DE1123047B - Leuchtstofflampe fuer ueberhoehte Leistungsaufnahme - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

ANMELDETAG: 20. APRIL 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 1. F E B RU A R 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstofflampe für überhöhte Leistungsaufnahme mit abwechselnd wechselseitigen muldenförmigen Einbuchtungen längs des zylindrischen Mantels des Entladungsrohres, deren Länge in der Größenordnung des Rohrdurchmessers liegt und die zumindest an ihren Mittelabschnitten im wesentlichen nierenförmige Querschnitte bilden.

Leuchtstofflampen der vorstehend beschriebenen bekannten Bauart weisen bei einem verhältnismäßig großen Implosionswiderstand ein großes Verhältnis von Umfang zu Querschnittsfläche auf. Für Resonanzstrahlungslampen, beispielsweise fluoreszierende Lampen, bei denen die bei 2537 A liegende Strahlungsresonanz von Quecksilberdampf dafür benutzt wird, einen im Inneren auf die Mantelwandung aufgebrachten Leuchtstoff zur Erzeugung sichtbaren Lichtes anzuregen, ist ein großes Verhältnis von Umfang zu Querschnittsfläche bekanntlich äußerst vorteilhaft, denn es gestattet bei einem gegebenen Wirkungsgrad eine überhöhte Belastung und Lumenabgabe pro axiale Längeneinheit.

Unter den wesentlichen Faktoren, die zu der hohen Lumenleistungsfähigkeit beitragen, die mit der vorstehend beschriebenen Bauart erreicht wird, findet sich die hohe Elektronentemperatur oder Geschwindigkeit, die zusammen mit verminderten Verlusten elastischer Kollision infolge einer schnelleren Diffusion von Elektronen, Quecksilberionen und Strahlungsquanten zu den Kolbenwänden erhalten wird. Für eine gegebene Lampenlänge und Wattzahl ist der Lampenstrom kleiner und die Lampenspannung höher als bei einer Lampe gleichen Umfangs mit kreisförmigem Querschnitt, wodurch die Anteile sowohl der Kathodenverluste als auch der Stabilisatorverluste verringert werden.

Bei einer bekannten Leuchtstofflampe der eingangs angegebenen Art ist der Abstand zwischen dem Boden der Mulde und der gegenüberliegenden Mantelwand kleiner als der Abstand von Wand zu Wand in den Übergangsabschnitten, d. h. in den Abschnitten, in denen der Entladungspfad von einer Lampenseite auf die gegenüberliegende wechselt. Dies hat den Nachteil, daß das Plasma in den verschiedenen Abschnitten nicht gleichmäßig eingeschnürt wird und folglich der Wirkungsgrad in den Übergangsabschnitten kleiner ist als in den Muldenabschnitten und nicht überall den gleichen optimalen Wert hat. Der Muldensprung, d. h. der axiale Abstand zwischen entsprechenden Punkten in den benachbarten Mulden auf entgegengesetzten Seiten des Mantels, ist bei dieser bekannten Lampe etwa doppelt so groß wie der Leuchtstofflampe für überhöhte Leistungsaufnahme

Anmelder:

General Electric Company, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 12. Mai 1958

Eugene Lemmers und John Owens Aicher,

Cleveland Heights, Ohio (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

Lampendurchmesser. Dieser Umstand ist mit dafür verantwortlich, daß der Abstand von Wand zu Wand in den Übergangsabschnitten größer ist als der Abstand von Wand zu Wand in den Muldenabschnitten, und er führt auch dazu, daß die Länge der von einer Seite der Lampe zur anderen wechselnden positiven Entladungssäule im Vergleich zur axialen Gesamtlänge der Lampe verhältnismäßig klein ist.

Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, den Wirkungsgrad und die Belastungskapazität von Leuchtstofflampen der eingangs genannten allgemeinen Bauart weitergehend zu verbessern und eine Leuchtstofflampe zu schaffen, die erheblich bessere diesbezügliche Werte aufweist als die bekannte, vorstehend beschriebene Ausführungsform.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Muldensprung, d. h. der Abstand zwischen einander entsprechenden Punkten in benachbarten, auf entgegengesetzten Seiten des Mantels befindlichen Mulden, etwa die Größe des Manteldurchmessers aufweist und daß der Entladungspfad, in der Mittellinie der Mulden gemessen, ein Zickzackpfad von im wesentlichen gleichmäßiger Breite ist.

Die erfindungsgemäße Lampe weist neben einem sehr großen Implosionswiderstand ein optimales Längenverhältnis von Plasmakanal zur Lampengesamtlänge auf und hat einen über den gesamten Entladungspfad hinweg im wesentlichen konstanten Wir-

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kungsgrad. Vergleichsweise Versuche mit der bekannten Lampe und der erfindungsgemäßen Lampe haben ergeben, daß bei der letzteren sowohl die Belastungskapazität als auch die Lichtausbeute eine erhebliche Steigerung erfahren haben.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die kanalförmigen Mulden schräge Endwände in Längsrichtung und einen in einer Ebene senkrecht zur Lampenachse vom Boden der Mulde aus zu den Kanten jeder Seite gemessenen öffnungswinkel haben, dessen günstigste Größe etwa 100° beträgt. Diese Ausgestaltung ergibt den Vorteil, daß durch die Mulden kein Licht eingefangen wird.

Bei der erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe sind die in Längsrichtung benachbarten, auf entgegengesetzten Seiten befindlichen Mulden vorzugsweise mit sich überlappenden Ubergangsabschnitten versehen, und der Abstand zwischen den schrägen Endwänden benachbarter Mulden liegt im Bereich von 60 bis 15O°/o des Abstandes zwischen dem Boden der MuI-den und den kreisförmigen äußeren Wandteilen des Mantels und beträgt vorzugsweise 80% des letztgenannten Abstandes.

Die schrägen Endwände der Mulden sind vorzugsweise so geformt, daß der Entladungsraum zwisehen den Übergangsteilen der Mulden im Querschnitt im wesentlichen die Form eines Garnspulenkörpers mit im wesentlichen geraden Mantellinien der zylindrischen und kegelstumpfförmigen Begrenzungsflächen aufweist.

Es ist bekannt, bei Leuchtstofflampen den Partialdruck des Quecksilbers automatisch dadurch zu regeln, daß mit dem Entladungsraum in Verbindung stehende Stellen vorgesehen werden, die kühler bleiben als der übrige Teil der Lampe. Ein solches Dampfdruckregelzentrum wird bei der erfindungsgemäßen Lampe vorzugsweise dadurch erhalten, daß die Lampenhülle innerhalb des allgemein zylinderförmigen Umrisses und wenigstens eines der muldenförmigen Teile mit einer Verformung derart versehen ist, daß ein mit dem Entladungsraum in Verbindung stehender, aber für die Entladung toter Raum vorhanden ist, der zur Regelung des Partialdampfdruckes des Quecksilbers dient.

Infolge der Tatsache, daß bei der Erfindung der Raum zur Regelung des Dampfdruckes für die Entladung tot ist, bleibt dieses Dampfdruckregelzentrum wesentlich kälter als der restliche Teil der Lampe und kann dadurch in verstärktem Maße wirksam werden. Da die Verformung, die den toten Raum bildet, innerhalb des allgemein zylinderförmigen Umrisses und innerhalb der muldenförmigen Teile angeordnet ist, ist sie gegen Beschädigung weitgehend geschützt und kann auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Lampe, bei der die Mehrzahl der kanalartigen Mulden zu einer durch die Längsachse des Mantels verlaufenden Ebene symmetrisch angeordnet sind, kann der für die Entladung tote Raum dadurch erhalten werden, daß zumindest eine der Mulden gegenüber dieser Längsschnittsebene seitlich verschoben asymmetrisch angeordnet ist und auf einer Seite einen breiteren Kantenteil und auf der anderen Seite einen schmaleren Kantenteil hat.

Es werden zweckmäßigerweise zwei solche asymmetrisch angeordnete Mulden vorgesehen, von denen die eine gegen die eine Seite des Mantels und die andere gegen die entgegengesetzte Seite des Mantels hin verschoben ist, so daß die Lampe in jeder der beiden Gebrauchsstellungen, in welcher die Mehrzahl der Mulden in einer bestimmten Ebene liegt, ein wirksames Druckregelzentrum aufweist.

Vorzugsweise ist auf jeder Seite des Mantels eine asymmetrische Mulde vorhanden, wobei diese beiden asymmetrischen Mulden in Längsrichtung nahe der Lampenmitte drei Muldensprünge voneinander entfernt angeordnet sind.

Eine andere Möglichkeit, den gewünschten toten Raum für die Dampfdruckregelung zu erhalten, besteht bei der Erfindung darin, daß eine oder einige der sich in Längsrichtung erstreckenden kanalartigen Mulden mit einer abstehenden engen hohlen Rippe versehen sind, die sich aus der Mitte der Mulde flossenartig nach außen in Richtung der Lampenachse erstreckt und am einen Ende nach außen von einer Mantellinie des Lampenrohres begrenzt in dieses übergeht und an ihrem anderen Ende schräg in die Mulde abfällt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Leuchtstofflampe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei zur Verkürzung der Figur Teile des Lampenmantels weggebrochen sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Lampe der Fig. 1, wobei ein Teil des Lampenmantels im Schnitt gezeigt ist,

Fig. 3 ein Querschnitt durch einen Muldenteil der Lampe der Fig. 1 in der Ebene 3-3 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 a und 4 b schiefe Schnitte in vergrößertem Maßstab in der Ebene 4-4 der Fig. 2 etwa senkrecht zu den Seitenwänden in einem Übergangsabschnitt der Lampe, wobei die Fig. 4 b den erfindungsgemäß verbesserten Spulenumriß mit geraden Seiten zeigt,

Fig. 5 und 6 vergrößerte Querschnitte durch die Lampe in den Ebenen 5-5 bzw. 6-6 der Fig. 1,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des sich in Längsrichtung erstreckenden Mittelteils einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht durch die in Fig. 7 dargestellte Lampe, wobei der Schnitt entlang der Ebene 8-8 der Fig. 7 verläuft.

In der Zeichnung und insbesondere den Fig. 1 und 2 ist eine Leuchtstofflampe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die einen langesstreckten gläsernen Mantel 1 aufweist. Der Mantel ist mit kreisrunden Rohrenden 2, 2 versehen, die an ihren äußeren Enden ringförmig eingezogen oder mit einer Schulter zum Befestigen von Endstücken 3-3 versehen sind, durch welche die Anschlüsse zu den Elektroden hindurchgehen. Vorzugsweise wird Argon unter einem Druck von 1,4 Torr verwendet. Der Quecksilberdampf wird durch eine kleine Menge von Quecksilber geschaffen, die größer als die Menge ist, die während des Betriebs der Lampe verdampft. Ein bei 8 angedeuteter Leuchtstoffüberzug auf der Innenseite des Mantels, der aus Erdalkalihalogenphosphaten bestehen kann, wandelt die Quecksilberresonanzstrahlung von 2537 Ä in sichtbares Licht um.

Der Lampenmantel weist im Abstand befindliche, längsgerichtete, kanalförmige Mulden 10,11 auf, die auf diametral gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Der Entladungsquerschnitt der muldenförmigen

Teile der Lampe ist im wesentlichen nierenförmig (Fig. 3). Diese Form ergibt einen hohen Implosionswiderstand und schafft darüber hinaus einen guten Lampenwirkungsgrad auf Grund der höheren Elektronengeschwindigkeiten und der verminderten Verluste durch elastische Kollision. Diese Eigenschaften smd, wie vorher erwähnt, der schnelleren Diffusion von Photonen, Elektronen und Quecksilberionen zu den Lampenwänden zuzuschreiben.

Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, sind die Mulden kurz und am allgemeinen oval, und sie haben voneinander einen verhältnismäßig kurzen Abstand. Der Muldensprung, das ist der axiale Abstand A zwischen einander entsprechenden Punkten in benachbarten Mulden auf gegenüberliegenden Seiten des Mantels, ist nicht mehr als 50% größer oder 33% kleiner als der maximale Durchmesser des Mantels. Vorzugsweise ist er etwa so groß wie dieser. Bei einer Lampe von beispielsweise 54 mm Durchmesser beträgt somit der Muldensprung vorzugsweise etwa 54 mm. Dadurch wird ein Plasmakanal von einer beträchtlichen wirksamen Länge erzielt, weil ein fortlaufender Zickzackweg gebildet wird, der sich im wesentlichen über die ganze Länge des Mantels erstreckt. Dies kommt einer Verlängerung des Mantels gleich, obzwar die tatsächliche Länge natürlich unverändert bleibt.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens, wie es am deutlichsten in Fig. 3 zu sehen ist, sind die Mulden gegenüber dem Manteldurchmesser so bemessen, daß sie verhältnismäßig offen sind. Wenn die Mulden zu tief oder zur eng sind, wird in ihnen Licht eingefangen. Dieser Nachteil wird dadurch vermieden, daß der zwischen zwei am Mittelpunkt der Bodenwand der Mulde 12 beginnenden und gegen die Kanten bei 13 und 14 divergierenden geraden Linien gemessene Winkel B zumindest 90° groß ausgeführt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Winkel B, der als Muldenöffnungswinkel bezeichnet werden kann, etwa gleich 100°.

Die Enden 15,16 von auf gegenüberliegenden Seiten des Mantels befindlichen, einander benachbarten Mulden überlappen sich teilweise und sind so nahe beieinander angeordnet, daß verengte Übergangsbereiche 17 zwischen diesen Enden gebildet werden. Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, ist der Abstand C von Wand zu Wand in den Ubergangsbereichen 17 vorzugsweise nicht größer als der Abstand D von Wand zu Wand in den Muldenbereichen 18, der zwischen dem Boden der Mulde bei 12 und der gekrümmten Außenwand des Mantels bei 19 gemessen wird. Auf diese Weise wird ein zickzackförmiger Weg geschaffen, dem die Entladung oder das Plasma von einem Ende der Lampe zum anderen folgen muß und in welchem die Entladung im allgemeinen, wie in der mittleren Diametralebene durch die Mulden gemessen wird, verengt wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad oder das Verhältnis von Lumen zu Wattzahl der Lampe wesentlich verbessert, weil der Wirkungsgrad in den Übergangsbereichen etwa genauso groß ist wie in den Muldenbereichen.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Abmessung/) etwa gleich 2,3 cm und die Abmessung C gleich 1,8 bis 1,9 cm, d. h. daß C gleich 78 bis 83°/o von D ist. Im allgemeinen sollte C nicht größer als 150% von D sein, damit das Plasma in den Übergangsbereichen stets in einem lohnenden Ausmaß beschränkt wird. Vorzugsweise sollte C nicht mehr als 100% von D betragen. Andererseits sollte C nicht kleiner als 6O°/o von D sein, da die Entladung sonst zu Instabilitäten neigen würde und in den Übergangbereichen von einer Seite zur anderen vorwärts und zurückschnellen könnte. Die gewählten Proportionen, bei denen C etwa gleich 80% von D ist, nehmen Rücksicht auf die Herstellungstoleranzen und vermeiden Instabilitäten, während zugleich das Plasma in einem sehr lohnenden Ausmaß eingeengt wird.
Der kleine Abstand von Wand zu Wand in den

ίο Übergangsbereichen hat auch schärfere Abbiegungen im Entladungsweg beim Wechsel von einer Seite der Lampe zur anderen zur Folge und trägt damit zu einer weiteren Verlängerung der effektiven Länge der positiven Entladungssäule bei. Dadurch werden die Belastungskapazität oder Lampenwattzahl, die bezüglich der feststehenden Elektronenverluste in die positive Säule hineingeht, und mit ihr der Wirkungsgrad vergrößert. Die Einengung des Plasmas durch die ganze Lampe hindurch und dessen Verlängerung infolge des Zickzackweges, dem es folgen muß, wirken sich dahingehend aus, daß der Spannungsabfall an der Lampe für eine gegebene Eingangswattzahl größer wird. Die Lampe arbeitet daher mit höheren Spannungen und kleineren Strömen als die bekannten Leuchtstofflampen, so daß für den Stabilisator weniger Kupfer und Eisen erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Lampe gestattet somit den Bau eines Stabilisators, der nicht nur einen geringeren Anschaffungspreis, sondern wegen der verminderten Stabilisator-Verluste auch geringere Betriebskosten aufweist.

In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird eine weitere Verbesserung der Leistungsfähigkeit durch einen besonderen Querschnitt der schiefen Übergangszonen erhalten, der die Form einer Garnspule mit geraden Seiten hat, im Unterschied zu der Form einer Spule mit gekrümmten Seiten. Der verbesserte Querschnitt ist in Fig. 4 b dargestellt, in welcher die mittleren Teile der vertikalen Seitenwände ISb und 16 b im wesentlichen gerade oder flach sind. Die Fig. 4 a stellt vergleichsweise einen Querschnitt dar, bei welchem die mittleren Seitenwände 15 a und 16 a gekrümmt sind.

Ungeachtet dessen, welche Spulenform in den Übergangsabschnitten verwendet wird, nimmt das Plasma eine im wesentlichen ovale Form an und läßt die Räume an Kanten bei 20 a oder 20 b frei. In beiden Fällen sind die Ausdehnungsgrenzen des Plasmaovals durch den engsten Teil der Grenzwände bestimmt, d. h. durch die oberen und unteren Wände 21, 22 und die vertikalen Seitenwände 15 a, 16 a in Fig. 4 a oder 15 b, 16 b in Fig. 4 b. Bei der Spulenform mit geraden Seitenwänden gemäß Fig. 4 b schmiegt sich jedoch das Plasmaoval für einen gegebenen kleinsten Wand-zu-Wand-Abstand zwischen den vertikalen Seitenwänden im allgemeinen enger an die Seitenwände an, und es breitet sich mehr über die Wände aus. Dies stellt die erwünschte Bedingung für die Erhöhung der Leistungsfähigkeit durch Einengen der Entladung dar, weil die Diffusion von Photonen, Elektronen und Quecksilberionen zu den Seitenwänden wesentlich schneller stattfindet, woraus sich die Verbesserung der elektrischen Leistungsfähigkeit und des Verhältnisses Lumen zu Wattzahl ergibt.

Die Lampe ist vorzugsweise mit zumindest einer und vorzugsweise zwei asymmetrischen Mulden versehen, die als Quecksilberdampfdruckregelzentrum dienen, das eine konstantere Temperatur und einen

optimalen Quecksilberdampfdruck sichert. Die beiden asymmetrischen Mulden sind vorzugsweise'nahe der Mitte der Lampe angeordnet und, wie bei 10' und 11' in Fig. 1 und 2 dargestellt, vorzugsweise drei Muldensprünge voneinander entfernt. Die asymmetrischen Mulden sind tiefer, und der Kantenteil an einer Seite dieser Mulden ist breiter als der an der anderen Seite. Das Entladungsplasma verlagert sich dann von der engeren Kantenseite weg gegen die breitere Kantenseite. Die engeren Kanten arbeiten demzufolge bei einer niedrigeren Temperatur als der verbleibende Teil des Lampenmantels. Der engere Kantenteil, der zuunterst angeordnet ist, wird durch einen Luftkonvektionsstrom wirksamer gekühlt. Damit eine nicht polarisierte Lampe für eine Montage mit nach den Seiten weisenden Mulden erhalten wird, die nach Belieben in jeder Richtung um 180° gedreht werden kann, sind die beiden asymmetrischen Mulden bezüglich der durch die restlichen Mulden hindurchgehenden diametralen Mittelebene in entgegengesetzten Richtungen versetzt. Dadurch werden zwei engere Kantenteile auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Lampe geschaffen, von denen einer stets zuunterst angeordnet ist und das wirksame Quecksilberdampfdruckregelzentrum bildet.

Die Fig. 5 und 6 stellen den Querschnitt durch die asymmetrischen Muldenabschnitte 10' bzw. 11' dar. In Fig. 5 weist der Boden der asymmetrischen. Mulde bei 12' einen kleineren Radius, als bei 12 in Fig. 3 dargestellt, auf, und er ist tiefer eingedrückt und nach unten verlagert. Der Boden ist auch etwas kürzer gehalten, so daß das tiefere Eindrücken kompensiert wird und etwa der gleiche Abstand von Wand zu Wand in der Zone 17 erhalten bleibt. Beispielsweise sei der Boden 12 der symmetrischen Rille in Fig. 3 mit einem Radius von etwa 15,9 mm gebildet und so eingedrückt, daß die Abmessung D, wie vorher für den Fall eines Rohres von einem Nenndurchmesser von 54 mm angegeben, etwa gleich 2,3 cm ist. Die asymmetrische Mulde bei 10' ist andererseits bei 12' mit einem Radius von etwa 13 mm hergestellt und um so viel tiefer eingedrückt, daß die Abmessung D' etwa 1,8 cm beträgt. Zugleich ist die Mittellinie der asymmetrischen Mulde bezüglich der diametralen Mittellinie der Lampe um 3,2 mm (Abmessung G') versetzt. Dies hat zur Folge, daß der Krümmungsradius der engeren Kantenteile 14' in Fig. 5 etwa der gleiche ist wie bei 14 in Fig. 3, während der breitere Kantenteil bei 13' in Fig. 5 einen Krümmungsradius hat, der wesentlich größer ist als bei 13 in Fig. 3.

Die oben beschriebene Konstruktion, bei welcher einer der Kantenteile im asymmetrischen Muldenabschnitt breiter ausgeführt ist als die Kantenteile der symmetrischen Mulden und der engere Kantenteil etwa die gleiche Form hat wie diese, hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, da sie zu keinerlei Schwierigkeiten beim Aufbringen des Leuchtstoffes auf die Innenseite des Mantels führt. Die gleichen elektrischen Ergebnisse und die gleiche Temperatursteuerung können andererseits auch dadurch erhalten werden, daß der Radius des breiteren Kantenteils gleich demjenigen der Kantenteile der symmetrischen Mulden und der Radius der engeren Kante kleiner als dieser Radius ausgeführt wird. Allerdings bietet die letztgenannte Konstruktion größere Schwierigkeiten beim Aufbringen des Leuchtstoffes.

Die in Fig. 6 dargestellte Mulde 11' ist ebenfalls asymmetrisch angeordnet und um eine Strecke G" von 3,2 mm nach oben verlagert. Dadurch wird die untere Kante 14" breiter, während die obere Kante 13" im wesentlichen gleichbleibt. Dadurch, daß die asymmetrischen Mulden 10' und 11' drei Muldensprünge voneinander entfernt angeordnet sind, wird der Plasmakanal nicht gezwungen, sich plötzlich von einer Seite der Lampe zu der anderen hin zu wellen. Das Plasma verschiebt sich hingegen allmählich von der breiteren Kante 13' an der asymmetrischen

ίο Mulde 10' zu der breiteren Kante 14" an der asymmetrischen Mulde 11', und diese Verlagerung ist vollständiger, als es der Fall wäre, wenn die asymmetrischen Mulden unmittelbar benachbart lägen.

Eine Betrachtung der Fig. 5 und 6 ergibt, daß die Lampe zwei Kantenabschnitte von breiterem Radius, nämlich die Kanten 13' und 14", aufweist, die um 180° voneinander entfernt angeordnet sind. Die diesen Kantenabschnitten entsprechenden, vergleichsweise engeren Kantenabschnitte sind ebenfalls um 180°

ao voneinander entfernt angeordnet. So befindet sich stets ein engerer Kantenabschnitt einer asymmetrischen Mulde zuunterst, gleichgültig, ob die Lampe, wie in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt, ausgerichtet oder um 180° um ihre Achse gedreht ist. Die Lampe ist somit nicht polarisiert, und es ist unwesentlich, wie sie montiert wird, vorausgesetzt, daß die Mulden in horizontale Richtung weisen.

Die gekrümmten Linien 23 in Fig. 5 stellen den Konvektionsstrom von Luft um die Lampe im Betrieb dar. Versuche an erfindungsgemäßen Lampen mit einem Außendurchmesser von 54 mm, die bei einer Belastung von etwa 100 Watt/m in ruhiger umgebender Luft von 26° C arbeiteten, ergaben die angenäherten Temperaturen, die in den Fig. 5 und 6 an den Kanten der beiden asymmetrischen Mulden angegeben sind. In beiden Mulden bewegt sich das Entladungsplasma von der engeren Kante gegen die breitere Kante. Unabhängig davon, ob sich die engere Kante oben oder unten befindet, hat sie die Neigung, kühler zu arbeiten. An der untenliegenden engeren Kante wird der Effekt der entsprechend verminderten Erwärmung durch die Kühlwirkung des Luftkonvektionsstromes gefördert, und es ergibt sich an dieser Kante eine Temperatur von etwa 40° C gegenüber einer Temperatur von 64° C an der breiten oberen Kante. Andererseits arbeitet die oben befindliche schmalere Kante bei einer Temperatur von 47° C (Fig. 6) gegenüber einer Temperatur von 52° C an der in diesem Falle untenliegenden breiteren Kante.

Dies ist der Grund, weshalb zwei asymmetrische Mulden erforderlich sind, und zwar je eine auf einer jeden Seite der Lampe, wobei die engeren Kanten mit einem Winkelabstand von 180° voneinander entfernt angeordnet sind. Die zuunterst angeordnete enge Kante arbeitet dabei mit der geringsten Temperatur und bildet somit das wirksame Quecksilberdampfdruckregelzentrum, das den Partialdruck des Quecksilberdampfes durch die Lampe hindurch für einen optimalen Wirkungsgrad regelt.

Der genaue Krümmungsradius der schmalen Kante ist nicht so wesentlich. Voraussetzung ist nur, daß sie nicht so scharf ist, daß es schwierig wird, den Leuchtstoff auf den Mantel aufzubringen. Versuche haben ergeben, daß typische Werte für die Tempera-

türen an den in Fig. 5 gezeigten Punkten E, F und G 39,2, 40,0 und 40,8° C sind. Dies zeigt, daß der Temperaturgradient an der Krümmung der schmaleren Kante verhältnismäßig flach ist, so daß der ge-

naue Grad der Krümmung nicht so wesentlich ist. Was von Bedeutung ist, ist die Tatsache, daß ein wesentlicher Unterschied in der Abmessung der einen Kante gegenüber der Abmessung der anderen Kante vorhanden ist, damit das Plasma gegen die Kante mit dem größeren Radius verlagert wird.

Eine bevorzugte, mit den erfindungsgemäßen Merkmalen ausgestattete Leuchtstofflampe hat eine Nennlänge von 244 cm, einen Durchmesser von 54 mm und einen Muldensprung von etwa 54 mm. Dies führt zu einer Gesamtzahl von vierzig Mulden, wobei sich je zwanzig Mulden auf einer Seite befinden. Betriebsmessungen zeigten eine mittlere Leistungsaufnahme von 225 Watt, einen Lampenstrom von 1,5 A, eine Lampenspannung von 178 Volt und eine Lumenabgäbe von 15 000 Lumen bei einer Temperatur des Quecksilberdampfdruckregelzentrums von 40° C bei einem Lumen-Watt-Verhältnis von 68,9. Ein dem Implosionswiderstand anderer bekannter Lampen entsprechender Implosionswiderstand wird bei dieser Lampe bereits mit einer Wandstärke von nur 1,3 mm erhalten.

Eine andere Dampfdruckreguliereinrichtung ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Sie wird durch eine oder mehrere rippenförmige Ausbildungen des gläsernen Lampenmantels gebildet, die innerhalb des zylindrischen Lampenumrisses an eine bzw. mehrere der Mulden angrenzen. Diese Rippen schaffen verengte Räume, aus welchen das Entladungsplasma im wesentlichen ausgeschlossen ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7, die den Mittelabschnitt eines Lampenmantels zeigt, der sonst dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten gleichen kann, ist eine oder sind mehrere der eingezogenen Mulden mit einer abstehenden Rippe versehen, die sich vom Boden der Mulde aus nach außen erstreckt. Die Rippe ist so schmal, daß das Plasma nicht in sie eintritt, und sie bleibt folglich verhältnismäßig kühl. Da die Rippe vollständig innerhalb der eingezogenen Mulde angeordnet ist, ragt sie nicht über die im allgemeinen zylindrische Form der Lampe hinaus, und sie ist somit gegen einen Bruch weitgehend geschützt. Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsform sind Rippen 25, 26 in Muldenabschnitten 10" und 11" gezeigt. Die Rippe 25 weist sich von der Bodenwand 24 der Mulden nach außen erstreckende und auf einer Seite in die schräge Endwand 24' übergehende Seitenwände auf. Die Rippe erstreckt sich nicht ganz bis zur gegenüberliegenden Endwand der Mulde, sondern hat eine vordere Kante 25', die gegen die Bodenwand 24 abfällt, und sie ist entlang der Mittellinie der Mulde symmetrisch zu dieser angeordnet. Die Breite der Rippe ist wesentlich kleiner als die kleinste Abmessung des Entladungsquerschnitts, der irgendwo in der Lampe durch die Mantelwände bestimmt wird, was zur Folge hat, daß das Plasma nicht merklich in die Rippe eindringt. Die Rippe bleibt folglich wesentlich kühler als der verbleibende Teil der Lampe und dient als ein Quecksilberdampfregelzentrum, in welchem das überschüssige Quecksilber kondensiert. Gegebenenfalls kann sich die Rippe auch über die volle Länge der Mulde erstrecken.

Die Rippe 25 auf der einen Seite der Lampe und die Rippe 26 auf der anderen Seite können, wie in Fig. 7 dargestellt, zur Erzielung einer verbesserten Symmetrie in benachbarte schräge Muldenendwände 12', 13' Rücken an Rücken übergehen.

Statt einer Rippe kann auch eine Einsenkung im Boden oder in der Innenwand einer Mulde oder mehrerer Mulden vorgesehen sein, die nach innen in den Mantelraum vorragt. Eine solche Einsenkung wird vorzugsweise auf einer Seite der Mittelebene angeordnet. Die sich ergebende Verengung hat dann einen Ausschluß des Plasmas oder der Entladung aus dem Raum zwischen der Einsenkung und der nahegelegenen Kantenwand auf einer Seite der Mulde zur Folge, so daß diese Zone der Kantenwand gekühlt wird und ein Quecksilberdampfdruckregelzentrum bildet.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Leuchtstofflampe für überhöhte Leistungsaufnahme mit abwechselnd wechselseitigen muldenförmigen Einbuchtungen längs des zylindrischen Mantels des Entladungsrohres, deren Länge in der Größenordnung des Rohrdurchmessers liegt und die zumindest an ihren Mittelabschnitten im wesentlichen nierenförmige Querschnitte bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Muldensprung, d. h. der Abstand (A) zwischen einander entsprechenden Punkten in benachbarten, auf entgegengesetzten Seiten des Mantels befindlichen Mulden (10,11), etwa die Größe des Manteldurchmessers aufweist und daß der Entladungspfad, in der Mittellinie der Mulden gemessen, ein Zickzackpfad von im wesentlichen gleichmäßiger Breite (C, D) ist.

2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kanalförmigen Mulden schräge Endwände in Längsrichtung und einen in einer Ebene senkrecht zur Lampenachse vom Boden (12) der Mulde aus zu den Kanten (13,14) auf jeder Seite gemessenen öffnungswinkel (B) haben, dessen günstigste Größe etwa 100° beträgt.

3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung benachbarten, auf entgegengesetzten Seiten befindlichen Mulden vorzugsweise mit sich überlappenden Ubergangsabschnitten (15, 16) versehen sind und daß der Abstand (C) zwischen den schrägen Endwänden benachbarter Mulden im Bereich von 60 bis 150°/» des Abstandes (D) zwischen dem Boden der Mulden und den kreisförmigen äußeren Wandteilen des Mantels liegt und vorzugsweise 80°/d dieses Abstandes (D) beträgt.

4. Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schrägen Endwände der Mulden so geformt sind, daß der Entladungsraum zwischen den Übergangsteilen der Mulden im Querschnitt im wesentlichen die Form eines Garnspulenkörpers mit im wesentlichen geraden Mantellinien der zylindrischen und kegelstumpfförmigen Begrenzungsflächen aufweist.

5. Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampenhülle innerhalb des allgemein zylinderförmigen Umrisses und wenigstens eines der muldenförmigen Teile mit einer Verformung derart versehen ist, daß ein mit dem Entladungsraum in Verbindung stehender, aber für die Entladung toter Raum vorhanden ist, der zur Regelung des Partialdampfdruckes des Quecksilbers dient.

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6. Leuchstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Mehrzahl der kanalartigen Mulden zu einer durch die Längsachse des Mantels verlaufenden Ebene symmetrisch angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Mulden gegenüber dieser Längsschnittsebene seitlich verschoben asymmetrisch angeordnet ist und auf einer Seite einen breiteren Kantenteil und auf der anderen Seite einen schmaleren Kantenteil hat.

7. Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei asymmetrisch angeordnete Mulden vorgesehen sind, wobei die eine gegen die eine Seite des Mantels und die andere gegen die entgegengesetzte Seite des Mantels hin verschoben ist.

8. Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Mantels eine asymmetrische Mulde vorhanden ist und diese beiden

asymmetrischen Mulden in Längsrichtung nahe der Lampenmitte und drei Muldensprünge voneinander entfernt angeordnet sind.

9. Leuchtstofflampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder einige der sich in Längsrichtung erstreckenden kanalartigen Mulden mit einer abstehenden engen hohlen Rippe (25) versehen sind, die sich aus der Mitte der Mulde flossenartig nach außen in Richtung der Lampenachse erstreckt und an einem Ende nach außen von einer Mantellinie des Lampenrohres begrenzt in dieses übergeht und an ihrem anderen Ende in die Mulde abfällt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 044 274;
österreichische Patentschrift Nr. 199 750;
französische Patentschrift Nr. 1162 139;
Illuminating Engineering, Januarheft 1958, S. 48, Fig. A.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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