DE1051398B - Niederdruck-Gasentladungslampe mit mindestens einer einspringenden Rinne - Google Patents
Niederdruck-Gasentladungslampe mit mindestens einer einspringenden RinneInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf langgestreckte Niederdruck-Gasentladungslampen, die mit Resonanzstrahlung
arbeiten und betrifft solche Lampen, bei denen das Verhältnis des Umfangs zur Fläche des
Querschnittes, das im folgenden mit cla abgekürzt wird, merklich größer als in Lampen mit demselben
Umfang, jedoch kreisförmigem Querschnitt ist.
In der Hauptpatentanmeldung ist eine Niederdruck-Gasentladungslampe beschrieben, die einen langgestreckten,
im allgemeinen rohrförmigen dünnwandigen Lampenkolben aus glasigem Werkstoff besitzt, der
ein größeres Verhältnis des Umfangs zur Fläche seines Querschnittes als eine Lampe mit kreisförmigem
Querschnitt und gleichem Umfang aufweist, wobei der Kolben von im allgemeinen kreisförmigem
Querschnitt mindestens einen sich in Längsrichtung erstreckenden, nach außen offenen, tief einspringenden
Teil besitzt, der im wesentlichen gleichmäßigen Abstand von den gegenüberliegenden Wandteilen aufweist
und mit der gegenüberliegenden Wand durch Wandteile verbunden ist, deren Krümmungsradius
etwa dem halben Abstand zwischen dem einspringenden Teil und dem gegenüberliegenden Wandteil entspricht,
und bei der die auf diesen einspringenden Teil des Röhrenumfangs entfallende Länge etwa die
Hälfte derjenigen des gegenüberliegenden Wandteils beträgt. Es wurde nun festgestellt, daß in einer Niederdruck-Gasentladungsröhre
mit Resonanzstrahlung, die ein inertes Zündgas, z. B. Argon, mit einem Druck von einigen Millimetern Hg und eine verdampfbare
Metallfüllung, z. B. Quecksilber, enthält, eine merkliche Erhöhung der Lichtstärke bei normaler Lichtausbeute
dadurch erreicht werden kann, daß der Druckdes Zündgases erniedrigt wird. Eine sehr bedeutsame
Auswirkung dieser Entdeckung liegt darin, daß die Lichtausbeutenerhöhung mit höheren cla-Verhältnissen
größer wird. Die prozentuale Zunahme der Lichtausbeute, die sich bei Erniedrigung des Zündgasdruckes
um einen gegebenen Betrag ergibt, ist also bei einer Lampe mit hohem cla-Verhältnis größer als die prozentuale
Lichtausbeutenerhöhung bei Erniedrigung des Zündgasdruckes um denselben Betrag in einer Lampe
mit kreisförmigem Querschnitt. Der prozentuale Zuwachs der Lichtausbeute bei Lampen von hohem
c/a-Verhältnis ist so groß, daß eine gewisse Herabsetzung der Lebensdauer der Lampe infolge erhöhter
Kathodenbeanspruchung in Kauf genommen werden kann, weil sich eine größere Lichtstärke bei verringerten
Kosten ergibt, wenn sowohl die Anschaffungskosten der Lampe als die Betriebskosten in Betracht
gezogen werden.
Demgemäß ist nach der Erfindung eine Niederdruck-Gasentladungslampe nach der Hauptpatentanmeldung,
insbesondere einer Leuchtstofflampe die-
Niederdracfc-GasentladuiigsIainpe mit mindestens einer einspringenden Rinne
Zusatz zur Patentanmeldung G 18585 VIIIc/21 f (Auslegeschrift 1 044 274)
Aiimelderi
General Electric Companyp Schenectadyl N.Y. (V.St.A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt, München-Pasing, Bodenseestr. 3 a
Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 14. Dezember 1954
Eugene Lemmers, Cleveland Heightsr Ohio (V.St.A.), ist als Erfinder genannt worden
ser Art, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe mit etwa 20 bis 40 Watt je 30 cm Kolbenlänge zu belasten
ist und daß das inerte Zündgas einen Druck zwischen 0,1 und 1,0 mm Hg besitzt. Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus
der Beschreibung an Hand der Zeichnung. Hierin zeigt
Fig. 1 die Ansicht einer Ausführungsform einer Gasentladungslampe mit einem durchlaufenden einspringenden
Teil nach dem Hauptpatent, bei der die Erfindung angewandt werden kann,
Fig. 2 die Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Gasentladungslampe nach der Hauptpatentanmeldung
mit kurzen einspringenden Teilen, die abwechselnd an entgegengesetzten Seiten angebracht
sind, bei der die Erfindung angewandt werden kann,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Lampe gemäß Fig. 1 bzw. 2 und
Fig. 4 eine graphische Darstellung zum Vergleich der Lichtausbeute der erfindungsgemäßen Lampe mit
bekannten Lampen.
Die Lampe gemäß Fig. 1 besitzt einen langgestreckten Kolben 2 mit kreisförmigen oder abgerundeten
Röhrenenden 3, 3, die ringförmig abgesetzt sind und an denen Sockel 4, 4 befestigt sind. Jeder
dieser Sockel ist mit zwei isolierten Anschlußstiften 5, 6 versehen. Die Lampe enthält eine ionisierbare
Atmosphäre mit einem Zündgas, das aus einem oder mehreren Edelgasen der nullten Gruppe des periodi-
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sehen Systems, ζ. Β. Argonj unter niedrigem Druck besteht. Ein Vorrat eines ionisierbaren und verdampfbaren
Metalls, das die Entladungsatmosphäre beim Betrieb liefern soll, besteht z. B. aus einem Quecksilbertropfen,
dessen Größe die während des Betriebes der Lampe verdampfte Menge übersteigt. Ein Leuchtstoffüberzug
ist an der Innenseite der Kolbenwand angebracht. Er wandelt die Resonanzstrahlung der
Quecksilberdampfentladung in sichtbares Licht um. Die Lampe kann von außen mit einem wasserabstoßenden
Mittel überzogen sein, um die Zündung unter beliebigen atmosphärischen Bedingungen zu erleichtern.
Bei den bekannten Niederdruck-Gasentladungslampen, z. B. den Leuchtstofflampen, ist es üblich, die
Zündgasfüllung aus Argon mit etwa 2 bis 5 mm Hg Druck einzufüllen. Im allgemeinen verwendet man
heutzutage bei den üblichen Größen von Leuchtstofflampen 3 bis 3,5 mm Hg. Bei der Lampe nach der Erfindung
wird das Zündgas, in diesem Falle Argon, mit viel geringerem Druck eingefüllt, der in den Bereich
zwischen 0,1 und IjOmmHg fällt. Diese Füllung liefert eine unerwartet hohe Steigerung der Lichtausbeute,
wenn die Lampe mit den üblichen oder höheren Belastungen betrieben wird, z. B. mit einer Belastung
von 10 Watt je 30 cm Länge oder mehr. Der prozentuale Lichtstärkenanstieg ist viel höher als in einer
bekannten Lampe von kreisförmigem Querschnitt mit demselben Umfang unter denselben Belastungsbedingungen.
Zum Beispiel kann die Steigerung etwa 25 °/o betragen, während sie bei den runden Lampen O1 bis
5e/o beträgt.
Die in Fig. 1 dargestellte Lampe 21 besitzt ein hohes c/a-Verhältnis infolge einer Gestaltung, die einen verbesserten
Implosionswiderstand gewährleistet. Der Glaskolben 22 ist mit einer Längsrinne 23 versehen,
die sich beinahe bis zu den Enden 3, 3 erstreckt. Der entsprechende Querschnitt ist gemäß Fig. 3 von allgemein
U-förmiger Gestalt' und besitzt eine ausgebauchte Außenseite 24, eine hohle Innenseite 25 von
größerer mittlerer Krümmung als die Außenseite und konvexe Verbindungswände 26, 26 von noch größerer
Krümmung. Man kann sich vorstellen, daß der Kolben 22 durch Aufrollen einer abgeflachten Röhre zu U-förmiger
Gestalt entstanden ist.
Die Lampe 31 gemäß Fig. 2 besitzt ein hohes c/a-Verhältnis bei einer Gestalt, die noch größeren
Implosionswiderstand als die Lampe 21 gemäß Fig. 1 aufweist. Hier ist der Kolben 32 mit unterbrochenen
einspringenden Teilen 33, 34 auf diametral gegenüberliegenden Seiten versehen, die der Röhre ein zickzackartiges
Aussehen verleihen. Die einspringenden Teile 33, 34 können als kurze Längsabschnitte einer
Rinne angesehen werden, die abwechselnd an entgegengesetzten Seiten des Kolbens angebracht ist. Ein
Querschnitt des Kolbens durch eine der Rinnen entspricht demjenigen des Kolbens 22 in Fig. 1 und damit
der Fig. 3.
Die Vorteile bei der erfindungsgemäßen Lampe mit sehr niedrigen Zündgasdrücken in langgestreckten
Röhren mit hohem c/a-Verhältnis sind in Fig. 4 graphisch dargestellt. In dem Kurvenblatt sind die Lichtstärkenkurven
bei Argondrücken von 3 und 0,5 mm in einer bekannten zylindrischen Leuchtstofflampe von
100 Watt mit 5,4 cm Durchmesser und etwa 1,5 m Länge mit denjenigen entsprechender Lampen verglichen,
die eine Gestalt gemäß Fig. 2 hatten. Die Tiefe der Rillen im Verhältnis zur Begrenzung der
ursprünglichen kreisförmigen Röhre betrug etwa 2,8 cm. Hierdurch ergab sich eine durchschnittliche
Querschnittsfläche, die etwa derjenigen einer Röhre mit demselben Umfang entsprach, wenn diese im Verhältnis
3 : 1 abgeflacht ist. Diese Gestalt liefert eine prozentuale Zunahme des durchschnittlichen c/a-Verhältnisses
der verformten Röhre gegenüber der ursprünglichen Röhre mit kreisförmigem Querschnitt
von etwa 40°/».
Wie man sieht, ergibt schon ohne jede Änderung des Zündgasdruckes, z. B. bei dem üblichen Argondruck
von 3 mm Hg, die Vergrößerung des c/a-Verhältnisses bei gegebenem Lampenumfang eine erhebliche
Verbesserung der Lichtausbeute bei gleicher Belastung. Die Erniedrigung des Zündgasdruckes ergibt
jedoch noch eine weitere und sehr merkliche Verbesserung der Lichtausbeute, insbesondere bei Belastungen,
die höher als IOWatt je 30 cm Länge sind.
In den Kurven der Fig. 4 ist die spezifische Lampenbelastung je 30 cm Lampenlänge, gemessen in
Watt, als Abszisse und die Lichtausbeute in Lumen je Watt als Ordinate aufgetragen. Die ausgezogenen
Kurven 41 und 42 zeigen die Lichtausbeute von bekannten zylindrischen Normallampen mit 5,4 cm
Durchmesser bzw. ebensolcher, mit Rinnen versehener Lampen beim üblichen Argondruck von 3 mm Hg. In
allen Fällen nimmt die Lichtausbeute mit zunehmender Belastung ab. Diese Tatsache hat die Belastung
bei den gewöhnlichen Leuchtstofflampen begrenzt. Jedoch sieht man, daß die Lichtausbeute bei der mit
Rinnen versehenen Röhre im ganzen dargestellten Belastungsbereich größer als diejenige bei der zylindrischen
Röhre ist. Die prozentuale Zunahme in Lumen je Watt gegenüber der zylindrischen Röhre beträgt
für die mit Rinnen versehene Röhre im ganzen Bereich etwa 20%.
Die gestrichelten Kurven 43 und 44 zeigen die Wirkung einer Herabsetzung des Argondruckes auf
0,5 mm für die zylindrische bzw. die mit Rinnen versehene Röhre. Die Kurve 43 zeigt, daß die Herabsetzung
des Argondruckes in der zylindrischen Röhre fast keine Wirkung auf die Lichtausbeute bei den
üblichen Nennbelastungen, d. h. z. B. unterhalb 18 Watt je 30 cm Länge hat. Andererseits zeigt die
Kurve 44, daß eine Herabsetzung des Argondruckes in der Röhre mit hohem c/a-Verhältnis schon bei den
üblichen Belastungen eine Ausbeutenverbesserung bewirkt, die bei Belastungen über IOWatt je 30 cm
Länge noch ganz erheblich ansteigt. Beispielsweise beträgt bei 18 Watt je 30 cm Länge in der mit Rinnen
versehenen Röhre die Lichtausbeutenerhöhung infolge der Herabsetzung des Argondruckes etwa 13 °/o, und
zwar zusätzlich zu der Lichtausbeutenerhöhung, die von der Vergrößerung des c/a-Verhältnisses herrührt.
Die Lichtausbeutenerhöhung durch die Kombination von Lampen mit hohem c/a-Verhältnis und niedrigem
Zündgasdruck stellt offenbar ein bemerkenswertes Ergebnis dar. Sie kann entweder dazu dienen, um die
Lichtausbeute zu verbessern, oder um die Belastung bei gegebener Lichtausbeute heraufzusetzen. Beispielsweise
kann die in Fig. 2 dargestellte, mit Rinnen versehene Lampe bei einem Argondruck von
0,5 mm bis zu 35 Watt je 30 cm Länge bzw. nach Extrapolation der Kurve 44 bis zu 40 Watt belastet
werden, wobei die Lichtausbeute immer noch ungefähr gleich derjenigen der zylindrischen Lampe mit 3 mm
Argondruck bleibt. (Die Lampen wurden nicht tatsächlich mit Belastungen von 40 Watt je 30 cm Länge
geprüft, da die verwendeten Kathoden den hohen Strömen nicht gewachsen waren. Für diese hohen Belastungen
müssen größere Kathoden verwendet werden.) Dieses bedeutet, daß nach den beschriebenen Er-
Claims (2)
1. Niederdruck-Gasentladungslampe nach Patentanmeldung G 18585 VIII c121 f mit einem
langgestreckten, im allgemeinen rohrförmigen dünnwandigen Lampenkolben aus glasigem Werkstoff,
der ein größeres Verhältnis des Umfangs zur Fläche seines Querschnitts als eine Lampe mit
kreisförmigem Querschnitt und gleichem Umfang aufweist, bei welcher der Kolben von im allgemeinen
kreisförmigem Querschnitt mindestens einen sich in Längsrichtung erstreckenden, nach außen
offenen, tief einspringenden Teil besitzt, der im wesentlichen gleichmäßigen Abstand von den
gegenüberliegenden Wandteilen aufweist und mit der gegenüberliegenden Wand durch Wandteile
verbunden ist, deren Krümmungsradius etwa dem halben Abstand zwischen dem einspringenden Teil
und dem gegenüberliegenden Wandteil entspricht, und bei der die auf diesen einspringenden Teil des
Röhrenumfangs entfallende Länge etwa die Hälfte derjenigen des gegenüberliegenden Wandteils beträgt,
insbesondere Leuchtstofflampe dieser Art, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe mit etwa
20 bis 40 Watt je 30 cm Kolbenlänge zu belasten ist und daß das inerte Zündgas einen Druck zwischen
0,1 und 1,0 mg Hg besitzt.
2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündgas Argon
dient.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 861 799;
USA.-Patentschriften Nr. 2 267 118, 2 482 421.
Französische Patentschrift Nr. 861 799;
USA.-Patentschriften Nr. 2 267 118, 2 482 421.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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