(57)【要約】【課題】放電ランプ中の高い温度のための水銀アマルガムの提供【解決手段】  水銀部分およびマスター合金を有する放電ランプのための水銀アマルガムにおいて、マスター合金が一般式            Ｉｎａ−ｅＸｂＹｃＺｄＲｅに相当することを特徴とする、水銀部分およびマスター合金を有する放電ランプのための水銀アマルガム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀部分およびマスター合金を有する放電ランプのための水銀アマルガムにおいて、マスター合金が一般式
Ｉｎａ−ｅＸｂＹｃＺｄＲｅ
［式中、ＸはＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素であり、
ＹはＰｂ、Ｚｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素であり、
ＺはＮｉ、Ｔｅからなる群から選択された少なくとも１種の元素であり、
ＲはＢｉ、Ｓｂ、Ｇａおよび通常の残分の添加物からなり、
かつ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅに関しては次のことが適用され：
７０％≦ａ≦９８％、
ｂ≦２５％、
ｃ≦２５％、
ｄ≦２０％、
ｅ≦１５％、
更に、ｃ＝０％の場合には２％≦ｂであり、
ＸがＣｕである場合には５％≦ｂであり、
ＺがＮｉである場合にはｄ≦５％であり、かつ
ＲがＧａである場合にはｅ≦５％である］に相当することを特徴とする、水銀部分およびマスター合金を有する放電ランプのための水銀アマルガム。
【請求項２】
ＸがＡｇである、請求項１記載のアマルガム。
【請求項３】
ＹがＰｂである、請求項１または２記載のアマルガム。
【請求項４】
ａが≧７５％であるか、または次の順序：≧８０％、８５％、９０％、９２％で更に有利になる、請求項１から３までのいずれか１項記載のアマルガム。
【請求項５】
ａが≦９７.５％である、請求項１から４までのいずれか１項記載のアマルガム。
【請求項６】
ｂが≧２％であるか、または次の順序：≧２.５％、３％、３.５％で更に有利になる、請求項１から５までのいずれか１項記載のアマルガム。
【請求項７】
ｂが≦２０％であるか、または次の順序：≦１５％、１２％、１０％、８％で更に有利になる、請求項１から６までのいずれか１項記載のアマルガム。
【請求項８】
ｃが≦２０％であるか、または次の順序：≦１８％、１６％、１４％、１２％、１０％で更に有利になる、請求項１から７までのいずれか１項記載のアマルガム。
【請求項９】
マスター合金の１００％をベースとして、アマルガム中のＨｇ含量が≧３％であり、かつ≦２０％である、請求項１から８までのいずれか１項記載のアマルガム。
【請求項１０】
標準操作において、水銀アマルガムが温度１００〜１７０℃に達するように設計されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の水銀アマルガムを有する放電ランプ。
【請求項１１】
標準操作で最低で０.５Ｐａ、最高で４Ｐａの水銀蒸気圧が生じるように設計されている、請求項１０記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電ランプ中の水銀アマルガムおよびそのようなアマルガムからなる放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
放電媒体中に水銀部分を有する放電ランプはすでに長期にわたって公知であり、著しく発展する研究の主題である。アマルガム添加物の形でランプに水銀を導入することは特に公知である。考慮の対象になる温度での比較的高い蒸気圧によりおよび水銀部分を有する放電媒体中でのＵＶ−発生の効率により、水銀は特にこの適用に好適であり、従って広い範囲に使用されている。水銀がアマルガムの形で導入される場合、一連の技術的な基準、特に安定性および機械的な操作性もしくはアマルガムのコンシステンシー並びに考慮の対象となる温度範囲での蒸気圧を考慮すべきであり、かつ満たすべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、標準的な放電ランプの作動（いわゆる、作動アマルガム）の間に水銀アマルガムが、そして相応して放電ランプ自体が、従来技術に比べて高い温度を示す、という技術的な課題を基礎としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、マスター合金が一般式
Ｉｎａ−ｅＸｂＹｃＺｄＲｅ
［式中、ＸはＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素であり、
ＹはＰｂ、Ｚｎからなる群から選択された少なくとも１種の元素であり、
ＺはＮｉ、Ｔｅからなる群から選択された少なくとも１種の元素であり、
ＲはＢｉ、Ｓｂ、Ｇａおよび通常の残分の添加物を包含し、
かつ、その際、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅに関しては次のことが適用され：
７０％≦ａ≦９８％、ｂ≦２５％、ｃ≦２５％、ｄ≦２０％、ｅ≦１５％、
更に、ｃ＝０％の場合には２％≦ｂであり、ＸがＣｕである場合には５％≦ｂであり、
ＺがＮｉである場合にはｄ≦５％であり、かつＲがＧａである場合にはｅ≦５％である］に相当することを特徴とする、水銀部分およびマスター合金を有する放電ランプのための水銀アマルガム、並びに
そのような水銀アマルガムを有する放電ランプに関する。
【０００５】
有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００６】
一定の適用の場合に、この適用において水銀アマルガムがランプの標準的な作動において、従来の方法での場合よりも明らかに高い温度を受け入れるということが確認された。ここで特に興味のある温度範囲は１００℃〜１７０℃である。一般に公知の水銀アマルガムはこの温度範囲のために好適ではない。前記の一般式およびその後に記載された条件を有する、いわゆるマスター合金、すなわち水銀とアマルガムに加工するべき金属混合物もしくは金属合金を有する水銀アマルガムが、前記の温度範囲に非常に好適であるということが確認された。
【０００７】
最初に本発明は、マスター合金中の比較的多量のＩｎ−含量を保持することを基礎とする（この際、概念合金はここでは金属混合物のタイプの非常に広い範囲を包含する用語として一般的な意味において理解されるべきであるが、特に現下の合金として理解されるべきである）。Ｉｎ−含量は化学量論的なパラメーターａの記載した限界、すなわち７０〜９８％の間にある。更に、有利な上限は、９７.５％および９７％である。有利な下限は７５％、８０％、８５％、９０％、９２％である。ここでのおよび以降の記載において、常に記載した数値は記載した順序で有利さが増すものである。更に、この限界は常にこの数値を含むものである。更に、明細書中および請求項中での％に関する記載は基本的に質量％である。
【０００８】
その際、化学量論的パラメーターａは、ここでは更に特に１５％までのＢｉ、ＳｂおよびＧａの添加物を含有し、Ｇａの場合５％まで含有することを考慮するべきである。すなわち、本来のＩｎ−含量に関する実際の下限は５５％である。
【０００９】
Ｂｉ−、Ｓｂ−またはＧａ−添加物は本発明を著しく妨害はしないが、重要な独自の機能も果たさない。
【００１０】
ＸでまとめられたＡｇ、Ｃｕおよび／またはＳｎの含量は溶融範囲の拡大の機能を有する。このことはマスター合金中での多層状態の導入により行われる。この際Ａｇが特に有利であり、場合によりＣｕおよび／またはＳｎとの組合せも特に有利である。相応する化学量論的パラメーターｂは本発明により最高で２５％である。その際、上限は２０％、１５％、１２％、１０％、８％が有利である。以下に記載する成分Ｙが存在しない場合、すなわちｃ＝０％である場合、ｂは少なくとも２％であるべきである。更にＸに関してＣｕを選択する場合、ｂは少なくとも５％であるべきである。更に、これとは独立して下限が２％、２.５％、３％および３.５％であるのが有利であり、その際ｂは同様に２％未満もしくは０％であってよく、すなわち以下に記載する成分Ｙが存在する場合にはＸはほとんどまたは完全に存在しなくてよい。
【００１１】
Ｙでまとめられた成分は溶融範囲の上限をより高い温度に移動させる機能を有する。所望の場合には、特に、典型的に利用可能な約４Ｐａまでの蒸気圧範囲の上限を約１４５℃の程度から１６０または１７０℃に高めることができる。その際、Ｚｎはブラックニングに導くことがあるので、Ｚｎに対してＰｂが有利である。相応する化学量論的パラメーターｃは本発明により２５％未満である。有利な上限は２０％、１８％、１６％、１４％、１２％、１０％である。非常に良好なマスター合金はＹが存在しなくてもよいので、すなわち溶融範囲の上限の移動を必要としない場合には、特に数値０も本発明により有利である。
【００１２】
その際、２０％を越える高い値は１００Ｗを越える比較的高いランプ電力においてかつ／または特に高いレベルの熱が導入されるランプの形状において重要である。そのような形状に関する例は実施例のらせん形ランプを形成する。しかしながら、成分Ｙは任意であり、本発明において必須のものではない。
【００１３】
Ｚはその他の成分を表している。こうして、金属溶液または金属間化合物においてアマルガムのペースト状態を達成しかつ改善することのできるＮｉおよびＴｅを包含する。相応する粘度上昇は、アマルガムの操作のためにかつ／またはランプ中の所定の位置からの滴下または流出を阻止するために適切である。ＮｉまたはＴｅはＨｇの蒸気圧またはアマルガム形成に重要な意味を有してはいない。
【００１４】
これらの添加物の意義は、ランプ中へのアマルガムの導入または取付の方法に強く依存する。
【００１５】
化学量論的パラメーターｄに関する有利な値は、Ｎｉにおいては０％〜５％であり、Ｔｅにおいては０％〜２０％である。ここでも、非常に良好なマスター合金は全くＺを有していなくてよい。すなわち、ｄ＝０％も本発明の有利な値である。比較的多量のＴｅが存在する場合、Ｉｎ−含量はむしろ上方の範囲にあるべきであり、有利に８０％を越え、より有利に８５％、更に有利には９０％である。
【００１６】
マスター合金には計算されないＨｇ−含量自体は、有利に３％〜２０％である。３％のより低い値は通常全く明らかなリザーブを有さない、従って７％を越える値およびより有利には１０％を越える値が有利である。更に、Ｈｇ−含量は最高で１５％であるのが有利である。
【００１７】
このマスター合金で、所望の温度範囲もしくはその温度範囲の一部で、約０.５〜４Ｐａの有利な蒸気圧をもたらすＨｇ−アマルガムが得られる、その際１〜２Ｐａの蒸気圧が有利である。一方では０.５〜０.７Ｐａから、他方では約４Ｐａまでの範囲が、多くの蛍光ランプにおいて少なくとも９０％の光収率に相当する。直径約２６ｍｍのいわゆるＴ８−ランプにおいては１Ｐａの程度の蒸気圧が有利であり、直径１６ｍｍのＴ５−ランプにおいてはむしろ１.６Ｐａが有利である。しかしながら、その際約２０％、有利には１０％の許容範囲が存在する。管状のランプにおいてはランプの直径は有利なＨｇ−蒸気圧に反比例するということが近似的に言える。
【実施例】
【００１８】
以下に、図面に基づき本発明を例示的に詳細に説明する。その際開示される特徴部は方法に関しても装置に関しても本発明に適切なものであり、例示したものと異なる組合せも本発明に関連する。
【００１９】
詳細を示す：
図１ａは、従来技術とは異なる、本発明の第１の使用可能性を具体的に明らかにするための、コンパクト形蛍光ランプの概略図を示す、
図１ｂは、図１ａの変更した形を示す、
図２ａは、図１ａに示したコンパクト形蛍光ランプを形成する放電管および本発明による管片を示す、
図２ｂは、図１ｂに相当する図２ａの変更した形を示す、
図３は、従来技術とは異なる、本発明の他の使用可能性を具体的に明らかにするための、直線管形蛍光ランプの末端部の概略図を示す。
【００２０】
発明の有利な実施態様
次のアマルガムは特に評価されている：第１の実施例としてＩｎ９７質量％およびＳｎ３質量％からなるマスター合金を有するＨｇ１０質量部の含量を使用し、こうしてマスター合金はＩｎ９７Ｓｎ３として記載される。この場合には元素ＸとしてＳｎが選択されているが、Ａｇも比較的有利である。この場合には、Ｓｎ３質量％と比較的小さな値を使用しているが、３.５質量％を越える値も有利である。
【００２１】
その他の例はマスター合金Ｉｎ９６Ｃｕ４を含有する。ここでは、元素Ｘに関しての化学量論的パラメーターはすでに特に有利な範囲である。しかしながら、ここではＣｕが元素Ｘに選択されている。
【００２２】
更に、マスター合金Ｉｎ８８Ｐｂ１２を使用したアマルガムを検査しかつ良好であることが見いだされた。Ｐｂ−含量は比較的高く、かつもはや特に有利な範囲ではない。しかしながら、Ｐｂ−含量のために、Ｘ−添加を完全に実施しないでよかった。
【００２３】
その他の、以下に詳細に記載されるらせん形ランプを使用する例は、１０質量％という僅かなＰｂ−含量、すなわちマスター合金Ｉｎ９０Ｐｂ１０を示す。しかしながら、ここではマスター合金９７質量％に対してＨｇ３質量％の割合を使用した。
【００２４】
以下に詳細に説明するらせん形ランプで使用する第２のアマルガムはマスター合金Ｉｎ９６Ａｇ４を使用し（Ｈｇ１０質量％において）、すなわち元素Ｙを使用せず、Ｘに関して実際に最も有利な元素Ａｇを選択する。
【００２５】
その他の例はマスター合金Ｉｎ８４Ａｇ６Ｐｂ１０およびＩｎ８４Ａｇ７Ｐｂ９である。
【００２６】
この最後に挙げたマスター合金は粘度もしくは靭性を上昇させるためにそれぞれＮｉまたはＴｅを添加することができ、すなわち例えば以下のようである：Ｉｎ８０Ａｇ６Ｐｂ１０Ｎｉ４、Ｉｎ８１Ａｇ７Ｐｂ９Ｎｉ３、Ｉｎ７２Ａｇ６Ｐｂ１０Ｔｅ１２、Ｉｎ７０Ａｇ７Ｐｂ９Ｔｅ１４。
【００２７】
元素Ｒの添加は技術的な有用性をもたらさず、従って有利なマスター合金はこれを含有しない。
【００２８】
更に、より高い温度範囲のためのアマルガムの必要性を例示するランプの実施例を、以下に例示する。
【００２９】
図１ａは、これに基づいて従来技術に関しても本発明に関しても説明できるようなコンパクト形蛍光ランプの概略図を示す。このランプは、アウターバルブ１を有し、これはらせん状に巻く放電管２を包囲する。放電管２はハウジングのみが図示されている電子バラスト３に接続している；アウターバルブ１も同様にこのハウジングに固定されている。アウターバルブ１と反対側でバラスト３のハウジングは基準化ソケット４に終わる。ここまでの記載においては図１ａからのランプは通常のものである。このことは、すでに前記した二重らせんとして記載した放電管２の形に関しても該当し、この放電管はバラストから出発する２つの端部で結合し、２つの放電管部分を形成し、この両方の放電管部分のらせんターンの交代配列を有する二重らせんを形成する。２つの放電管部分は上部領域中で、５で記載した部位で相互に移行する。
【００３０】
図１ａは、そのようなコンパクトランプはコンパクトな外側サイズを有しており、従来の白熱電球と非常に似た形であるにもかかわらず、全体として比較的大きな放電時間を提供する。
【００３１】
記号６は２つの放電管端部の１つの通常の排気管継手を示しており、この際７で示した円は蒸気圧を制御するＨｇ源、例えばアマルガムボールをここに設けてよいことを示している。当業者にとってよく知られている、例えば電極、融合プレートシールまたはピンチに関してはこの図においては詳細に図示していない。しかしながら、図１ａは従来の方法で排気管継手６が放電管２より明らかに小さい直径を有していることを図示している。事実、ここでは図示されていない電極のためのスペースも更に取らなければならない。更に排気管継手６は一方の側では放電管端部に突き出し、他方の側では放電管端部からバラスト中に突き出し、こうして一定の長さが放電管の部分およびバラストの部分の両方に必要とされる（図１ａにおいては鉛直方向に）。特に、電極は排気管継手６の放電管中に突出している部分を越えて突出していなければならない。公知技術においては、これらはしばしば付加的なガラスビーズにより安定化されている。
【００３２】
最後に、排気管継手６中に配置されているＨｇ源７の温度はバラストハウジング中で周囲温度に強く依存し、言い換えると外部周囲温度、操作時間および同様にランプの設置位置にも強く依存する。
【００３３】
点線で示されている記号８の線は本発明による管片を示し、これは２つの放電管部分の接続部５の範囲で放電管２に取り付けられ、らせんに関して同軸位の最上部から軸方向に真っ直ぐに下方に伸びる。この場合、これは実質的にらせん形の軸方向長さである。
【００３４】
それぞれ円で記されている位置９および１０は、本発明による管片８中の蒸気圧を制御するＨｇ源の配置の可能な２つの例を示している。１つの位置９は放電管部分の接続部５の僅かに下方に位置する、すなわちらせんの内部であるが、その上方領域である。他の位置１０は軸方向に見てらせんのほぼ中央に位置する（この際、らせんは放電管部分の下方のベンドから接続部５まで伸びる）。両方の位置で、しかし特に有利な位置１０でらせん中のＨｇ源の温度は放電管２から発せられる放射によりほぼ決定される、それというのもこれらの位置はらせん形放電管２によりある程度まで包囲されているためである。これは放射シリンダージャケットにほぼ等しい。
【００３５】
位置９はらせん管の軸方向長さに関して２０％強に、位置１０で５０％強にあるのがよい。両方の位置は、コールドランプ（cold lamp）のスイッチを入れた後の最終温度に迅速に達するという利点を有する。両方の位置は周囲温度の変動および設置位置の変化に従来の技術に比べて明らかに敏感でない。しかしながら、位置１０は作動中のランプの配向に依存する程度が低い、すなわち放電管２が作動中にバラスト３に関して上方部に、側部にまたは下方部に配置されているかどうかという問題に関して、およびそれから生じる異なる対流条件に関して依存する程度が低い。
【００３６】
更に、図１ａからは、排気管機能を本発明による管片８により、すなわち図１ａに見られるようにその下方端部を介して、同様に実施可能であることが見られる。これは放電管２中に取り付けられる必要がなく、放電管およびその他のパーツを考慮する必要がないために、大きな排気断面積を提供するだけでなく、これは容易に接触可能である。最後に本発明による管片８は所望であれば、パージ運転のための従来の排気管６および類似のものと組み合わせて使用することもでき、かつ更に（従来の排気管６と独立して）、例えば融合プレートシールまたはピンチを放電管２の下方末端部に配置する場合には、ホルダーとしても使用することができる。
【００３７】
図１ｂは、図１ａの変法を示し、ランプの相応する部分に関しては同じ記号を使用しているが、全てを詳細に示してはいない。図１ａと異なり、これはアウターバルブを有さないランプであり、放電管端部は二重らせん管の形でソケット４中に進行する。比較のために、以下に更に記載された図２ｂを示す。図１ｂからのランプが特にコンパクトに構成されていることが明らかに分かる。
【００３８】
図２ａは図１ａと類似であり、同様にらせん形の内部を通って軸方向に伸びる管片８を有する、図１ａに相当する放電管２を示す。付加的に図２ａは放電管端部に電極１１を概略的に示す。しかしながら、アウターバルブ１、バラスト３およびソケット４は図中には図示されていない。
【００３９】
この場合、管ピース８はらせん管の全長を越えて伸びず、らせん管の約３／４である。これは融合ガラスシール１２を包含し、このガラスシールは鉄製ピル１３の形の保持体が放電管２中に落下することを防止するために使用される。更に、この鉄製ピル１３は表面張力効果によりおよび管ピース８の断面積の大部分をブロックして、アマルガムボール１４が放電管２中に落下することを防止する。Ｈｇ源としてのアマルガムボール１４は、この例においては（頂部から測定して）らせん管の軸方向長さに沿ってほぼ６０〜７０％に位置している。保持体としての鉄製ピル１３の使用は、特に、管ピース８を排気管として使用する場合、鉄製ピル１３およびアマルガムボール１４が設置される前に、管ピース８中が良好な排気断面積を提供するような方法で融合シール１２が構成されることを可能にする。すなわち、パージング、排気ポンピング、フォーミングなどの全ての工程の後に初めて鉄製ピル１３およびアマルガムボール１４が設置される。これが排気管として使用された後に、管ピース８はその下方端部で１５により示される端部の形で表されるように一緒に融合されて閉鎖される。これが閉鎖される前に、鉄製ピル１３およびアマルガムボール１４は装入され、次いでクロージャ１５と融合シール１２との間のスペースに捕捉される。アマルガムボールの位置決めには図１ａ中での位置１０に関する記載が適用される。管ピース８はアマルガムボール１４の範囲において、ＩＲ−吸収外側コーチングを有する（図示されていない）。
【００４０】
図２ｂは、図２ａの変法を示し、図１ｂに示すランプに相応する、この際同じ記号を使用している。
【００４１】
最終的に、ランプの電力に依存して、１００℃を越えるアマルガムボール１４の操作温度、すなわち通常の範囲を明らかに越える温度が達せられる。この温度は１６０〜１７０℃の範囲にまで達してもよい。このタイプの放電ランプは、本発明による合金を使用して問題なく操作することができる。
【００４２】
以下に、高い温度範囲のために作動するアマルガムを必要とするランプに関する更なる実施例を記載する。
【００４３】
図３はソケットを有さない直管蛍光ランプ１６の端部の概略図を示す。蛍光ランプ１６の管状容器１７の自由端部は融合プレートシール１８で閉鎖されていて、その中に供給導管１９が挟まれている。その内側端部で、この供給導管はフィラメント２０を備える。ワイヤ２１は融合プレートシール１８とフィラメント２０との間の供給導管１９にハンダ付けされ、このワイヤ２１はその自由端部で屋根形に曲げられた金属シート２２を備える。このワイヤは金属シート２２が放電方向でフィラメント２０の前方に配置されているように曲げられている。
【００４４】
Ｉｎ９６％およびＡｇ４％からなるマスター合金２３は金属シート上に担持されている。このランプに充填の際に、マスター合金および水銀含量からなる水銀アマルガムのＨｇ濃度が直管蛍光ランプのこのタイプにおいて初ランプ作動の開始時に１２％であるために充分なＨｇを添加する。Ｈｇの消費により、Ｈｇ−濃度が耐用寿命にわたって３％にまで低下する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１ａ】従来技術とは異なる、本発明の第１の使用可能性を具体的に明らかにするための、コンパクト形蛍光ランプの概略図。
【図１ｂ】図１ａの変更した形を示す概略図。
【図２ａ】図１ａに示したコンパクト形蛍光ランプを形成する放電管および本発明による管片を示す概略図。
【図２ｂ】図１ｂに相当する図２ａの変更した形を示す概略図。
【図３】従来技術とは異なる、本発明の他の使用可能性を具体的に明らかにするための、直線管形蛍光ランプの末端部の概略図。
【図１ａ】
2005302731.tif 000002
【図１ｂ】
2005302731.tif 000003
【図２ａ】
2005302731.tif 000004
【図２ｂ】
2005302731.tif 000005
【図３】
2005302731.tif 000006
【外国語明細書】
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2005302731.tif 000008
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