DE1935023A1 - Entladungslampe - Google Patents

Description

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Dipl.Phys. LOO T h u 1

7ooo Stuttg»rt-P«u#rbaoh
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R.C.E. Boiuohor*J.L.M. Otto --A.H.V. Taxi! 1/2 - 2/3 - lo/H Ent 1 »dun g gltnpi

DIo Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vorwondung in Niederdruok-^eokeilberdampf-Entladungelampen, Insbesondere eine Anordnung* die den Quecksilberdampf druok über einen groseen Temperaturbereich konstant hält.

Ea ist bekannt« dass in Niederdruok-Queckeilherdampf-

Entladungslarapen das Leuchten durch die Leuohtetoffsohioht innerhalb des Lampenkörpori oder Rohres duroh Binwirkung der Strahlung von queoksilber bei der Intladung hervorgerufen wird. Dieee strahlung hat ihren Höohtwert bei einem Queokailberdarapfdruok zwischen 5 χ ΙΟ"-⁵ und 10"² Torr. Der Druck ändert sieh mit dem Anstieg der Temperatur und dir oben erwähnte Wert wird bei gewöhnliehen Leuchtstofflampen duroh eine Temperatur am Kolben oder Rohr von annähernd 4O⁰C erhalten.

Venn sieh duroh die Änderung der Umgebungstemperatur und/ oder Änderung hervorgerufen duroh apannungseohwankungen, die Temperatur an Kolben ändert« z.B. durch Zu· oder Ab· nahm· der normalen Tonperatur« ändert sieh der Queckiilberdampfdruok ebenso und dadurch wird auoh die Wirksamkeit der Strahlung vermindert. Diese Verminderung maoht sieh auch bei der Leuohtwirkung und der Leuchtkraft dir Lamp· bemerkbar.

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Um ·1η· Entladungslampe b«i Temperaturen und/oder anderen Leistungen zu betreiben «la dl·· mit d«r — Πmal on Leistungsfähigkeit gewöhnlicher Leuchtstofflampen erreichbar let, ist es bekannt» in den Kolben oder das Rohr eine Legierung bzw. ein Gemisch einzuführen, da« z.B. auf dar Grundlage von Indium oder Cadmium kombiniert »it Quecksilber, beruht. Die optimal· Arbeitstemperatur der Lampe wird aber, abhängig von -der Zusammensetzung dieser Legierung und abhängig von der temperatur an der Stelle des Innenkolbens, an der die Lieelerung abgelagert wird, ebenfalls duroh die oben genannten äusseren Einflüsse verändert«

Bs ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, die Naohteile der bekannten Anordnungen zu vermelden und «ine Anordnung zu schaffen, die es gestattet, die Leuohtwirkung und die Leuchtkraft einer Entladungslampe über einen grossen Temperaturbereleh konstant xm halten und das Optimum des Arbeitsdruokea schnell naeh der Zündung der Lampe zu er· reiohen. Erfindungsgemäss wird dies dadureh «rreleht, dass ^ln dem Rohr der Entladungslampe Quecksilber, ein· Metall-Legierung und ein Steuermittel enthalten sind, auf dem die Legierung angeordnet 1st und dass da» steuermittel auf Xnderung Uwt Temperatur anspricht.

Oemftss einer Ausbildung naeh der Erfindung ist dam Steuer-2g mittel, auf den die Legierung befestigt ist, so ausgebildet, dass beim Start der Lampe die Legierung annähernd im Bereiah der LKngsaehse des Bahr·· liegt und mit der Erwärmung innerhalb des Rohr·· nach dem Zündvergang dl· Legierung in Richtung der kälteren Zone an der Innenwandung des Rohr·· ausgelenkt wird.

Gemäsa einer weiteren Ausbildung naeh der Erfindung ist als Stauermittel ein Bi-Hetallikement vorgesehen. Sas Bi-Metall-

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element 1st an einem Halteglied befestigt und das Haltt« glied ist 19 ausgebildet, dass es sieh en der Innenwandung des Hehres abstützt und sieh selbst hält.

einer weiteren Ausbildung msh der Erfindung ist das Bi-Jletallelemsnt als Streifen ausgebildet oder weist die Form einer Spirale auf·

einer weiteren Abbildung nach der Erfindung weist das Halteglied Serben auf, die die freien Enden des Streifens cufashaan« Das Halteglied besteht aus metallischen Streifen« die in verschiedenen Fürsten zusaBanengefUgt sind. Di· Streifen des Haltegliedes sind zn der Form eines ge· Tieleekes zusamengesetzt.

SeaKss einer weiteren Ausbildung naoh der K'findung ist das Bi«iletalleleisent reehtetkig oder quadratisch ausgebilde« und es sind Kerben in dem Halteglied enthalten, die »Mi der Boken des Bi-Metallele»entea aufnehmen. Das Halteglied ist quadratisoh ausgebildet und an einer Seite dea Quadrates 1st das eine Xnde der Spirale befestigt.

Die Irfindung wird anhand von Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Diagram* in den die Leuehtkraft von Entladungslampen in Abhängigkeit von der Teaperatur dargestellt isti

Vig* t, 3 und 4 Ausbildungen von Haltegliedern, an denen ein Bl-Ketallstreifen befestigt isti

Fig· 5 eine mtladungalaape, teilweise geschnitten gezeichnet, in die ein Halteglied nach Fig. 3 eingesetzt isti

Fig· 6, 7 und 8 weitere Ausbildungen von Haltegliedern.

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Das Diagramm in Fig. 1 stellt dl· Veränderung d#r Leuchtkraft F einer Nlederdruokqueckailberdampfentladungelampe In Abhängigkeit von der Temperatur T der Lampe dar« d.h. der temperatur der Lampenhülle« DI···* Diagramm zeigt« dass die Entladungslampe bereite 90 % der maximalen Leuchtkraft erreicht bei Temperaturen, die zwischen 29° und 48° liegen·

Wie bereits früher besenrieben» wird« wenn es nötig ist, die Entladungslampe bei höheren Temperaturen zu betreiben« ein Gemisch in die Lampe eingeführt« dessen Basis Indium oder Cadmium sein kann. Bei der üblichen Herstellungsmethode von Entladungslampen wird das Quecksilber und das Metall« das die Basis dieses demisohes bildet« im allgemeinen getrennt eingeführt und das Gemisch bildet sieh später. Bei Verwendung von Gemischen alt verschiedenen Zusammensetzungen und/oder durch Veränderung der Temperatur des Gemisches durch Wechsel der Position des Oemisehes innerhalb der Lampe« erhält man eine Leuehtkraftkurve« die ähnlich der Kurv· 1 lnFig. i_a aber die Kurve versahlebt sich entlang

2© der Temperaturkoordinate« wie dies durch die Kurve 2 in Fig· 1 angedeutet ist· Auf diese Welse erhält man Entladungslampen, die im Temperatureptimum sehr streuen·

Xs wurde beobachtet« dass in einer Entladungslampe mit einen Osalsehp der Druek abhängig ist von der Temperatur des Chemisches« während in einer Entladungslampe «it nur Quecksilberfüllung der Druck abhängig ist von des kältesten Punkt innerhalb der Laape« das ist die Temperatur der LampenhUlle* Deshalb muss das Gemisch zu einer Temperatur sich se verhalten« dass der Druek« der abhängig ist von der Jeweiligen Temperatur« niedriger sein muss als der Druck« der sieh bei einer QueeksÜberfUllung allein «reibt,

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Wie bereits festgestellt, betrifft die Erfindung den Wechsel der Position des Gemisches innerhalb der Entladungslampe in Abhängigkeit von der Temperatur dieser Entladungslampe und dieser Wechsel der Position wird so vollzogen« dass das Gemisch sieh nach kälteren Zonen au bewegt« d.h. nach der inneren Wandung der Entladungslampe zu, während die Entladungslampe sioh erwärmt.

Fig-· 2 zeigt eine vorzugsweise verwendete Anordnung, die den der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken erfüllt. Die Anordnung ist zusammengesetzt aus einem Bi-Matallstreifen 4, dessen, eines Ende an einem Haltebügel 6 befestigt ist« während an dem freien Ende des Bi»Metallstr©ifans 4 ein Gemisch 5 angebracht ist. Der Haltebügel 6 kann aus einem metallischen Streifen bestehen« der verschiedenartig geformt ist. Die Elastizität dieses H&ltebügel« 6 ©rlaubt sowohl das Zusammendrücken desselben zum Einführen des Haltebügels 6 in das Bohr der Entladungslampe« als auch nach der Einführung das Abstützen an der Innenwendung des Rohres« so dass si&h dieser Haltebügel 6 mit dem Bi-Metallstatfen 4 innerhalb der Entladungslampe an der einmal eingesetzten stelle unabhängig von der Lage der Ii&mp« hält. Durch den Druck der sehenkel das Haltebügelβ 6 auf die innere Wandung d@r Lampe wird ein Thermal-Kantakt erreicht. Wird zum Beispiel die richtige Stellung bzw. Halterung innerhalb des Hohres durch nur einen Haltebügel 6 nicht erreicht bzw. ist dies ungenügend« besteht die Möglichkeit« den Haltebügel 6 durch Hinzufügen eines zweiten Gliedes sä vervollständigen« wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Fig. 4 stellt eine andere Ausführung eines Haltebügels 6 dar« der in der Form eines geschlossenen Vieleckes ausgebildet ist.

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Fig· 5 zeigt im Schnitt durch das Rohr 7 der Entladungslampe m±m die Stellung eines Haltebügels 6 nach Fig· 3 nach der Einführung in das Rohr 7· In dieser Stellung befindet sieh der Haltebügel 6« insbesondere das Gemisch 5« am freien Ende des Bi-Metallstreif ens 4, in de« Mittel* punkt der Längsachse des Rohres 7 unabhängig von der Lage zwischen den beiden Enden des Rohres 7» d.h. in jedem Funkt entlang der Längsachse des Rohres 7 wird ein Optimum erreicht,

Ss ist möglich, dasselbe Gemisch in entweder einer gewöhnlichen Entladungslampe zu verwenden« oder in einer Entladungslampe derselben Länge rait grosser Leuohtinteneität, durch Variation der Länge des Bi-Metallstreifens am Haltebügel 6. Dmv Bi-Metallstrelfen 4 wird länger sein im Falle der Entladungslampe mit grosser Leuchtintensität als in einer gewihnliohen Entladungslampe« da der Unterschied der Temperaturen zwischen der Sntladungeaohse und der inneren Wandung des Rohres 7 bei einer Entladungslampe mit grosser Leuchtintensität grosser ist als bei einer gewöhnlichen Entladungslampe·

In Fig» 6 ist ein Querschnitt des Rohres 7 einer Entladungslampe dargestellt« an dessen innerer Wandung sich eine weitere Anordnung eines Haltebügels abstützt« Biese Anordnung besteht aus einem Bi-ifetallelement 4 oder irgendeinem anderen« auf Wärme ansprechenden Dehnungselement« an dem das Gemisch 3 an der Stelle befestigt ist« die bei der Erwärmung bzw. Durchbiegung den grössten Weg zurücklegt · Die Enden des Elementes 4 sind in zwei !Serben 8 und to eines Halteglied·« 9 angeordnet. Das Halteglied 9 stützt sich an der inneren Wandung des Rohres 7 ab* Das Halte« glied 9* (Fig.7} enthält eines elastischen metallischen Streifen 4« dessen Durchbiegung im rechten Winkel zur

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Läng· desselben erfolgt. Die beiden Enden des Streif·ηβ 4 befinden sieh wie bei der Anordnung nach Fig. 6 in Kerben 8 und Io da* Haltegliedes 9^l.

Di·· ist ·ο su verstehen^ dass di« LKng# d·· Dehnung·- elemente· 4 so bemessen aein muss, da«» dieses in den Kerben verbleibt bei der niedrigsten Temperatur« die während des Betriebe· der J&itleuSungsI&mpe eintritt. Im entgegengesetzten Fall* trenn die aräladungslampe eine höh«?· Temperatur enniiant, ist e· ebenso selbstverständlieh, da·· die Kerben 8 und Io und die Enden des Dehnungseleoentes 4 in Verbindung bssr· im Zugriff bleiben und nicht die Sndei& aus uma T&s&bmk h^ranaiegleiten« trenn die Durchbiegung des Dehnungeeleaentes 4 trergruseert wird« spesiell« wenn die Durchbiegung annähernd gleich ist des Raäiu· äes Rohres 7» 3*£u» äaa Qemleeh 5 bei der grusaten

ämm BcSir«» 7 nfihert.

7Qr dienen Zweck Bind die Kerben und die Enden des D«hnungseleaentes 4 so auegebildet« wie in Fig. 7 dargestellt, wobei aa den Knden de· Dehnungselesiente· 4 Seheiben oder sylinäerftauige Körj*«r i4bsw. 13 angebraeht slno, Die Sehelben oder sjlinderfiSrmigen Körper 13 oder 14 eind eingeführt in Kerben Xl und 12, die einen runden Querschnitt aufweisen* der so ausgebildet ist, dass ein Heraus· gleiten der Soden 13 uM 14 des aiemsutes 4 aueh btl der grussttn Durchbiegung des Behnungselementeii 4 verhindert wird· Die Kerben 8 und Io der Ausführung einer Halterung naeh FIg* 6 und die Kerben 11 und 12 der Ausführung einer Halterung naeh Fig. 7 sind ausseräem so ausgebildet, da·· •in Herauegleiten der Enden des Dehnungseleaentes 4 aueh dann verhindert wird, wenn sieh dl« entladungslampe in senkrechte!* Position stehend befindet, Die Kerben 8 und (Fig» 6) liegen sieh diasaetral gegenüber, ihre relative Lage an Umfang der Iniäenwandung des lehren 7 ist an keine bestirnte Stellung pbunden. Weiterhin 1st, wie schon erwühnt, das aenisoh 5 vorzugsweise am der Stelle befestigt,

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die bei SrwMrmung den grässten Wog zurücklegt. Im vor«· liegenden Fall nach den in Fig. 6 und 7 dargestellten AusfUhrungsbeispielen« ist das Gemisch 5 in der Mitte des Dehnungselementea 4 befestigt« die die grSsste Auslenkung vollzieht« es kann aber auch an Irgendeinen anderen Punkt des Dehnungeelementes 4 angeordnet sein« wenn eine besondere Justierung gewünscht wird.

Obgleich in den Fig. 2« 3$ 4« 6 und 7 sin Element 4« ausgebildet als Bl-Metallstreifen, gezeigt ist« dessen Form sieh unter dem Einfluss der Temperatur ändert« sind auch Elemente in anderen Material- und Ausführungsformen verwendbar, die ebenfalls durch Temperaturanderungen aus* gelenkt werden bzw. auf diese ansprechen· 80 zeigt z.B. Flg. 8 einen Querschnitt durch das Rohr 7$ an dessen Innenwandung ein Halter 9 sich abstützt. An diesem Halter 9 1st eine Spirale 17 angebracht, die unter Verwendung eines Bi*Mctallstrcifens hergestellt wurde. Das Ende 16 der Spirale 17 ist frei und darauf ist das Oemisoh 5 befestigt. Das ander« Ende 15 der Spirale 17 ist an der Innenseite des Halters 9 befestigt· Bei dieser Ausführung 1st die Spirale 17 so ausgebildet« dass sieh das Ende 16 mit dem Gemisch 5 der Innenwandung des Rohres 7 nähert, wenn die Temperatur steigt·

Bio Verwendung der erf indungsgeimessen Anordnung bei Leuehtstofflampen ergibt in eines Temperaturbereich «iß· Leueht*- lntensit&tskurve« wie sie durch die angedeutet^ Z*inie der Kurve 3 in Fig. l dargestellt ist· Aus dem Verlauf dieser Kurve 3 1st ersiehtlieh« dass et» 90 Jf der maxiaalen LeuehtiitoneitKt über einen grusseren Temperaturbereieh erreioht wird, als dies vorher möglich war (Kurven 1 und2).

Die in den Flg. 2« 3» 4« 5# 6« 7 uai 8 dargestellten An*» Ordnungen verbessern aussondern die LoIitune der Leuchtstoff« lampen dadurch, dass sie eine sehnellere Que#kaiib*rv«rdampfung bei der Zündung der Lampen herbeiführen. Dies let

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zurüokzuführen auf dl« Tatsache,^a§ei der Zündung der Entladungslampe ist das Gemisch 5 in der Entladungsaohse und daduroh erhitzt es sieh schneller ala dies der Fall ist in einer Entladungslampe, bei der sieh ein Gemisch 5 an irgendeiner Stelle des Rohres 7 befindet* Dies bewirkt, dasß das Quecksilber schneller verdampft, als dies sein würde, wenn das Gemisch 5 z.B. an der Innenwandung des Rohres 7 befestigt wäre und deshalb wird auch schneller das Optimum an Quecksilberdampf druck erreicht«

Wenn die beschriebene Anordnung in gewöhnlichen Leuchtstofflampen verwendet werden soll, wird darauf hingewiesen, dass die Anordnung gewöhnlich erst nach dem bekannten Puder- und Einbrennprozess in das Rohr 7 eingeführt wird· Das Quecksilber wird in das Rohr 7 auf konventionelle Weise in Form von flüssigen Tropfen eingeführt. Die Menge derselben 1st abhängig von der Läng© des Rohres 7 und dem Temperaturbereich, in dem die Entladungslampe betrieben werden soll.

3 Blatt Zeichnungen mit 8 Figuren
11 Patentansprüche

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Claims (4)

R.C.E.Boucher 1/2 - 2/3 - lo/ll · - IiTw. Patentanspruch«:

1. ) Anordnung zur Verwendung in Niederdruok-Queeksilber-

dampfentladungslampen» daduroh^gekjnnzgiohne^ dass In dem Rohr (7) der Entladungslampe Quecksilber, eine Metall»Legierung (5) und ein Steuermittel (z.B. 4y 6, 9« 9'* 17) enthalten sind« auf dem die Legierung (5) angeordnet 1st und dass das Steuermittel (ss.B. 4/6) auf Änderung der Temperatur anspricht·

2. Anordnung nach Anspruch X₉ dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (z.B. 4* 6), auf dem die Legierung (5) befestigt Ist, so ausgebildet ist, dass beim Start der Lampe die Legierung (5) annähernd im Bereich der Längsachse des Rohres (7) liegt und mit der Erwärmung innerhalb des Rohres (7) nach dem Zündvorgang die Legierung (5) in Richtung der kälteren Zone an der Innen* wandung des Rohres (7) ausgelenkt wird.

3* Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2* dadurch gekennzeichnet« dass als Steuermittel (4, 6) ein Bi-Metallelement (4) vorgesehen ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bi-Metalleleraent (4) an einem Halteglied (6, 9» 9*) befestigt ist und das Halteglied (6j> 9» 9') so ausgebildet ist« dass es sich an der Xnntromndung des Rohres (7) abstützt und sich selbst hält.

5· Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet« dass das Bi-Metallelement (4) als Streifen ausgebildet ist,

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Anerdmsng uses Anspruch I Me 5» dadurch gekennzeichnet« dass dee Bi-Metallelflaent (4) die Form einer Spirale (317) aufweist.

7· Anerdnung QMih Ansyewih 1 bis 6, daduroh gekennzeiohnfr, dm tee Halteglied (9 ®i«r 9¹} Kerben (8, lo_f H₉ IS) die dl« freien Aiden des Streifens Aufnehmen·

8· AnoaNbsime osoh Anepruah 1 bis 7« dsduroh gekennzeichnet» dass dsm HfclfcefliM §6« % 9*) aus aetsllieohen strei» fen besteht« die in Tersehiedenen Idroen sususoeage· fOgt eiiii·

9e JüßdfdniiDi SSSiSk As&sptseih % bis 8, dtdiansh sekennseiohn^t* dass «1» Streifea des HsXtegUedes (6» % 9') su 4er For» ein·· geschlossenen Tieleokes sussBiaengesetst sind.

le» A&o^ipsras &aeh Issir»^ i hlz % dsHur@h dass das Bi-M«tallni«ewo3t (4) reohteekig oder eiiadra· tisen auscebildet ist und dass Kerben (8, le» 11, 12) in de« äsltcftlied C9» 9^f) «athalten sind» die zwei der de® BidietalXeieiiüätes (4)

11· Anordnung naoh Anspruch 1 bis lo, daduroh gekenn-

dass das fiaitegiied (9) quadratlsoh ausge-

ist «nod an «tfö«? i*tt* äes QpBdraites das eine (1$) der Spiral« (£7) befestigt ist.