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Elektrodenanordnung für eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für eine Niederdruck-Quecksilberdampf- entladungslampe mit heizbaren Oxydkathoden an beiden Enden, wobei an der Innenwandung der
Lampe ein fluoreszierender überzug und ein parallel zur Lampenachse verlaufender Zündstreifen vorgesehen sind, dessen Wiederstand pro cm kleiner als 8. n ist und dessen eines Ende frei endigt, während das andere Ende über einen wärmeempfindlichen Unterbrecher, z. B. einen Bimetallschalter, mit der benachbarten Kathode der Entladungslampe verbunden ist.
Bekanntlich verwendet man zur Zündung von Leuchtstofflampen einen sogenannten Starter.
Dieser bewirkt nach dem Einschalten die Vorheizung der Elektroden der Leuchtstofflampe vor der Zündung. Bei gewissen speziellen Anwendungsarten (z. B. bei explosionssicheren Leuchtstofflampen) ist es notwendig, in der Leuchtstofflampe einen sogenannten inneren Zündstreifen vorzusehen, wie dies z. B. bei den Gegenständen der brit. Patentschriften Nr. 692, 693 und Nr. 923, 540 der Fall ist. Bei diesen Leuchtstofflampen ist auf dem an der Innenwandung des Kolbens aufgebrachten fluoreszierenden Stoff ein schmaler leitender Streifen parallel zur Lampenachse vorgesehen und mit der einen Elektrode der Leuchtstofflampe verbunden.
Bei Leuchtstofflampen von 40 W Leistung beträgt die Länge dieses Zündstreifens rund 120 cm und der zweckmässige Widerstandswert des Streifens liegt etwa bei 2000 H. Bei den bekannten Lösungen muss der Widerstandswert dieses Zündstreifens mit kleiner Fertigungstoleranz eingehalten werden.
Beim Einschalten einer derartigen Leuchtstofflampe entsteht zwischen dem freien Ende des Zündstreifens und der in der Nähe liegenden Elektrode der Leuchtstofflampe eine Glimmentladung.
Dabei bildet der Zündstreifen die Anode, da der Metallstreifen keine Elektronen emittiert. Eine Glimmentladung besteht demnach jeweils nur während jener Wechselstromhalbwelle, in welcher der Streifen positiv ist und die in der Nähe befindliche Leuchtstofflampenelektrode eine negative Polarität besitzt.
Mit dem Fortschreiten der Ionisierung breitet sich die Glimmentladung immer mehr auf einen immer längeren Teil des Zündstreifens aus. Gleichzeitig wird jener Teil der Oberfläche des inneren Zündstreifens, der als Anode an der Entladung nicht teilnimmt, immer kleiner und dieser Teil des Zündstreifens kann als ein mit der Glimmentladung in Reihe geschalteter (ohmscher) Widerstand betrachtet werden. Da dieser Widerstand stetig abnimmt, während die Intensität der Entladung wächst, geht die Entladung zwischen dem Zündstreifen und der einen Elektrode schliesslich in eine Entladung
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von der an die Leuchtstofflampe gelegten Spannung. Der Widerstandswert des inneren Zündstreifens muss genau eingehalten werden.
Wenn nämlich der Widerstand des Zündstreifens zu gross ist, wird die
Leuchtstofflampe nicht zünden und der Zündstreifen wird von der dauernden Glimmentladung stark erwärmt, wodurch die Lampe leicht beschädigt werden kann.
Nach dem Zünden der Leuchtstofflampe wird der innere Zündstreifen auf alle Fälle während der
Wechselstromhalbwelle, in welcher er gegenüber der nicht mit ihm verbundenen Elektrode positiv ist, weiter einen Strom führen, der zur Lichterzeugung nichts beiträgt. Bei der vorher erwähnten
Leuchtstofflampe von 40 W Leistung beträgt dieser Verlust etwa 3 bis 5 W.
Das Licht der mit innerem Zündstreifen arbeitenden Leuchtstofflampen ist stark wellig. Darunter ist zu verstehen, dass während jener Wechselstromhalbwelle, in welcher der Zündstreifen als Anode wirkt, das emittierte Licht schwächer und im entgegengesetzten Fall stärker ist. Die Frequenz der
Welligkeit des ausgesandten Lichtes ist im Normalfall das Doppelte der Netzfrequenz und bei
Leuchtstofflampen mit innerem Zündstreifen wird dieser Welligkeit noch die vorher erwähnte
Welligkeit, deren Frequenz der Netzfrequenz entspricht, überlagert.
Die Welligkeit der emittierten Lichtstrahlung macht sich für das menschliche Auge in unangenehmer Weise bemerkbar, weil das Auge selbst auf eine kleine Schwankung des Lichtstromes sehr empfindlich ist.
Die normale Welligkeit, deren Frequenz der doppelten Netzfrequenz entspricht, kann durch paarweise Anordnung von Leuchtstofflampen, von denen die eine in einem kapazitiven Stromkreis liegt (sogenannte Duoschaltung), verringert werden, was aber wirtschaftlich nicht immer vertretbar ist.
Ist der Widerstand des inneren Zündstreifens klein, so sind die Welligkeit des Lichtstromes und die vom Zündstreifen aufgenommene Verlustleistung grösser. Um diese Folgen zu verringern, wäre es erwünscht, den Zündstreifen mit einem grösseren Widerstandswert auszubilden, was aber
Zündschwierigkeiten verursacht. Die gegenwärtige Lösung ist demnach eine Kompromisslösung.
Durch Versuche wurde gefunden, dass die angeführten Schwierigkeiten vermieden werden können, wenn der an der Innenwand des Kolbens parallel zur Achse der Leuchtstofflampe verlaufende innere
Zündstreifen unter Zwischenschaltung eines Unterbrechers, z. B. eines Bimetallschalters, mit der einen Elektrode verbunden wird, welcher Unterbrecher die Unterbrechung der Verbindung nach erfolgter
Zündung ermöglicht.
In diesem Fall wird nämlich nach der Zündung der Leuchtstofflampe unter dem Einfluss der entwickelten Wärme der Bimetallschalter die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode und dem Zündstreifen unterbrechen, wodurch nicht nur die durch den Zündstreifen verursachte Verlustleistung herabgesetzt wird (sie tritt praktisch nur bei der Zündung und in einem kurzen Zeitabschnitt unmittelbar danach auf), sondern auch die Gefahr einer Schädigung des Kolbens durch die Erwärmung des Zündstreifens gering ist.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 167250 ist es bekannt, bei einer elektrischen Entladungsröhre mit einer auf der Innenseite der Röhrenwand angebrachten leitenden Schicht, an die eine elektrische Spannung gelegt werden kann, den Kontakt mit der leitenden Schicht mittels eines Bimetallelements herzustellen, das in nicht erhitztem Zustand mit dieser Schicht kontaktschliesst und derart angeordnet ist, dass dieser elektrische Kontakt bei genügender Erwärmung des Bimetallelements unterbrochen wird.
Aus der Beschreibung dieser Patentschrift geht hervor, dass durch die bekannte Anordnung jene Schwierigkeiten ausgeschaltet werden sollen, die im Laufe der Montage eines Elektrodensystems auftreten. So soll beispielsweise eine Beschädigung oder Verformung der Glaswand, gegen welche eine Kontaktfeder drückt, oder einer leitenden dünnen Schicht an der Innenseite des Glaskolbens beim Einschieben des Elektrodensystems vermieden werden. Im vorliegenden Fall wäre die Verwendung einer gegen die Innenseite der Glaswand drückenden Bimetallfeder als Unterbrecher zum Abschalten des Zündstreifens nach dem Zünden der Entladungslampe nicht günstig, weil der Zündstreifen auf Grund seiner Materialeigenschaften keinen dauerhaften Schalterkontakt abgeben würde.
Die Erfindung zielt darauf ab, die Elektrodenanordnung mit dem wärmeempfindlichen Unterbrecher derart auszubilden, dass die Lebensdauer einer damit ausgerüsteten Entladungslampe nicht durch eine kurze Lebensdauer der Unterbrecherkontakte begrenzt wird. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass bei einer Elektrodenanordnung der eingangs erwähnten Art zur Kontaktierung des Zündstreifens eine an diesem anliegende Blattfeder an einem isolierten Träger befestigt ist und dass zwischen diesem Träger und der Kathode der wärmeempfindliche Unterbrecher angeschlossen ist.
Auf diese Weise wird eine Beanspruchung des Endes des Zündstreifens als Schalterkontakt vermieden, indem zur Kontaktierung eine dauernd am Zündstreifen anliegende Blattfeder verwendet wird und der wärmeempfindliche Unterbrecher mit der Blattfeder elektrisch verbunden, aber mechanisch davon
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getrennt angeordnet wird. Ausserdem kann durch diese Konstruktion der wärmeempfindliche
Unterbrecher besonders nahe an der heizbaren Elektrode angeordnet werden, so dass der Unterbrecher durch die von der Elektrode abgestrahlte Wärme zuverlässig betätigt wird.
Da der Zündstreifen nach dem Zünden der Entladungslampe abgeschaltet wird, kann er einen für seine Wirkung günstigen Wert von etwa 100 n, d. i. ein Zwanzigstel des bisher üblichen Wertes, erhalten, wobei ausserdem keine engen Toleranzen vorgeschrieben sind. Der Zündstreifen kann gemäss einem älteren Vorschlag aus mit Quecksilber zur Bildung von Amalgam geeigneten Metallen hergestellt sein.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles schematisch veranschaulicht. Die Figur zeigt ein Ende einer Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe mit einer erfindungsgemässen Elektrodenanordnung. An der mit einem fluoreszierenden überzug versehenen Innenwandung des Lampenkolbens ist ein parallel zur Lampenachse verlaufender Zündstreifen-l-- vorgesehen. Eine heizbare Elektrode --2-- ist mit einer am Zündstreifen-l-elastisch anliegenden Blattfeder --3-- elektrisch verbindbar.
Zu diesem Zweck ist die Blattfeder --3-- an einem isolierten Träger --5-- befestigt und zwischen diesem Trägerund der einen Stromzuführung-4-der Elektrode-2-ist als wärmeempfmdlicher Unterbrecher --6-- ein Bimetallschalter vorgesehen. Nach dem Einschalten und Zünden der Lampe unterbricht der Bimetallschalter die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode und dem Zündstreifen, wodurch die sonst durch den Zündstreifen bei eingeschalteter Lampe verursachte Verlustleistung vermieden und vor allem die bei Entladungslampen mit dauernd angeschlossenem Zündstreifen in höherem Masse auftretende Welligkeit des Lichtes beseitigt wird.
Gegenüber dem beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann im Rahmen der Erfindung eine Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe auch mit zwei Zündstreifen ausgestattet werden, wobei jeder derselben über je einen wärmeempfindlichen Unterbrecher mit je einer Elektrode der Lampe elektrisch leitend verbindbar ist.