoff beschichtet.
-
Vorzugsweise
kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung eine Dicke zwischen
0,1 mm und 1 mm aufweist. Diese Schichtdicke ist lediglich beispielhaft
und es kann in speziellen Fällen auch vorgesehen sein,
dass geringere oder größere Schichtdicken ausgebildet
sind.
-
Vorzugsweise
weist der Kern eine Quecksilbermenge kleiner oder gleich 2 mg auf.
Gerade bei derartig geringen Mengen von Quecksilber in derartigen
Elementen ist es besonders wichtig, dass kein unerwünschter
Mengenabtrag beim weiteren Bearbeitungsprozess zur Herstellung eines
Trägerteils und/oder einer Entladungslampe, in der das
quecksilberhaltige Elemente eingebaut werden soll, auftritt. Daher
ist es gerade bei derartig geringen Mengen vorteilhaft eine derartige
Beschichtung aufzubringen um einen Mengenabtrag verhindern zu können.
-
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Trägerteil für
ein Hg-haltiges Material zur Anbringung in einer Entladungslampe,
welches ein erfindungsgemäßes quecksilberhaltiges
Element oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon aufweist.
-
Das
quecksilberhaltige Element ist vorzugsweise an einer plattenartigen
Halterung eines Trägerteils angeordnet. Es kann vorgesehen
sein, dass das Trägerteil lediglich diese plattenartige
Halterung umfasst und darüber hinaus auch weitere Komponenten aufweist.
-
Das
plattenartige Teil bzw. die plattenartige Halterung des Trägerteils
kann zumindest eine Vertiefung aufweisen, in welcher das quecksilberhaltige Element
zumindest bereichsweise eingebracht ist.
-
Vorzugsweise
ist dann die noch freiliegende Oberfläche des quecksilberhaltigen
Elements bei einem Einbringen in eine derartigen Vertiefung der
Halterung von der Beschichtung bedeckt.
-
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Entladungslampe mit
einem Entladungsgefäß und zumindest einer darin
angeordneten Elektrode, sowie einem erfindungsgemä ßen
Trägerteil oder einer vorteilhaften Ausgestaltung davon,
welches sich zumindest teilweise im Entladungsgefäß erstreckt. Bei
einer derartigen Entladungslampe kann somit die präzise
definiert gewünschte Quecksilbermenge eingebracht werden,
welche auch beim Herstellungsprozess der Entladungslampe nicht verändert
wird. Gerade hier kann somit verhindert werden, dass bei der Herstellung
der Entladungslampe eine Reduzierung der Quecksilbermenge durch
mechanische oder thermische Einflüsse erfolgt.
-
Die
Beschichtung des Kerns des quecksilberhaltigen Elements ist gerade
dann vorteilhaft, da sie einerseits verhindert, dass eine Reduzierung
der Quecksilbermenge während des Fertigungsprozesses auftritt,
andererseits jedoch so ausgebildet ist, dass sie im späteren
Betrieb der Entladungslampe die Funktionsweise nicht negativ beeinflusst.
-
Vorzugsweise
ist das Trägerteil an einem Elektrodengestell, insbesondere
einer Stromzuführung oder einer Mittelstütze,
angeordnet, oder ist ein die Elektrode umgebender und dem Elektrodengestell
zugeordneter Hohlkörper.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgen anhand schematischer Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Entladungslampe;
-
2 eine
Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen quecksilberhaltigen Elements;
-
3 eine
Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Trägerteils;
-
4 eine
Draufsicht auf das Trägerteil gemäß 3;
-
5 eine
Schnittdarstellung durch ein zweites Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Trägerteils;
-
6 eine
Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Trägerteils;
-
7 eine
Seitenansicht des Trägerteils gemäß 6;
und
-
8 eine
schematische Darstellung eines Endlosbandes mit einer Mehrzahl von
quecksilberhaltigen Elementen.
-
Bevorzugte Ausführung
der Erfindung
-
In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist
in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausschnitt einer als
Quecksilberdampf-Niederdruckentladungslampe ausgebildeten Entladungslampe 1 gezeigt.
Die Entladungslampe 1 umfasst ein rohrförmiges
Entladungsgefäß 2, welches stabförmig,
U-förmig oder auch mehrfach gebogen sein kann. Die Enden
des Entladungsgefäßes 2 sind gasdicht
verschlossen. Ein Elektrodengestell 3 der Entladungslampe 1 erstreckt
sich von einem Ende 4 der Entladungslampe 1 in
den im Inneren des Entladungsgefäßes 2 ausgebildeten
Entladungsraum 5. Das Elektrodengestell 3 umfasst
einen Glastellerfuß 6, dessen erweiteter Rand 7 mit
dem Ende 4 des Entladungsgefäßes 2 gasdicht
verschmolzen ist.
-
Des
Weiteren weist das Elektrodengestell 3 zwei separate Stromzuführungen 8 und 9 auf,
welche neben ihrer elektrischen Funktionalität der Stromleitung
auch zur Halterung einer als Lampenwendel ausgebildeten Elektrode 10 vorgesehen
sind. In dem Entladungsraum 5 der Entladungslampe 1 ist
des Weiteren ein Trägerteil 11 angeordnet. Das
Trägerteil 11 ist in der gezeigten Ausführung
gemäß 1 an der Stromzuführung 8 befestigt.
Das Trägerteil 11 ist in 1 schematisch
dargestellt. An dem Trägerteil 11 ist zumindest
ein quecksilberhaltiges Element 12 ausgebildet, in welchem
Hg-haltiges Material angeordnet ist.
-
Das
Trägerteil 11 kann auch eine Mehrzahl derartiger
quecksilberhaltiger Elemente 12 aufweisen, welche geometrisch
gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein können.
Das Trägerteil 11 ist als Metallband konzipiert
und in erster Näherung plattenartig ausgebildet.
-
Neben
der in 1 gezeigten Anbringung des Trägerteils 11 an
der Stromzuführung 8 kann auch vorgesehen sein,
dass das Trägerteil 11 an der Stromzuführung 9 befestigt
ist.
-
Ebenso
kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine in 1 nicht
dargestellte Kappe für die Elektrode 10 vorgesehen
ist, wobei diese Kappe als rohrartiger Hohlkörper konzipiert
ist, welcher die Elektrode 10 umgibt. Vorzugs weise weist
die in 1 nicht gezeigte und horizontal verlaufende Längsachse
der Elektrode 10 und die Längsachse einer derartigen
Kappe die gleiche Orientierung auf. Insbesondere ist eine koaxiale
Anordnung vorgesehen.
-
Bei
einer derartigen Ausgestaltung kann das Trägerteil 11 zugleich
diese Kappe darstellen. Die Kappe ist insbesondere mit einer stabförmigen
Mittelstütze (nicht dargestellt) positionsgenau angeordnet, wobei
diese Mittelstütze als zusätzliche Komponente zu
den Stromzuführungen 8 und 9 dem Elektrodengestell 3 zugeordnet
ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Trägerteil 11 an
dieser genannten Mittelstütze, an der die Kappe angeordnet
ist, befestigt ist.
-
Das
quecksilberhaltige Element 12 kann in das Trägerteil 11 eingebettet
sein oder auf einer Oberseite befestigt sein.
-
In 2 ist
in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel
eines quecksilberhaltigen Elements 12 gezeigt. In diesem
Beispiel weist dieses quecksilberhaltige Element 12 eine
Kugelform auf. Es kann jedoch auch jede andere eckenfreie Geometrie
vorgesehen sein. Ebenso kann jedoch auch eine eckige Geometrie,
beispielsweise ein Würfel, ein Rechteck, ein Kegelstumpf
etc. vorgesehen sein.
-
Das
quecksilberhaltige Element 12 weist einen Kern 13 auf,
welcher ebenfalls eine kugelförmige Geometrie in der beispielhaften
Ausführung aufweist. Der Kern 13 weist das Quecksilber
auf, wobei im Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, dass
die Quecksilbermenge im Kern 13 kleiner 2 mg ist.
-
Darüber
hinaus umfasst das quecksilberhaltige Element 12 eine Beschichtung 14.
Die Beschichtung 14 ist in der gezeigten Ausführung
unmittelbar an der Oberfläche 15 des Kerns 13 angeordnet.
Diese Beschichtung 14 kann ein Mehrschichtsystem sein oder
jedoch auch lediglich nur eine Schicht umfassen.
-
In 2 ist
ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Beschichtung 14 lediglich
eine Schicht aufweist, welche aus Wasserglas oder einem Keramikklebstoff
ausgebildet ist. Die Beschichtung 14 umgibt den Kern 13 vollständig,
so dass sie quasi als vollständige Ummantelung des Kerns 13 ausgebildet ist.
Die Beschichtung 14 weist eine Dicke d auf, welche zwischen
0,1 mm und 1 mm betragen kann.
-
In 3 ist
in einer schematischen Schnittdarstellung ein Trägerteil 11 gezeigt,
welches an einer Mittelstütze 16 befestigt, insbesondere
angeschweißt, ist. Das Trägerteil 11 ist
in dieser Ausgestaltung eine plattenartige Halterung, welche eine Vertiefung 17 aufweist.
Das Trägerteil 11 ist aus Metall ausgebildet und
in der Vertiefung 17 ist das quecksilberhaltige Element 12 eingebettet.
Bei dieser Ausführung ist der Kern 13 in die Vertiefung 17 eingepresst,
so dass er unmittelbar an den Innenwänden der Vertiefung 17 anliegt.
Ein Teilbereich der Oberfläche des Kerns 13 ist
somit durch eine Metallschicht, welche durch die Innenwände
der Vertiefung 17 gebildet wird, umgeben bzw. ummantelt.
Die nach oben offene Vertiefung 17 und somit auch der nach
oben freiliegende Teilbereich der Oberfläche des Kerns 13 ist
durch die Beschichtung 14 bedeckt. Bei dieser Ausführung
ist das quecksilberhaltige Element 12 somit so konzipiert, dass
die Beschichtung 14 lediglich auf einem Teilbereich der
Oberfläche des Kerns 13 ausgebildet ist, wobei
auf dem weiteren restlichen Teilbereich die metallische Innenseite
der Vertiefung 17 anliegt.
-
In 4 ist
eine schematische Draufsicht auf die Ausführung gemäß 3 gezeigt.
-
Vorzugsweise
ist der Kern 13 ein quecksilberhaltiger Presskörper.
-
Die
Beschichtung 14 ist bis zu einer Temperatur von etwa 400°C
temperaturbeständig ausgebildet. Darüber hinaus
ermöglicht sie den Schutz der in dem Kern 13 eingebrachten
Quecksilbermenge während des Verarbeitungsprozesses, so
dass diese Quecksilbermenge auch durch mechanische oder thermische
Einflüsse bei der Fertigung der Entladungslampe 1 im
Wesentlichen nicht verändert wird. Darüber hinaus
ist die Beschichtung 14 jedoch auch so ausgebildet, dass
sie im Betrieb der Entladungslampe 1 bei den dann entsprechenden
Temperaturen aufschmilzt und die Verflüssigung bzw. Freisetzung des
in dem Kern 13 enthaltenen Quecksilbers gewährleistet.
Der Betrieb der Entladungslampe 1 wird somit durch die
Ummantelung bzw. Beschichtung 14 nicht negativ beeinflusst.
-
Die
Aufbringung der Beschichtung 14 auf den Kern 13 kann
beispielsweise unmittelbar nach der Herstellung des Kerns 13 erfolgen,
indem dieser Kern 13 beispielsweise in Wasserglas getaucht
wird oder anderweitig mit Wasserglas ummantelt wird. Anschließend
wird dann die Beschichtung 14 getrocknet, so dass auch
der mechanisch stabile Zustand gewährleistet ist.
-
Diese
Beschichtung wird dann im Betrieb der fertigen Entladungslampe 1 durch
Erhitzen aufgeschmolzen und das Quecksilber tritt in Dampfform aus.
-
Das
in 3 und 4 erläuterte Ausführungsbeispiel
kann auch derart konzipiert sein, dass die Mittelstütze 16 eine
der Stromzuführungen 8 oder 9 ist.
-
In 5 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägerteils 11 in
einer Schnittdarstellung gezeigt, welches bei diesem Beispiel dachartig
gewinkelt ausgebildet ist. Das Trägerteil 11 ist
wiederum an einer Mittelstütze 16 angeschweißt.
Auch hier kann diese Mittelstütze 16 entsprechend
die Stromzuführung 8 oder 9 sein.
-
An
einer Unterseite 18 des Trägerteils 11 ist das
quecksilberhaltige Element 12 angeordnet. Bei dieser Ausführung
ist das quecksilberhaltige Element 12 eckig ausgebildet
und so konzipiert, dass der Kern 13 vollständig
von der Beschichtung 14 umgeben ist.
-
In 6 ist
eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Trägerteils 11 gezeigt, welches bei dieser Realisierung
an einen die Elektrode 10 umgebenden und dem Elektrodengestell 3 zugeordneten
Hohlkörper 19 zugeordnet ist. Das Trägerteil 11 ist
an einer Außenseite dieses Hohlkörpers 19 angebracht,
insbesondere angeschweißt. Auch bei dieser Ausführung
ist das quecksilberhaltige Element 12 so konzipiert, dass
der Kern 13 vollständig von der Beschichtung 14 ummantelt
ist.
-
In 7 ist
eine Seitenansicht der Darstellung in 6 gezeigt.
Das quecksilberhaltige Element 12 weist bei dieser Ausgestaltung
eine zylinderförmige Geometrie auf, wobei dies lediglich
eine beispielhafte Ausgestaltung ist und auch hier jede andere Geometrie
ausgebildet sein kann.
-
Beispielhaft
sind hier zwei der vier Schweißpunkte mit den Bezugszeichen 20 und 21 näher
gekennzeichnet.
-
In 8 ist
in einer schematischen Draufsicht ein Band gezeigt, welches eine
Mehrzahl von Trägerteilen 11 mit jeweils zumindest
einem quecksilberhaltigen Element 12 aufweist. Die Ausgestaltung zeigt
eine Möglichkeit zur Endlosherstellung von Trägerteilen 11,
wobei zwischen den Trägerteilen 11 Schnittkanten 22 zur
Separierung der einzelnen Komponenten vorgesehen sind. Das quecksilberhaltige
Element 12 ist wiederum als Teilkörper mit einer entsprechenden
Umhüllung konzipiert, welches in das aus Blech ausgebildete
Trägerteil 11 eingedrückt ist.
-
Bevorzugt
ist hier vorgesehen, dass sich die Beschichtung 14 über
alle Kerne 13 der quecksilberhaltigen Elemente 12 und
somit auch über alle Trägerteile 11 erstreckt
und somit quasi als durchgängiger Streifen ausgebildet
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-