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Gasentladungsröhre
Die Erfindung betrifft eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, z. B. eine Leuchtstofflampe, also eine sogenannte Leuchtröhre. Der Zweck der Erfindung ist die Erhöhung der Lichtausbeute spezieller derartiger Entladungslampen.
Bekanntlich kann die Lichtleistung einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe (im weiteren Leuchtröhre) durch eine Erhöhung der der Röhre zugeführten Leistung gesteigert werden. Es ist aber auch bekannt, dass bei einer Leistungserhöhung auch die Temperatur der Kolbenwand der Leuchtröhre erhöht wird, wodurch die niedrigste, den Quecksilberdruck bestimmende Temperatur des in der Leuchtröhre befindlichen Quecksilbers ebenfalls vergrössert wird. Hiedurch verschlechtert sich aber die Lichtausbeute der Leuchtröhre, d. h. der durch 1 Watt Leistung gelieferte Lichtstrom.
Es ist bekannt, dass zur Vermeidung obiger Nachteile ein bestimmter Leuchtröhrenteil derart ausgebildet wird, dass die Temperatur des Quecksilbers in diesem Teil niedriger als in den übrigen Teilen ist.
So wird z. B. durch die USA-Patentschrift Nr. 2, 277, 876 einAnsatz auf jenern Teil des Kolbens vorgeschlagen, in welchem die Temperatur - da in demselben eine Gasentladung vor sich geht-niedriger als die Temperatur der übrigen Teile der Gasentladungsröhre ist. Der auf diese Weise ausgebildete Kühlraum eignet sich zur entsprechenden Einstellung der Quecksilbertemperatur.
DasfraglicheProblemkann auf Grund einerabweichendenAusführung (S. 262ff. der Mainummer 1957 der Illuminating Engineering) auch derart gelöst werden, dass zwischen der Elektrode der Leuchtröhre und ihrem Sockel eine Kammer ausgebildet wird, zu welcher der Wärmezustrom dadurch abgesperrt wird, dass die Kammer mit dem Entladungsraum nur über eine kleine Öffnung verbunden ist. Auf diese Weise wird also im Vergleich zur Lösung der obigen USA-Patentschrift die Abweichung erzielt, dass der eine Regelungsrolle spielende Ansatz an beiden Enden der Röhre ausgebildet ist, ohne dass hiedurch die einfache zylindrische Form der Röhre gestört wird.
Es ist auch eine weitere Ausführung bekannt, die eine Rückkehr zur erwähnten USA-Patentschrift be- deutet (S. l der Nr. l der Philips Technische Rundschau, XX. Jahrgang, 1958-59). Gemäss diesem Vorschlag wird ein Nocken als Kühlkammer vorgesehen, u. zw. in der Mitte der Leuchtröhre, namentlich am unteren Teil der waagrecht angeordneten Leuchtstofflampe. Es kann jedoch auch eine ebenfalls am Mittelteil der Leuchtstofflampe rundherum laufende Ausbauchung als Kühlkammer dienen.
Die oben angeführten Ausführungen haben verschiedene Nachteile. Diejenigen Lösungen, gemäss welchen durch die Bildung von Ansätzen an irgendeinem Punkt der Röhre Kühlkammern zu bilden sind, führen einerseits zu fertigungstechnologischen Schwierigkeiten, anderseits können die Ansätze während der Verpackung, des Transportes und der Montage leicht beschädigt werden, wodurch das ganze Produkt selbst unbrauchbar werden kann. Überdies sind die Ansätze auch aus ästhetischen Gründen unerwünscht.
Die erwähnte andere Lösung, also die Kühlkammern zwischen den Elektroden und den Röhrensockeln, hat den Nachteil, dass ein ungefähr 6 - 100/0 der vollen Röhrenlänge ausmachender Teil nur ganz schwach leuchtet. Dazu kommt noch, dass aus technologischen Gründen der tiefere Einbau der Kathoden, das Ausbilden von Verschlussteilen usw. ebenfalls zu Schwierigkeiten führt. Überdies wird auch noch die Länge der positiven Säule verkürzt.
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Die Erfindung bezweckt, die Lichtausbeute einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, z. B. einer Leuchtstofflampe, mit erhöhter spezifischer Leistung mittels Kühlmitteln bei dieser erhöhten spezifischen Leistung zu verbessern, wobei dies mitHilfe einfacher Mittel und unter Vermeidung bzw. zumindest Verminderung der oben geschilderten Nachteile der bekannten Konstruktionen geschehen soll. Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass als Kühlmittel mindestens teilweise die Aufrauhung eines Teiles der äusseren Kolbenoberfläche der Röhre dient.
Die Erfindung geht hiebeivon der Erkenntnis aus, dass das Temperaturniveau verschiedener Leuchtröhrenteile im Vergleich zu benachbarten Leuchtröhrenteilen nicht nur durch die Ausbildung besonderer Kühlkammern oder Ansätze möglich ist, sondern dass zur Erreichung dieses Zweckes in vorteilhafter Weise auch eine Aufrauhung eines Teiles der äusseren Kolbenwand herangezogen werden kann. Durch eine derartige Aufrauhung kann nämlich bei einer gegebenen Oberfläche der Leuchtröhrenwand und bei gleichem Temperaturgefälle mehr Wärme abgegeben werden, wodurch sich die Kühlverhältnisse günstiger gestalten. Es kann dadurch die Lichtausbeute der Leuchtröhre bei erhöhter spezifischer Leistung (W/cm) gegen das Optimum hin erhöht werden.
Im Sinne der Erfindung kann die Aufrauhung eines Teiles der äusseren Kolbenwand zur Erreichung des erwünschten Zweckes auf mehrfache Weise erzielt werden. Da es, wie festgestellt wurde, z. B. bei Leuchtstofflampen der mittlere Kolbenabschnitt ist, der die niedrigste Temperatur besitzt, erscheint es zweckmässig, die Oberflächenaufrauhung an diesem Abschnitt vorzunehmen.
Wird gemäss diesen Messungen einer Leuchtröhre mit einem 120 cm langen Kolben und mit einem Durchmesser von 38 mm, also einer 40 W-Leuchtröhre üblicher Kolbenabmessung, bei entsprechender Kathodenausbildung 90 W Leistung zugeführt, so ergibt sich an einer mittels eines Sandstrahles aufgerauhten Fläche von 3 x 4 cm an der Unterseite des Mittelabschnittes der Leuchtstofflampe im Vergleich zu der der Aufrauhung benachbarten Kolbenwand eine Temperaturverminderung von ungefähr 50 C, ohne Anordnung einer besonderen Kammer.
Die in der Röhrenmitte angebrachte, jeweils mit Hilfe von Versuchen genau zu bemessende, erfindungsgemäss aufgerauhte Fläche kann also einen Teil des Kolbens derart auf eine niedrigere Temperatur bringen, dass die übliche Kühlkammer zumindest teilweise ersetzt wird. Es wird durch diesen aufgerauhten Kolbenwandteil infolge Erhöhung des Oberflächenwärmeübergabefaktors ermöglicht, dass trotz der einer Leuchtstofflampe von gegebenen Abmessungen zugeführten höheren Leistung der Temperaturabfall zwischen Kolbenwand und Umgebung ungefähr von jener Höhe ist, wie er bei der gleichen Röhre bei einer niedrigeren Leistung ohne aufgerauhte Oberfläche entstehen würde.
Auf diese Weise wird auf der Innenseite der aufgerauhten Kolbenfläche in der Leuchtstofflampe ein Abschnitt ausgebildet, dessen Temperatur selbst bei höherer Leistung niedriger wird, als die Temperatur der der aufgerauhten Oberfläche benachbarten Flächen, wodurch das überflüssige in der Leuchtröhre befindliche Quecksilber auf diesem aufgerauhten Flächenteil niedrigster Temperatur kondensiert. Auf diese Weise stellt sich der Quecksilberdampfdruck in der ganzen Röhre gegen den erwünschten optimalen Wert hin ein.
Naturgemäss ist es nicht nötig, die aufgerauhte Fläche am Mittelabschnitt der Leuchtstofflampe unterzubringen, da sie auf Grund abweichender Erwägungen auch an andern Stellen der Leuchtstofflampe angeordnet werden kann. Insbesondere trifft dies für Fälle zu, bei welchen die erfindungsgemässe Aufrauhung gemeinsam mit weiteren Massnahmen zur Anwendung kommt. Falls z. B. an beiden Enden der Leuchtstofflampe je eine Kühlkammer angeordnet wird, können deren Abmessungen vermindert werden, wenn die äusseren Kolbenflächen der Kühlkammern erfindungsgemäss zumindest zum Teil aufgerauht werden. In diesem Falle machen die Abmessungen der Kühlkammern nicht mehr wie bei den bekannten Anordnungen. ungefähr 6-10% der Röhrenlänge aus, sondern verbleiben unterhalb dieses Wertes und betragen ungefähr höchstens 3-4% der Röhrenlänge.
Ein dunklerer Leuchtstofflampenteilvon einer derart geringen Ab messung stört bereits viel weniger als der längere, nicht aufgerauhte dunkle Teil.
Das erfindungsgemässe Aufrauhen kann auch mitweiteren Massnahmen, z. B. mit ansatzförmigen Kühlkammern, welche in einem zwischen den beiden Kathoden der Leuchtstofflampe befindlichen Abschnitt liegen und beispielsweise als sackförmiger Ansatz oder als rundherum laufende Ausbauchung ausgebildet sind, kombiniert werden. In solchen Fällen konnen die Abmessungen dieser Ansätze bzw. dieser Ausbauchungen wesentlich vermindert werden, wodurch einerseits die Herstellbarkeit derartiger Ansätze bzw. Ausbauchungen erleichtert, anderseits die Bruchgefahr und die damit in Verbindung stehenden Schwierigkeiten vermindert werden. Bei derartigen Kombinationen können der als Kühlkammer ausgebildete Nocken bzw.
Wulst oder bloss seine Umgebung oder aber beide zusammen aufgerauht werden.
Aus obigen Ausführungen geht hervor, dass die erfindungsgemässe flächige Aufrauhung in mannigfal- tigsterWeise ausgeführt werden kann, wobei ihre Abmessung jeweils davon abhängig ist, ob die Aufrauhung allein oder mit andern Temperaturregelanordnungen kombiniert angewendet werden soll, weiters davon,
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was für eine Temperaturverminderung benötigt wird. Diese hängt nämlich von der gewünschten zuzuführenden Leistung und von der Umgebungstemperatur ab. Die Grösse der aufzurauhenden Fläche liegt demnach zwischen 5-50 cm2. In ähnlicher Weise kann auch die Form des aufgerauhten Flächenteiles den Anforderungen gemäss variieren. Der aufgerauhte Oberflächenteil kann also z. B. auf dem unteren Teil der in Einbaulage waagrecht liegenden Leuchtstofflampe, also bloss auf der einen Wandseite ausgebildet werden.
Die Aufrauhung kann aber auch am selben Abschnitt der Leuchtstofflampe an zwei zur durch die Leuchtstofflampenachse hindurchgehenden Ebene symmetrischen Stellen, aber auch als rundherum laufender konti-
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waagrecht liegenden Leuchtstofflampe befindet. Hiebei kann die Aufrauhung auch in einer von der regelmä- ssigen geometrischen Form abweichenden Form, z. B. in der Form eines beliebigen Buchstabens oder einer Aufschrift, z. B. eines Warenzeichen oder einer zu Reklamezwecken dienenden Inschrift, angeordnet werden.
Die Aufrauhung kann mit Hilfe von Sandblasen hergestellt werden, es ist jedoch klar, dass die Aussenoberfläche auch mit Hilfe anderer Verfahren, z. B. mit Hilfe von chemischem Ätzen, erfolgen kann. Die Aufrauhung kann hiebei an den noch nicht zu einer Leuchtstofflampe zusammenmontierten Kolben oder im Laufe der Fertigurg der Kolben oder auch später, beispielsweise auch an der bereits fertiggestellten Leuchtstofflampe, vorgenommen werden.
Die Erfindung wurde bloss an Hand einiger Beispiele geschildert, ohne hiedurch das durch die Ansprü- che festgelegte Schutzgebiet zu beeinträchtigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, z. B. Leuchtstofflampe, mit erhöhter spezifischer Leistung und mit Kühlmitteln zur Erzielung einer verbesserten Lichtausbeute bei dieser Leistung, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel mindestens teilweise die Aufrauhung eines Teiles der äusseren Kolbenoberfläche der Röhre dient.