DE1217497B - Niederdruckentladungslampe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIj

Deutsche KL: 2If-82/03

Nummer: 1217497

Aktenzeichen: G 29650 VIII c/21 f

Anmeldetag: 10. Mai 1960

Auslegetag: 26. Mai 1966

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mit einem röhrenförmigen, Quecksilberdampf und ein Zündgas enthaltenden Kolben, in dessen Enden je eine Elektrode angeordnet ist, die je eine Kathodenwendel und zwei elektrisch mit dieser verbundene, im Querschnitt etwa L-förmige Abschirmbleche mit je einem kurzen und langen Schenkel enthält, die quer bzw. parallel zur Kathodenwendel verlaufen.

Die bekannten Leuchtstofflampen, die das Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung darstellen, enthalten als Füllung Quecksilberdampf unter einem Druck von einigen 10~³ Torr und ein aus einem oder mehreren Edelgasen bestehendes Zündgas unter einem Druck von einigen Torr. Unter normalen Verhältnissen hat der Wirkungsgrad der Umsetzung von elektrischer Energie in UV-Strahlung bei einem Quecksilberdampfdruck von ungefähr 6 · 10~³ Torr ein Maximum. Bed den handelsüblichen Lampen beträgt der Druck des gewöhnlich aus Argon bestehenden Zündgases mindestens etwa 3 Torr. Durch das Zündgas wird die zur Einleitung einer Bogenentladung zwischen den Lampenelektroden erforderliche Spannung herabgesetzt, außerdem schützt es die Elektroden bis zu einem gewissen Grade gegen ein schädliches Ionenbombardement während des Zündens.

Es ist seit langem bekannt, daß der Wirkungsgrad einer Leuchtstofflampe, gemessen in abgegebener Lichtleistung (Lumen) pro Watt elektrischer Eingangsleistung, durch Erniedrigung des Zündgasdruckes erhöht werden kann. Wenn man jedoch bei Leuchtstofflampen, die Argon als Zündgas enthalten, den Zündgasdruck unter 3 Torr herabsetzt, nehmen mit abnehmendem Druck die Lebensdauer und die Konstanz der Lichtleitung ab, während sich gleichzeitig die Kolbenenden rascher schwärzen. Der Grund hierfür liegt hauptsächlich in einer verstärkten Schädigung der Kathoden durch den Aufprall positiver Ionen, vor allem beim Anlauf. Bei Schnellstartlampen, deren Kathoden durch Stromdurchgang erhitzt werden, könnte die Lebensdauer der Kathoden zwar einfach dadurch wieder auf normale Werte gebracht werden, daß die Kathodenfläche vergrößert und die Kathodentemperatur und damit auch die thermische Emission erhöht werden. Die zur Erhöhung der Kathodenlebensdauer erforderliche Vergrößerung der Heizleistung erhöht jedoch die Gesamtverluste der Lampe derart, daß die Wirkungsgradverbesserung durch Herabsetzung des Zündgasdruckes praktisch völlig aufgehoben wird, und man Niederdruckentladungslampe

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld und Dr. D. v. Bezold,
Patentanwälte, München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Eugene Lemmers,

Cleveland Heights, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. Mai 1959 (812 235)

hat daher bisher auch von diesen Maßnahmen keinen Gebrauch gemacht.

Zur Verringerung der störenden Schwärzung der Kolbenenden durch verdampftes Kathodenmaterial ist es bekannt, die Kathodenwendel mit im Querschnitt L-förmigen Abschirmblechen zu umgeben, die das abdampfende Kathodenmaterial auffangen, bevor es die Leuchtstoffschicht auf der Kolbeninnenwand erreichen kann. Die mit der Kathode elektrisch verbundenen Abschirmbledhe wirken während der Stromhalbwelle, in der die betreffende Elektrode positiv ist, als Anode, wodurch der Anodenfall herabgesetzt und der Wirkungsgrad der Lampe erhöht wird. Zur Wirkungsgraderhöhung soll bei der bekannten Lampe auch beitragen, daß die Abschkmbleche eine verbesserte Wärmeabfuhr aus der Entladung bewirken (USA.-Patentschrift 2 824 255).

Nach allgemeiner Ansicht haben die bekannten Abschirmungen jedoch den Nachteil, daß sie die Lebensdauer der Lampe erheblich verkürzen. Dies ist eigentlich überraschend, da diese Abschirmungen ja nur den Zweck haben, eine Schwärzung der Kolbenenden zu verhindern.
Eingehende Untersuchungen haben ergeben, daß verschiedene 'schädliche Effekte, die die Lebensdauer der Kathode herabsetzen, auftreten, wenn man eine übliche Kathodenwendel mit einer Abschirmung um-

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gibt, die von der Kathode abdampfendes Material Teil auf der Kathode nieder und setzt deren Emissivon der Kolbenwand fernhalten soll. Üblicherweise onsfähigkeit durch Vergiftung der Oxydschicht herwurden die Abschirmungen bisher relativ nahe an ab. Die handelsüblichen Schnellstartlampen sind so der Kathode angeordnet, um eine möglichst voll- bemessen, daß sich die durch den hohen Kathodenständige Abschirmung des von der Kathode ver- 5 fall und den Glimmstrom beim Anlauf verursachten dampfenden oder zerstäubten Materials zu erreichen. Schaden in solchen Grenzen halten, daß die gefor-Die bekannten Abschirmungen waren dabei so nahe derte Lebensdauer erreicht wird. Wenn man jedoch bei der Kathode angeordnet, daß ein merklicher Ein- an den Kathodenzuführungen zusätzlich Abschirfang von Ionen stattfand. Ein Einfang von Ionen hat mungen anbringt, übernehmen, diese durch Elektroaber die gleiche Wirkung wie eine Erhöhung der io nenemission einen Teil des Glimmstromes beim An-Wandverluste und ändert den Ionisationsgrad in der lauf, wodurch die Glimmstrombelastang der Kathode Kathodengrenzschicht. Der Ionenverlust wird auto- herabgesetzt wird. Die Kathode braucht aber dann matisch durch den höheren Kathodenfall ausge- auch mehr Zeit zum Erreichen der erforderlichen glichen, der den Ionisationsgrad wieder auf den er- Emissionstemperatur. Die verlängerte Aufheizzeit forderlichen Wert bringt. Ein höherer Kathodenfall 15 verstärkt selbstverständlich auch die Elektrodenzerhat andererseits aber auch eine höhere Energie der stäubung. Im Effekt wird also auch hierdurch die auf die Kathode aufpraUenden Ionen zur Folge und Lebensdauer der Kathode herabgesetzt, wenn man verkürzt dadurch die Lebensdauer der Kathode. Kathoden, die in üblicher Weise bemessen sind, mit Wenn die Abschirmung außerdem wie üblich an die großflächigen Abschirmblechen versieht, die zur Zuleitungen der Kathode angeschlossen wird, über- ao Herabsetzung der Kolbenschwärzung bestimmt sind, nimmt sie während der Anodenhalbwelle einen nen- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die nenswerten Teil des Anodenstromes; die Stromver- oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine teilung hängt dabei von der Fläche der Abschirmung Niederdruckentladungslampe, insbesondere Leucht- und ihrer Lage bezüglich der Kathode ab. Der von stofflampe, anzugeben, die sich durch einen im Verder Abschirmung während der Anodenhalbwelle 25 gleich zum Stand der Technik hohen Wirkungsgrad übernommene Strom geht selbstverständlich der Ka- und durch geringe Kolbenschwärzung auszeichnet thode verloren, und die verringerte Strombelastung und trotz der Verwendung von Abschirmungen minder Kathodenwendel führt ihrerseits zu einer Ver- destens die gleiche Lebensdauer wie die bekannten ringerung der Kathodentemperatur. Eine Verringe- Lampen hat.

rung der Kathodentemperatur ist selbstverständlich 30 Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß

von einer Herabsetzung der Elektronenemission be- die Kathodenwendel im Vergleich zu den bekannten

gleitet, was wiederum eine Erhöhung des Kathoden- Konstruktionen wesentlich verkleinert werden muß,

falles bewirkt, um die Kathodenemission wieder auf wenn sie mit Abschirmungen umgeben werden soll,

den Wert zu bringen, der zur Unterhaltung der Ent- Außerdem müssen die Abschirmungen einen be-

ladung erforderlich ist. Wenn man also eine in üb- 35 stimmten Mindestabstand von der Kathodenwendel

licher Weise bemessene Kathode mit einer Abschir- haben.

mung umgibt, wird sich zwar die Entladung in der Eine Niederdruckentladungslampe, insbesondere

üblichen Weise einstellen, im Bereich der Kathode Leuchtstofflampe, mit einem röhrenförmigen, Queck-

ändern sich jedoch die Parameter der Gasentladung, silberdampf und ein Zündgas enthaltenden Kolben,

was die obenerwähnten nachteiligen Folgen hat. Die 40 in dessen Enden je eine Elektrode zugeordnet ist, die

Veränderungen im Bereich der Kathode sind aber je eine Kathodenwendel und zwei elektrisch mit die-

ohne eingehende Untersuchungen kaum festzustellen ser verbundene, im Querschnitt etwa L-förmige Ab-

und wahrzunehmen, was seinen Grund nicht zuletzt schirmbleche mit je einem kurzen und langen Schen-

darin hat, daß der Kathodenbereich ja durch die Ab- kel enthält, die quer bzw. parallel zur Kathodenwen-

scbirmungen abgedeckt wird. 45 del verlaufen, ist gemäß der Erfindung dadurch ge-

Ein weiterer nachteiliger Einfluß von zusätzlichen kennzeichnet, daß jede Kathodenwendel für nur 50

Abschirmungen besteht insbesondere bei den üb- bis 75% des Nennstromes einer abschirmungslosen

liehen Schnellstartlampen darin, daß 'die Lebensdauer Elektrode ausgelegt und bezüglich Wärmekapazität

der Kathode durch Vergiftung der aktiven Kathoden- und Widerstand so bemessen ist, daß sich im Betrieb

schicht verschlechtert wird. Bei Schnellstartlampen 50 eine Brennflecktemperatur zwischen 1050 und

werden bekanntlich die Betriebsspannung zur Auf- 1200° C einstellt; daß die Absehirmbleche min-

rechterhaltung des Lampenstromes und die Heiz- destens so groß sind, daß die Kathodenwendel wäh-

spannung für die Kathoden gleichzeitig eingeschaltet. rend der Anodenhalbwelle höchstens 50% des Elek-

Die Betriebsspannung läßt daher an der Kathode so- tronenstromes übernimmt, und daß der Abstand der

fort einen Bedarf an Elektronen entstehen, bevor die 55 Absehirmbleche von der Kathodenwendel so groß

Kathode eine Temperatur erreicht hat, die sie zu ist, daß das Abfangen von Ionen durch die Ab-

einer vollständigen Deckung des Elektronenbedarfes schirmbleche nur einen vernachlässigbar kleinen Ein-

durch thermische Emission befähigt. Als Folge da- fluß auf den Kathodenfall hat.

von tritt an der Kathode eine Glimmentladung mit Durch diese Maßnahmen werden Schädigungen

hohem Kathodenfall, z. B. bis zu 100 Volt, auf, wo- 60 der Kathode durch Effekte, die von den zusätzlichen

durch der Kathode zusätzlich Wärme zugeführt wird, Abschirmblechen verursacht werden, vermieden,

so daß sie rasch auf Emissionstemperatur kommt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind

Der hohe Kathodenfall bringt aber auch einen star- Wärmekapazität und Widerstand der Kathodenwen-

ken Ionenbeschuß mit sich, der eine starke Zerstäu- del so bemessen, daß sich ihre Betriebstemperatur

bung der leitenden Teile einschließlich der Einfüh- 65 innerhalb höchstens einer Sekunde nach Anlegen

rungsdrähte und der Abschirmung um die Kathode einer Heizspannung im Bereich zwischen etwa 850

bewirkt. Das von den Einführungsdrähten und der und 1000° C stabilisiert. Hierdurch werden die im

Abschirmung zerstäubte Material schlägt sich zum vorstehenden erwähnten Beschädigungen der Ka-

thode vermieden, die bei Schnellstartlampen auftreten können, wenn die Kathode infolge des Einflusses der zusätzlichen Abschirmungen während des Anlaufens nicht rasch genug auf ihre Betriebstemperatur kommt. Die Beeinträchtigung der Lebensdauer der Kathode durch die Vorgänge beim Anlauf wird durch diese Maßnahmen wesentlich verringert, und die Lebensdauer der Kathode behält normale Werte.

Die Abschirmbleche bestehen vorzugsweise aus Molybdän, Nickel oder nickelplattiertem Eisen, da sich diese Werkstoffe im Betrieb durch Aufdampfen des Kathodenmaterials aktivieren. Hierdurch werden der Anodenfall und die durch ihn verursachten Verluste verringert.

Die Forderung, den Abstand der Abschirmbleche von der Kathodenwendel so groß zu bemessen, daß das Abfangen von Ionen durch die Abschirmbleche nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluß auf den Kathodenfall hat, bedeutet in der Praxis, daß dieser Abstand mindestens 3 mm, vorzugsweise jedoch wesentlich größer ist. Für eine 40-W-Leuchtstofflampe beträgt dieser Abstand vorzugsweise zwischen 5 und 7 mm. Vorzugsweise liegen die Abschirmbleche außerhalb der Ränder des KathodengMmmliehtes.

Bei Berücksichtigung der durch die Erfindung angegebenen Bemessungsregeln kann der Zündgasdruck kleiner als bei den bisher üblichen Leuchtstofflampen gewählt wenden, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, ohne daß dabei die Lebensdauer der Lampe leidet. Das Zündgas, das aus einer Mischung von Argon mit bis zu 50% Neon bestehen kann, steht daher gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung unter einem Gesamtdruck von höchstens 3 Torr. Das Zündgas enthält vorteilhafterweise 25 bis 40% Neon, Rest Argon. Der bevorzugte Zündgasdruck ist 22 Torr, bei diesem Druck hat sich Argon mit 35% Neon als besonders vorteilhaft erwiesen.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht einer röhrenförmigen Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 Halterung und Anordnung einer Elektrode der in Fig. 1 dargestellten Lampe in Seitenansicht,

F i g. 3 die in F i g. 2 dargestellte Kathode vom Inneren des Lampenkolbens aus gesehen und

Fig. 4 bis 6 verschiedene Stufen der Herstellung einer Kathodenwendel für die in F i g. 2 und 3 dargestellte Elektrode.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Leuchtstofflampe 1 dargestellt, deren Abmessungen und Form den üblichen 40-W-Schnellstart-Leuchtstofflampen entsprechen kann, die eine Länge von ungefähr 122 cm und einen Durchmesser von etwa 3,8 cm haben. Die Lampe 1 hat einen langgestreckten röhrenförmigen Kolben 2 mit eingezogenen Enden, an denen Sockel 3 mit jeweils zwei isolierten Kontaktstiften 4, 5 angeordnet (sind.

Wie das aufgeschnittene Ende der Lampe zeigt, ist eine Elektrodenanordnung 6 an einem verhältnismäßig kurzen Quetschfuß 7 montiert, der mit dem Röhrenende 8 verschmolzen ist. Das Innenende 9 des Quetschfußes 7 wird von Einführungsdrähten 11, 12 durchsetzt, an deren Innenende eine Kathodenwendel 13 angeschlossen ist. An nach außen gekröpften Teilen der Einführungsdrähte 11, 12 ist eine Abschirmung angebracht, die aus zwei im Querschnitt etwa L-förmigen Abschirmblechen 14,15 besteht.

Die Lampe enthält eine gewisse Menge Quecksilber, das durch ein Tröpfchen 16 versinnbildlicht ist, von dem ein Teil während des Betriebs der Lampe verdampft. Die Lampe enthält zusätzlich als Füllung ein inertes Gas, beispielsweise Argon und Neon. Auf die Innenwand des Kolbens ist eine Leuchtstoffschicht 17 aufgebracht, die die Resonanzstrahlung des Quecksilbers in ,sichtbares Licht umsetzt. Die Lampe kann außen mit einer wasserabstoßenden Schicht versehen sein, die das Zünden der Lampe bei ungünstigen atmosphärischen Bedingungen, wie hoher Luftfeuchtigkeit, erleichtert.

Die Abschirmbleche 14 und 15 dienen zur Verringerung und Verhütung der Schwärzung der Enden des Lampenkolbens, die eine Verringerung des Druckes des Zündgases mit sich bringt, indem das abdampfende oder zerstäubte schwärzende Material abgefangen wird, bevor es die Leuchtstoffschicht auf dem Lampenkolben erreichen kann. Jedes Abschirmblech besteht aus einem Hauptteil 18, das im wesentlichen parallel zur Kathodenwendel 13 verläuft und quer zur Längsachse der Lampe und aus einem Hilfsteil 19, das sich ungefähr im rechten Winkel dazu erstreckt. Durch diese Form der Abschirmung wird die Kathode mehr oder weniger eingeschlossen, so daß das schwärzende Material sehr wirksam abgefangen wird. Die Abschirmbleche liegen etwa an der Grenze des Kathodenglimmlichtes und auf jeden Fall in einem Abstand größer als ungefähr 3 mm von der emittierenden Fläche der Kathode entfernt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die sich für eine 40-Watt-Leuchtstoffröhre eignet, betrug der Ab- standd (Fig. 3) zwischen 5 und 7mm. Bei dieser Bemessung des Abstandes ist der Einfluß der von der Abschirmung abgefangenen Ionen auf den Kathodenfall vernachlässigbar klein.
Wie bereits erwähnt wurde, wird die Neigung der Abschirmung, die Betriebstemperatur der Kathode durch Übernahme eines merklichen Teiles des Entladungsstromes während der Anodenhalbwelle zu beeinflussen durch Verwendung einer kleineren Kathode kompensiert, die sich schneller aufheizt und auf der erforderlichen Emiissionstemperatur gehalten wird, beispielsweise im Bereich zwischen 900 und 1000° C entsprechend den vorliegenden Bedingungen. Es hat sich ganz allgemein erwiesen, daß eine Kathode mit Abschirmungen in der gewünschten Weise arbeitet, wenn sie in der üblichen Weise ohne Schirme für Ströme zwischen 50 und 75% des normalen Stromes ausgelegt ist.

Eine gemäß der Erfindung bemessene Kathode, die sich für eine 40-W-Leuchtstofflampe eignet und in an sich bekannter Weise aus einer überwickelten Doppelwendel besteht, kann wie · folgt hergestellt werden: Zuerst v.:rd gemäß Fig. 4 ein etwa 10 μηι starker Wolframdraht 21 mit einer Steigung von ungefähr 80 Windungen je Zentimeter um einen zusammengesetzten Kern gewickelt, der aus einem 47,5 μΐη dicken Wolframdraht 22 und einem 37,5 μπα dicken Molybdändraht 23 besteht, die einander berührend parallel zueinander verlaufen. Wie Fig. 5 zeigt, werden die beiden umwickelten Drähte 22, 23, die mit der Überwicklung 21 als Ganzes mit 24 bezeichnet sind, mit etwa 52 Windungen je Zentimeter um einen Kern gewickelt, der aus einem 87,5 μΐη dicken Molybdändraht 25 besteht, so daß eine Wendel 26

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entsteht. In einem dritten Arbeitsgang, der in F i g. 6 die Abschirmbleche perforiert sein, so daß die dargestellt ist, wird die Wendel 26 um einen 2537-A-Strahlung, die vom Kathodenglimmlicht aus-0,338 mm dicken Stahldorn 27 gewickelt und an- geht, wenigstens teilweise durchgelassen wird,
schließend vom Dorn abgezogen. Die auf diese Weise Wenn die Abschirmungen in der bevorzugten Lage

gebildete Kathodenwendel 13 kann ungefähr 18 Win- 5 um die Kathoden angeordnet werden, nämlich außerdungen der auf den Dorn 27 gewickelten Wendel halb der Ränder des Kathodenglimmlichtes und mit umfassen und in gerade Stücke auslaufen, die zwi- einer Gasfüllung, deren Druck auf 1 bis 2 mm verschen die umgebogenen Innenenden derEinführungs- ringert ist, verbrauchte eine etwa 122 cm lange und drähte 11,12 eingeklemmt wird. Vor der Befestigung 3,8 cm dicke Lampe nur 37 Watt, während sie diean den Einführungsdrähten werden die Windungen io selbe Lichtleistung abgab, wie die üblichen 40-Wattdurch eine geeignete Wärmebehandlung fixiert und Leuchtstoffröhren, was einer Erhöhung des Wirdie Molybdänkerndrähte werden mittels einer Säure kungsgrades um etwa 8 % entspricht,
herausgelöst. Die Kathodenwendel 13 ist also eine Die beschriebene Lampe liefert bei einer Eingangsfrei tragende Skelettstruktur mit einer dreifach ge- leistung von nur 37 Watt dieselbe Lichüeistung wie wendelten, übergewickelten Drahtwindung 21, die 15 die bisher gebräuchlichen 40-Watt-Lampen. Man einen doppeltgewendelten Kerndraht 23 lose um- kann auch die Eingangsleistung wieder auf 40 Watt schlingt. bringen, wobei dann die abgegebene Lichtleistung

Die Abschirmung besteht aus zwei dünnen Nickel- entsprechend steigt, indem der Kolbendurchmesser blechstreifen 14, 15, die jeweils eine Breite W verkleinert oder der Druck der inerten Gasfüllung (F i g. 2) von etwa 8 mm und eine Gesamtlänge L 20 verringert wird. Im letzteren Falle und bei verhältnisvon etwa 21 mm besitzen. Der kurze Schenkel 19 mäßig niedriger Belastung im Bereich von etwa 15 eines Streifens, der an den Einführungsdraht ange- bis 50 W/m Länge ergibt sich eine Steigerung des schweißt ist, ist ungefähr 6 mm lang, die Länge des Wirkungsgrades, wenn man im Druckbereich von langen Schenkels 18 beträgt etwa 15 mm. Die langen 1,5 bis 3 Torr etwa 50% der üblichen Argonfüllung Schenkel verlaufen vorzugsweise parallel zur Heiz- 25 durch Neon ersetzt. Das zu bevorzugende Verhältnis wendel, wie Fig. 3 zeigt. Der in Fig. 3 eingezeich- liegt bei einem Druck von 2Torr bei einem Neonnete Abstand D zwischen den Streifen beträgt un- gehalt im Bereich von 25 bis 40 °/o, der letztere Wert gefahr 15 mm, die gesamte Schirmanordnung umgibt ist vorzuziehen, wenn maximale Lichüeistung erreicht die Kathodenwendel in einer Ebene senkrecht zur werden soll, der erstgenannte Wert, wenn man auf Längsachse der Lampe und hat eine etwa kasten- 30 eine besonders lange Lebensdauer Wert legt. Man artige Form. Der Abstand d von der emittierenden erhält dadurch eine Verbesserung des Wirkungs-Oberfläche der Kathode zur Abschirmung beträgt grades im Vergleich zu einer reinen Argonfüllung ungefähr 6 mm und ist also beträchtlich größer als mit demselben Gesamtdruck um ungefähr 2%>. Die der Minimalabstand von 3 mm, der erforderlich ist, zweckmäßigste Gasfüllung für eine Schnellzündlampe um den Kathodenfall durch Einfangen von Ionen 35 besteht aus 65% Argon und 35% Neon unter einem nicht zu beeinflussen. Die gesamte Innenfläche der Gesamtdruck von ungefähr 2 Torr,
die Kathode umgebenden Abschirmung 14,15 be- Vergleichsversuche mit einer entsprechend verträgt ungefähr 3,3 cm². Dieser Wert ist jedoch nicht besserten 40-Watt-Lampe gemäß der Erfindung und kritisch und kann im Rahmen der angegebenen Be- üblichen 40-Watt-Schnellstart-Leuchtstoffröhren ohne messungsregeln verändert werden, er kann insbeson- 40 Abschirmungen ergaben die folgenden Ergebnisse: dere wesentlich größer sein. Die Kathodentemperatur der handelsüblichen Lampe

Die Lampe mit den Kathoden gemäß der Erfin- stellte sich bei der Nennheizspannung von 3,65 Volt dung wird in üblicher Weise fertiggestellt. Vor der in ungefähr 1,6 Sekunden nach Anschalten der Span-Montage des Lampenkolbens werden die Kathoden- nung auf etwa 930° C ein und die Temperatur des wendeln mit einer Paste etwa aus Barium-Strontium- 45 Brennflecks auf der Kathode betrug bei dem nor- und Kalzium-Karbonat oder Mischungen daraus malen Entladungsstrom von 430 mA ungefähr überzogen. Die Quetsehfüße werden dann mit den 1130° C. Beider verbesserten Lampe mit der Schnell-Enden des Lampenkolbens verschmolzen und die heizkathode, den Abschirmungen und einer Füllung Elektroden werden durch Stromdurchgang aktiviert, aus 65% Argon und 35 % Neon unter einem Gesamtwobei die Karbonate zu Oxyden reduziert werden. 50 druck von 2 Torr stabilisierte sich die Kathodentem-Die Abschirmungen sind vorzugsweise aus einem peratur in 0,6 Sekunden nach Anschalten der Span-Metall, das eine gute Unterlage für eine Aktivierung nung auf etwa 985° C und die Temperatur des durch Barium oder Bariumoxyd ergibt. Geeignete Brennflecks betrug bei dem normalen Entladungs-Metalle sind Wolfram, Molybdän und Nickel; nickel- strom etwa 1125° C. Die genannten Temperaturen plattiertes Eisen ist ausreichend und wegen seiner 55 wurden mit einem optischen Pyrometer gemessen, Billigkeit vorzuziehen. Die nickelplattierten Eisen- das auf die mit Oxyd überzogene Oberfläche der abschirmungen werden während des Betriebs sozu- Kathode eingestellt war, die Werte wurden nicht auf sagen aktiviert, dadurch wird der Anodenfall ver- Abweichungen von der Strahlung eines schwarzen ringert und der Wirkungsgrad um 3 bis 5 % erhöht. Körpers korrigiert. Die Kathodentemperatur der ver-Die Aktivierung der Abschirmungen ist das Ergebnis 60 besserten Lampe stabilisiert sich also in der Hälfte eines Niederschlags von abdampfendem Kathoden- bis zu einem Drittel der Zeit und hat praktisch diematerial, im wesentlichen Barium, das von der Ka- selbe Brennflecktemperatur trotz der großen Abthode zerstäubt oder verdampft wird. Eine Elektro- schirmflächen, die als Anoden arbeiten. Wenn zu nen leicht emittierende Fläche nimmt auch gut Elek- Vergleichszwecken, ohne sonstige Maßnahmen vortronen auf, so daß der Anodenfall und damit die 65 zunehmen, die Schirme um die Kathoden der handels-Lampenspannung um einige Volt verringert werden, üblichen Lampe gelegt wurden, sank die Brennfleckwenn die Abschirmungen während der Anodenhalb- temperatur von 1130 auf 970° C, einen Wert, der welle als Anoden arbeiten. Gewünschtenfalls können keine ausreichende Lebensdauer und Stabilität mehr

gewährleistet. Der Nutzeffekt der verbesserten 40-Watt-Lampe gemäß der Erfindung ist um 8% höher als der der üblichen Lampe und es ist möglich, anfänglich eine Lichtleistung von über 3000 Lumen bei 40 Watt Eingangsleistung zu erhalten. Verwendet man in dieser Lampe hochwirksame Leuchtstoffe mit bestimmter Teilchengröße, um die maximale Heftigkeit zu erzielen, so kann eine Ausgangsleistung von Lumen bei einem Nutzeffekt von 77,5 ImAV erreicht werden. Solche Werte waren bei den bisherigen Lampen nicht realisierbar.

Claims (10)

P atentansprüche:

1. Niederdruckentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mit einem röhrenförmigen, Quecksilberdampf und ein Zündgas enthaltenden Kolben, in dessen Enden je eine Elektrode angeordnet ist, die je eine Kathodenwendel und zwei elektrisch mit dieser verbundene, im Querschnitt etwa L-förmige Abschirmbleche mit je einem kurzen und langen Schenkel enthält, die quer bzw. parallel zur Kathodenwendel verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kathodenwendel (13) für nur 50 bis 75% des Nennstromes einer abschirmungslosen Elektrode ausgelegt und bezüglich Wärmekapazität und Widerstand so bemessen ist, daß sich im Betrieb eine Brennflecktemperatur zwischen 1050 und 1200° C einstellt, daß die Abschirmbleche (14,15) mindestens so groß sind, daß die Kathodenwendel (13) während der Anodenhalbwelle höchstens 50% des Elektronenstromes übernimmt, und daß der Abstand der Abschirmbleche von der Kathodenwendel so groß ist, daß das Abfangen von Ionen durch die Abschirmbleche nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluß auf den Kathodenfall hat.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmekapazität und Widerstand der Kathodenwendel (13) so bemessen sind, daß

sich ihre Betriebstemperatur innerhalb höchstens einer Sekunde nach Anlegen von Betriebs- und Heizspannung in einem Temperaturbereich zwischen etwa 850 und 1050° C stabilisiert.

3. Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmbleche (14,15) aus Wolfram, Molybdän, Nickel oder nickelplattiertem Eisen bestehen.

4. Lampe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Abschkmbleche (14,15) von der Kathodenwendel (13) mindestens 3 mm beträgt.

5. Lampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Abschirmblechen (14,15) und der Kathodenwendel (13) bei einer 40-W-Leuchtstofflampe zwischen 5 und 7 mm beträgt.

6. Lampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmbleche (14,15) außerhalb der Ränder des Kathodenglimmlichtes liegen.

7. Lampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündgas aus einer Mischung von Argon mit bis zu 50% Neon besteht und daß der Gesamtdruck des Zündgases unter 3 Torr liegt.

8. Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündgas 25 bis 40% Neon enthält.

9. Lampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Zündgaseis 2 Torr beträgt.

10. Lampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündgas 35% Neon enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 838 797;
USA.-Patentschrift Nr. 2 824 255;
»Technisch-wissenschaftliche Abhandlungen der Osram-Gesellschaft«, Bd. 7, 1958, S. 79.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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