Beschreibung

Quecksilberhaltiges Element für eine Entladungslampe sowie Trägerteil und Entladungslampe mit einem quecksilberhaltigen Element

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, ins- besondere 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 An- spruch 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 Verar- beitung 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 er- möglicht 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 Einsatzbe- reich 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 ei- ne 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 Ober- fläche 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 anderwei- tig 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 quecksilber- haltige 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 beein- flusst .

Vorzugsweise ist das Trägerteil an einem Elektrodengestell, insbesondere einer Stromzuführung oder einer Mittelstütze, angeordnet, oder ist ein die Elektrode umge- bender und dem Elektrodengestell zugeordneter Hohlkörper.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgen anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer erfin- dungsgemäßen Entladungslampe;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen quecksilberhaltigen Elements;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbei- spiel eines erfindungsgemäßen Trägerteils;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Trägerteil gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trägerteils;

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Trägerteils;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Trägerteils gemäß Fig. 6; und

Fig. 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 Fig. 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 Entladungsgefä- ßes 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 Fig. 1 an der Stromzuführung 8 befestigt. Das Trägerteil 11 ist in Fig. 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 geomet- risch gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein können. Das Trägerteil 11 ist als Metallband konzipiert und in erster Näherung plattenartig ausgebildet.

Neben der in Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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 Fig. 2 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines quecksilberhaltigen Elements 12 gezeigt. In diesem Beispiel weist dieses queck- silberhaltige 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 Mehr- schichtsystem sein oder jedoch auch lediglich nur eine Schicht umfassen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Beschichtung 14 lediglich eine Schicht aufweist, welche aus Wasserglas oder einem Keramikklebstoff ausgebil- det 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 Fig. 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 Trä- gerteil 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 0- berfläche 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 Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf die Ausführung gemäß Fig. 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 o- der thermische Einflüsse bei der Fertigung der Entla- dungslampe 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 enthalte- nen 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 Fig. 3 und 4 erläuterte Ausführungsbeispiel kann auch derart konzipiert sein, dass die Mittelstütze 16 eine der Stromzuführungen 8 oder 9 ist.

In Fig. 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 Ausfüh- rung ist das quecksilberhaltige Element 12 eckig ausgebildet und so konzipiert, dass der Kern 13 vollständig von der Beschichtung 14 umgeben ist.

In Fig. 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 quecksilber- haltige Element 12 so konzipiert, dass der Kern 13 vollständig von der Beschichtung 14 ummantelt ist.

In Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Darstellung in Fig. 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 Fig. 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.