Entladungslampe mit Entladungsgefäß und Quecksilberfüllung

Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampe, ins ^¬ besondere eine Niederdruckentladungslampe, mit einem Entla ^¬ dungsgefäß und einer Quecksilberfüllung darin, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Entladungslampe sowie deren Verwendung .

Stand der Technik Bei Niederdruckentladungslampen, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, wird eine Füllung aus einem Grund ^¬ gas, beispielsweise einem Edelgas oder einem Edelgasgemisch, und einer kleinen Menge Quecksilber in einem Entladungsgefäß aus Glas vorgesehen. Das unter Betriebsbedingungen in der Dampfphase vorliegende Quecksilber wird dann über typischerweise an gegenüberliegenden Seiten des Entladungsgefäßes eingebrachte Elektroden ionisiert, sodass die Lichterzeugung in einem Niederdruckplasma erfolgt. Das vorrangig im Ultravio ^¬ letten bei 254 und 185 nm abgestrahlte Licht wird dann in der Regel durch einen innenseitig an dem Entladungsgefäß vorgese ^¬ henen Leuchtstoff in sichtbares Licht umgewandelt oder auch direkt genutzt.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Entladungslampe mit Entladungsgefäß und Quecksilberfüllung darin anzugeben. Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe eine Entladungslampe mit - einer außenseitig einer Wand des Entladungsgefäßes vorgese ^¬ henen, als im Bruchfall Entladungsgefäßwandbruchstücke zu ^¬ sammenhaltende Splitterschutzschicht ausgelegten äußeren Schutzschicht, und - einem innenseitig der äußeren Schutzschicht vorgesehenen, im Bruchfall Quecksilber aufnehmenden Kontaminationsschutzmaterial .

Eine solche Entladungslampe weist also ein Entladungsgefäß auf, in welchem eine Quecksilberfüllung vorgesehen ist, und eine Splitterschutzschicht zum Zusammenhalten von Entladungs ^¬ gefäßwandbruchstücken im Bruchfall, wobei die Splitterschutzschicht außenseitig einer Wand des Entladungsgefäßes vorgese ^¬ hen ist. Ferner weist sie ein Kontaminationsschutzmaterial zum Binden von Quecksilber im Bruchfall auf, welches innenseitig der Splitterschutzschicht vorgesehen ist.

Wirkt also beispielsweise ein mechanischer Schlag auf die Entladungslampe, infolgedessen das Entladungsgefäß bricht, reduziert oder verhindert die Splitterschutzschicht eine freie Splitterbildung, verringert also die Zahl lose vorlie ^¬ gender Entladungsgefäßwandbruchstücke. Dazu kann die Split ^¬ terschutzschicht, die dabei auch durch Splitter perforiert werden kann, beispielsweise zumindest bereichsweise an die Entladungsgefäßwand grenzen und dann an der Splitterschutz- schicht haftende Bruchstücke beieinander halten oder etwa auch im Falle einer nicht an das Entladungsgefäß grenzenden bzw. nicht an diesem haftenden Splitterschutzschicht die Bruchstücke in einem Volumen beisammen halten.

Das innenseitig der Splitterschutzschicht und außenseitig der Entladungsgefäßwand vorgesehene Kontaminationsschutzmaterial kann beispielsweise als großflächig vorliegende Schicht das Quecksilber generell aufnehmen, also unabhängig von einer spezifischen Bruchgeometrie, oder auch als punktuell vorgese ^¬ henes Material Quecksilber dann aufnehmen, wenn es zu einer Beschädigung des entsprechenden Bereichs kommt. Insbesonders wenn dann die Splitterschutzschicht beispielsweise durch Kan ^¬ tenbildung besonders gefährdet wird, ist die Lampe so zusätz ^¬ lich abgesichert (auch großflächig vorgesehenes Kontaminati- onsschutzmaterial kann natürlich diese Funktion erfüllen) . Eine bei dem Entladungsgefäßbruch unbeschädigte Splitterschutzschicht kann zudem ein Volumen für die Wechselwirkung des Quecksilbers mit dem Kontaminationsschutzmaterial abgren ^¬ zen, was dessen Einsatz besonders effektiv macht. In dem erfindungsgemäßen Schichtsystem kann also vorteilhafterweise einerseits das Kontaminationsschutzmaterial als zu ^¬ sätzliche Sicherung dienen, etwa wenn die Splitterschutzschicht beschädigt wird und Quecksilber austreten könnte; die Kontaminationsschutzschicht sichert also zusätzlich zu einer Versiegelung durch die Splitterschutzschicht ab. Andererseits kann im Falle einer nicht beschädigten Splitterschutzschicht diese das Quecksilber auch auf einem begrenzten Raum zusammenhalten, was schon für sich die Sicherheit erhöht und ferner eine effektive Bindung des Quecksilbers durch das Konta- minationsschutzmaterial fördern kann.

Das Kontaminationsschutzmaterial kann dabei so dosiert wer ^¬ den, dass die in der Entladungslampe enthaltene Quecksilber ^¬ menge durch das Kontaminationsschutzmaterial vollständig ge ^¬ bunden wird.

Wird das Entladungsgefäß beispielsweise in einem zusätzlichen transluzenten Gefäß vorgesehen, etwa aus gestalterischen Gründen in einem Hüllkolben in Form einer konventionellen Glühbirne, kann die Splitterschutzschicht auch außenseitig einer Wand des zusätzlichen Gefäßes vorgesehen werden (und damit auch außenseitig der Entladungsgefäßwand) ; das Kontami- nationsschutzmaterial kann dann beispielsweise zwischen den beiden Gefäßen oder zwischen der Splitterschutzschicht und dem zusätzlichen Gefäß angeordnet sein (und damit innerhalb der Splitterschutzschicht) .

Generell kann sich die außenseitig einer Entladungsgefäßwand vorgesehene Splitterschutzschicht auch auf andere Bestandtei ^¬ le der Entladungslampe erstrecken, also beispielsweise zumin ^¬ dest bereichsweise auch auf einem Lampensockel vorgesehen sein. Es kann dann entweder schon die Splitterschutzschicht an sich auf dem Sockel haften oder zur Verbesserung der Haftung beispielsweise auch ein zusätzlicher Haftvermittler vorgesehen werden, wodurch einem Ablösen der Splitterschutzschicht von dem Sockel und damit Austreten von Quecksilber bzw. Verlust von Kontaminationsschutzmaterial entgegengewirkt wird .

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Hierbei wird wie in der gesamten Offenbarung nicht im Einzelnen zwischen der Beschreibung der Entladungslampe und deren Herstellung bzw. Verwendung unterschieden; die Offenbarung ist implizit im Hinblick auf sämt ^¬ liche Kategorien zu verstehen.

Bei einer ersten Aus führungs form ist das Kontaminations- schutzmaterial zumindest teilweise auf einem Sockel der Ent ^¬ ladungslampe vorgesehen. Der Sockel kann beispielsweise end- seitig eines röhrenförmigen Entladungsgefäßes auf ein in das Entladungsgefäß eingeschmolzenes Elektrodengestell aufgesetzt sein und ermöglicht dann eine mechanische Fixierung der Lampe in einer Leuchte und eine Stromzufuhr über Kontaktstifte oder Schraubsockelkontakte .

Das Kontaminationsschutzmaterial kann beispielsweise sowohl auf dem Entladungsgefäß als auch auf dem dann zumindest in diesen Bereichen auch von der Splitterschutzschicht bedeckten Sockel vorgesehen sein oder auch allein auf dem (wiederum entsprechend von der Splitterschutzschicht bedeckten) Sockel und so dann etwa eine besonders stabile und unter herkömmli ^¬ chen Bedingungen nicht durch Splitter zerstörbare Splitterschutzschicht nur noch im Bereich des Sockels sichern, der durch die mechanische Einwirkung verformt werden kann. Ferner kann mit einem auf dem Sockel vorgesehenen Kontaminations- schutzmaterial auch einem Quecksilberaustritt vorgebeugt wer ^¬ den, wenn etwa das Elektrodengestell zerbricht und so eine Beschädigung des Entladungsgefäßes nahe einer für eine Poten ^¬ zialtrennung der Kontaktstifte vorgesehenen Isolierplatte auftritt, die für ein Ausdampfen von Sockelkitt typischerwei ^¬ se perforiert ausgeführt ist und deshalb einen Quecksilber ^¬ austritt selbst nicht unterbindet.

In weiterer Ausgestaltung ist eine Flächenausdehnung des Kon- taminationsschutzmaterials auf mindestens 25 %, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt mindestens 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 %, der Entladungsgefäßwandaußenfläche ausgedehnt; die beiden Flächen können einander auch entsprechen, und ferner kann die Flächenausdehnung des Kontaminationsschutzmaterials die Entladungsgefäß ^¬ wandaußenfläche übersteigen, wenn auch ein Sockel beschichtet ist . Das Kontaminationsschutzmaterial liegt also großflächig mit einer in zwei Dimensionen, also in der nicht zwingend ebenen Fläche, auf welche die Größenangaben bezogen sind, erheblich größeren Ausdehnung als in der dritten die Dicke betreffenden Dimension vor. Das Kontaminationsschutzmaterial ist also im Wesentlichen zweidimensional verteilt. Die flächige Ausdeh ^¬ nung wird dabei in Summe betrachtet, das Kontaminations ^¬ schutzmaterial kann also beispielsweise auch in Form vonein ^¬ ander getrennter Streifen insgesamt großflächig vorliegen. Durch die großflächig vorgesehene Kontaminationsschutzschicht kommt es im Bruchfall weitgehend unabhängig von der spezifi ^¬ schen Bruchgeometrie zu einem Kontakt zwischen Kontaminati ^¬ onsschutzmaterial und Quecksilber, welches dann gebunden werden kann.

In anderer Ausgestaltung ist die wiederum in Summe zu betrachtende Flächenausdehnung des Kontaminationsschutzmaterials auf höchstens 5 %, in dieser Reihenfolge zunehmend bevor ^¬ zugt höchstens (4,5), 4, (3,5), 3, (2,5), 2 %, der Entladungsgefäßwandaußenfläche beschränkt, sodass etwa einem

Quecksilberaustritt an einer besonders gefährdeten Stelle vorgebeugt wird. Andererseits kann in einem durch die Split ^¬ terschutzschicht begrenzten, vorzugsweise dicht begrenzten, Volumen auch eine kleine Fläche des Kontaminationsschutzmate ^¬ rials das Quecksilber aufnehmen, über einen längeren Zeitraum auch vollständig; durch die Kombination der beiden Schichten kann somit auch ein besonders sparsamer Einsatz von Kontaminationsschutzmaterial möglich sein.

Ferner ist diese Ausgestaltung beispielsweise auch für ein das Licht der Entladungslampe nicht oder nur teilweise trans- mittierendes Kontaminationsschutzmaterial geeignet, weil auf ^¬ grund der geringen Fläche das im Gesamten emittierte Licht dann kaum beeinträchtigt wird.

Das Kontaminationsschutzmaterial kann beispielsweise auch in Form einer Markierung aufgebracht sein und so zusätzlich Information tragen, etwa über den Lampentyp, die Serie und/oder die Farbtemperatur.

In weiterer Ausgestaltung ist eine Splitterschutzschicht aus einem Polymermaterial vorgesehen, etwa aus elastischem Sili- konkautschuk, Polyolefin, Polyester, Polycarbonat , vernetzten! Polyethylen (VPE) , Poly-Methylmethacrylat (PMMA) und/oder Po- ly- ( Tetrafluorethylen-Hexafluor-Propylen) (FEP) . Das Polymermaterial kann in Abhängigkeit von den Anforderungen gewählt werden, sodass etwa aus FEP eine besonders reißfeste und da ^¬ mit zum dichtenden Einschließen der Splitter geeignete

Schutzschicht gefasst werden kann.

Als Kontaminationsschutzmaterial ist dabei in weiterer Aus ^¬ gestaltung ein Amalgambildner und/oder ein Oxidationsmittel als Vorstufe eines Amalgambildners vorgesehen. Ein Amalgam ^¬ bildner ist ein mit Quecksilber in Legierung gehendes Metall, mit dem das Quecksilber dann ein einphasiges oder mehrphasi ^¬ ges System bildet.

Dabei ist/sind als Amalgambildner Zinn und/oder Kupfer und/oder Silber und/oder Gold und/oder Zink und/oder Indium bevorzugt, wobei weiter bevorzugt auch eine Goldverbindung und/oder eine Silberverbindung vorliegen kann/können. So kann beispielsweise Silbernitrat und/oder Silbercarbonat als Oxi ^¬ dationsmittel vorgesehen sein, also eine Vorstufe des dann mit dem Quecksilber in Legierung gehenden Silbers.

Als Kontaminationsschutzmaterial kann jedoch auch ein Oxida ^¬ tionsmittel vorgesehen werden, welches nach seiner Reduktion nicht einen Amalgambildner darstellt, sondern selbst mit dem Quecksilber eine Verbindung eingeht. Schwefel ist als Oxida- tionsmittel bevorzugt, welcher mit Quecksilber stabile Queck ^¬ silbersulfide bildet.

In weiterer Ausgestaltung liegt das Kontaminationsschutzmate ^¬ rial in Partikelform mit einer mittleren Partikelgröße von unter 50 μπι vor, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt von unter 40, 30, 20, 10, 5, 3, 2, 1 μπι. Durch die besonders bevorzugt im nanokristallinen Bereich liegende Partikelgröße kann beispielsweise einerseits die für die Wechselwirkung mit dem Quecksilber zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert werden und lassen sich andererseits etwa auch hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften verbesserte Kontaminationsschutzschichten herstellen. So können die Transmissionseigenschaften durch eine Verringerung der mittleren Partikelgröße verbessert werden, was beispielsweise auch ein großflächiges

Aufbringen des Kontaminationsschutzmaterials ermöglicht.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Entladungslampe, wobei in einem ersten Schritt das Kontaminationsschutzmaterial auf der Entladungs ^¬ lampe vorgesehen und die Splitterschutzschicht in einem zwei ^¬ ten Schritt aufgebracht wird. Hierdurch kann insbesondere auch das Aufbringen des Kontaminationsschutzmaterials er ^¬ leichtert werden, welches etwa im einfachsten Fall als Sus ^¬ pension aufgesprüht oder gestrichen werden kann; es ist keine aufwändige Einbettung des Kontaminationsschutzmaterials in eine Matrix erforderlich.

Das Kontaminationsschutzmaterial liegt dann als von der

Splitterschutzschicht getrennte Schicht vor, etwa als pulver- förmige Schicht zwischen dem Entladungsgefäß und der Split ^¬ terschutzschicht, kann also im Falle eines Entladungsgefäß ^¬ bruchs freigesetzt bzw. freigelegt werden und so besonders effektiv mit dem Quecksilber in Wechselwirkung treten.

Die Splitterschutzschicht kann beispielsweise in einem Extru- sionsverfahren hergestellt werden, welches etwa für Polycar- bonate oder FEP geeignet ist.

In weiterer Ausgestaltung wird das Kontaminationsschutzmate ^¬ rial in einem indirekten Druckverfahren aufgebracht, insbesondere in einem Tampondruckverfahren. Dabei nimmt ein Tampon ein Druckbild, etwa eine aufzubringende Typbezeichnung, von einer Druckform und passt sich dann beim Bedrucken aufgrund seiner elastischen Eigenschaften der Form der Entladungslampe an. Als Druckmaterial können beispielsweise Lacke mit suspen- sierten Partikeln, vorzugsweise suspensierten Nanopartikeln, vorgesehen werden.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer entsprechenden Entladungslampe zur Beleuchtung von Lebensmitteln, also etwa zur Beleuchtung in der Lebensmittelproduktion, und/oder die Beleuchtung in Betrieben, die mit der Lebensmittelproduktion in Verbindung stehen, also beispielsweise Verpackungsma ^¬ terial für Lebensmittel herstellen. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch die Verwendung entsprechenden Entladungslampe in einem erdbebensicheren bäude .

Kurze Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei ^¬ spielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und sich implizit auf alle Kategorien der Erfindung beziehen. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Entladungslampe mit einer auf dem Entladungsgefäß vorgesehenen Konta ^¬ minationsschutzschicht .

Fig. 2 illustriert den Schichtaufbau der Entladungslampe aus

Figur 1 in einem dazu senkrechten Schnitt.

Fig. 3 zeigt ein auf Entladungsgefäß und Sockel vorgesehenes

Kontaminationsschutzmaterial in Verbindung mit einer die Lampe vollständig umgebenden Splitterschutzschicht .

Fig. 4 veranschaulicht eine Entladungslampe mit einer aus ^¬ schließlich auf den Sockeln vorgesehenen Kontaminationsschicht .

Die als Leuchtstofflampe ausgebildete Niederdruckentladungs ^¬ lampe 1 ist aus einem hier geradlinig röhrenförmigen Entladungsgefäß 2 aufgebaut, in welches an zwei gegenüberliegenden Endseiten Elektrodengestelle 3 eingeschmolzen sind. Die Leuchtstofflampe 1 wird dann über ebenfalls endseitig vorge ^¬ sehene Sockel 4 in einer Leuchte gehalten, und die Elektro ^¬ dengestelle 3 sind über aus den Sockeln 4 heraustretende Kon ^¬ taktstifte 5 elektrisch kontaktiert. In dem mitunter von der Innenwandfläche 2a des Entladungsge ^¬ fäßes 2 begrenzten Volumen 6 ist eine Füllung aus Edelgasen und ca. 2 mg Quecksilber vorgesehen.

An die Außenwandfläche 2b des Entladungsgefäßes 2 grenzt ein aus Silbernitrat- und Silbercarbonatpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße von unter 1 μπι aufgebaute Kontaminations ^¬ schutzschicht 7. Kommt es zu einem Bruch des Entladungsgefä ^¬ ßes 2, tritt die Kontaminationsschutzschicht 7 zumindest lo ^¬ kal an Bruchstellen in Kontakt mit dem Volumen 6; das Silber- nitrat bzw. Silbercarbonat wird zu Silber reduziert, welches das Quecksilber dann als Amalgam bindet.

Durch eine an die Außenseite 7b der Silbernitrat/- carbonatschicht 7 grenzende und sich über die Sockel bis zu deren Stirnseiten erstreckende Splitterschutzschicht 8 aus FEP werden die einzelnen Splitter im Bruchfall innerhalb des von den Sockeln 4 und der Splitterschutzschicht 8 begrenzten Volumens gehalten. Das in Bezug auf das Quecksilber im Über- schuss vorliegende Silbernitrat/-carbonat kann dann das eben ^¬ falls auf dieses Volumen begrenzte Quecksilber vollständig aufnehmen. Bei der Entsorgung sind dann einerseits die Splitter zusammengehalten und ist andererseits das Quecksilber gebunden. Zur Verbesserung der Versiegelung mit der Splitterschutzschicht 8 kann zwischen dieser und den Sockeln 4 auch ein zusätzlicher Haftvermittler vorgesehen werden. Die Kontaminationsschutzschicht 7 kann alternativ zu Figur 1 auch unterbrochen vorliegen, also beispielsweise in Form paralleler umlaufender Ringe oder paralleler längsgerichteter Streifen aufgebracht sein, sodass die Splitterschutzschicht 8 im Bereich der Unterbrechungen direkt an die Außenfläche 2b des Entladungsgefäßes 2 grenzt. In Abhängigkeit von den Haf ^¬ tungseigenschaften zwischen Splitterschutzschicht 8 und Ent ^¬ ladungsgefäß 2 werden Splitter auch dann zusammengehalten, wenn die Schutzschicht 8 im Bruchfall teilweise zerstört wird .

Figur 2 zeigt einen senkrecht zu der Zeichenebene von Figur 1 zwischen den Elektroden 3 angeordneten Schnitt durch die dort dargestellte Leuchtstofflampe 1. An das das Volumen 6 um ^¬ schließende Entladungsgefäß 2 grenzt die Kontaminations ^¬ schutzschicht 7, welche ihrerseits von der an sie grenzenden Splitterschutzschicht 8 ummantelt ist.

In den Figuren 3 und 4 haben Teile mit zu Figur 1 identischen Bezugszeichen die oben beschriebene Funktion.

Bei der Entladungslampe gemäß Figur 3 grenzt die Kontaminati ^¬ onsschutzschicht 37 an das Lampengefäß 2 und erstreckt sich auch über die Sockel 4 bis zu deren Stirnseite. Die Splitter ^¬ schutzschicht 38 aus FEP ummantelt die Leuchtstofflampe 1 vollständig, erstreckt sich also auch über die Stirnseiten der Sockel 4 und gibt allein für die Kontaktstifte 5 Durch ^¬ tritte frei.

Bei der Aus führungs form gemäß Figur 4 ist das in einem Tiefdruckverfahren aufgestempelte Kontaminationsschutzmaterial 47 aus Silber, Kupfer und/oder Zink allein auf den Sockeln 4 der Leuchtstofflampe 1 vorgesehen. Da die Splitterschutzschicht 48 aus 0,2 - 0,5 mm dickem FEP gegen eine Beschädigung durch Splitter hinreichend resistent ist, kann ein Austritt von Quecksilber vor allem im Bereich eines durch mechanische Ein- Wirkung deformierten Sockels 4 auftreten. Aus diesem Grund ist das Kontaminationsmaterial 47 als umlaufende Barriere auf den Sockeln 4 vorgesehen.