DE2809957B2

DE2809957B2 - Leuchtstofflampe

Info

Publication number: DE2809957B2
Application number: DE2809957A
Authority: DE
Inventors: Homer Hopson Scotia N.Y. Glascock Jun. (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-03-11
Filing date: 1978-03-08
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DE2809957C3; BE864152A; JPS53113180A; JPS583593B2; DE2809957A1; GB1583283A; US4117378A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstofflampe mit einem lichtdurchlässigen, im v.esentlichen kugelförmigen Kolben, der einen Kanal aufweist, wobei der Kolben ein gasförmiges Medium enthält, das aufgrund eines darin induzierten elektrischen Feldes eine elektrische Entladung aufrechterhalten kann und dabei UV-Strahlung emittiert, die Lampe weiter einen, eine geschlossene Schleife bildenden Magnetkern mit einer zentralen Ö'ffnung, der mindestens teilweise in dem genannten Kanal enthalten ist, und iner Wicklung zum Induzieren des elektrischen Feldes in dem gasförmigen Medium aufweist, und Leuchtstoffe auf den inneren Oberflächen des Kolbens angeordnet sind, die sichtbares Licht emittieren, wenn sie durch die genannte UV-Strahlung angeregt werden.

In der DE-OS 26 01 611 ist eine Leuchtstofflampe der vorgenannten Art beschrieben.

Das in solchen Leuchtstofflampen anwendbare maximale Betriebsenergieniveau ist durch die thermischen Charakteristika der Magnetkerne begrenzt, die typischerweiise Ferrite sind. Die magnetische Sättigungs-Flußdichte in üblichen Ferritkernen verringert sich z. B. stark, wenn die Kerntemperatur sich einer Grenze von etwa 125°C nähert. Die magnetischen Verluste innerhalb der Ferrite erhöhen sich ebenfalls mit zunehmender Außentemperatur. Für eine Lampe gegebener Abmessungen bestimmt daher die Temperatur des Ferrits wirksam das maximal zulässige Betriebsenergieniveau. Es ist daher von Bedeutung, daß dafür gesorgt wird, daß die Ferrite keine zu hohen Temperaturen erreichen.

Die Regionen des Kolbens, die bei den Lampen nach der DE-OS 26 01 611 direkt benachbart dem Magnetkern liegen, d. h. die Anstauch- bzw. Kopfstück- und Tunnelregioinen, sind typischerweise mit Leuchtstoffen zum Umwandeln von UV-Strahlung in sichtbares Licht überzogen, wie sie normalerweise in üblichen Leuchtstofflampen verwendet werden. Die UV-Strahlung und Temperatur an den vorgenannten Regionen ist im allgemeinen beträchtlich höher als an anderen Teilen des Lampenkolbens. Dieser Zustand führt zu einer schlechten Beibehaltung des Lichtstromes für in diesen Regionen aufgebrachte Leuchtstoffe.

In der US-PS 27 48 306 ist eine Leuchtstofflampe mit einem lichtdurchlässigen Kolben beschrieben, der rohr- oder kugelförmig ausgebildet sein kann und der auf seiner Innenseite einen Leuchtstoffüberzug trägt, der die bei der elektrischen Entladung erzeugte UV-Strahlung in sichtbares Licht umwandelt Bei einer solchen Lampe bilden sich an den Rohrenden, verglichen mit dem Abschnitt zwischen den Elektroden, etwas dunklere Bereiche. Zur Vermeidung dieser dunkleren

ίο Bereiche an den Rohrenden wird in der genannten US-PS das Aufbringen eines UV-Strahlung reflektierenden Überzuges auf die Isolationsstücke vorgeschlagen, die die Zuleitungsdrähte zu den Elektroden umgeben.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

is zugrunde, die eingangs genannte Leuchtstofflampe dahingehend auszubilden, daß die Betriebstemperatur des Magnetkernes beträchtlich verringert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein UV-Strahlung reflektierender Überzug auf den dem Magnetkern benachbarten Oberflächen des Kolbens angeordnet ist.

Die Betriebstemperaturen der Magnetkerne in solchen Lampen sind beträchtlich verringert worden, indem man die Anstauch- bzw. Kopfstück- und Tunnelregion des Kolbens mit einem UV-Strahlung reflektierenden Überzug an Stelle der dort üblicherweise angebrachten Leuchtstoffschicht versah. Der reflektierende Überzug verteilt die auf das Kopfstück und den Tunnel auffallende UV-Strahlung auf einen größeren und etwas kühleren Bereich des äußeren Lampenkolbens und verringert so den Lichtstromabfall, der bei den bisherigen Lampenkonstruktionen vorhanden war.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine Leuchtstofflampe und

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von Tunnel und Kopfstück der Lampe der F i g. 1

Bei der in F i g. 1 abgebildeten Leuchtstofflampe ist mit 11 ein im wesentlichen kugeiförmiger lichtdurchlässiger Kolben bezeichnet, der z. B. aus Glas bestehen kann. Eine Kopfstückeinheit 14 (vgl. auch F i g. 2) umfaßt eine Kapsel 12, die sich von einem abgeflachten Basisteil 11a des Kolbens 11 aus nach innen erstreckt und einen eingestülpten Hohlraum 12a begrenzt, der die Form eines abgeflachten Zylinders mit parallelen Seiten und einem abgerundeten Endstück aufweist. Ein zylindrischer dielektrischer Tunnel \2b verläuft durch die Kapsel 12 entlang ihrer Achse. Die Struktur der Kapsel 12 und ihres Tunnels t2b begrenzen einen Kanal 31 im wesentlichen rechteckförmigen Querschnittes.

Der Kolben 11 und der Tunnel i2b enthalten ein ionisierbares Gas 13, ζ. B. eine Mischung von Edelgas, wie Krypton und/oder Argon, mii Quecksilber- und/oder Kadmiumdampf, das bei elektrischer Erregung Strahlung emittiert. Die inneren Oberflächen des Kolbens 11 sind mit einem Leuchtstoff 15 überzogen, der irgendein bekannter Leuchtstoff sein kann. Diese Leuchtstoffe absorbieren UV-Strahlung aus dem Gas 13 und senden, wenn sie dadurch angeregt werden, sichtbares Licht aus.

Ein eine geschlossene Schleife bildender Magnetkern 17, vorteilhafterweise ringförmiger Gestalt und aus Ferrit bestehend, liegt innerhalb der Kapsel 12 und umgibt den Tunnel 126. Dieser Ferrit ist ein Material hoher Permeabilität und geringen Verlustes. Eine aus vielen Einzelwindungen bestehende Primärwicklung 19, die ?.. B. mit einem Glasfasergewebe 20 isoliert sein kann, ist auf den Kern 17 gewickelt und liegt innerhalb

des Kopfstückes 14.

Ein in der Primärwicklung 19 fließender hochfrequenter elektrischer Strom erregt ein hochfrequentes magnetisches Feld innerhalb des Kernes 17. Dieses magnetische Feld induziert ein quelienfreies elektrisches Feld in dem ionisierbaren Cns 13 innerhalb des Kolbens 11 und des Tunnels i2b. L ■<; elektrische Feld ionisiert das Gas und regt die Strahlung und die Abgabe sichtbaren Lichtes an. Bei dieser Ausführungsform soll das ionisierte Gas keinen beträchtlichen Anteil sichtbaren Lichtes emittieren, sondern Strahlung, die zur Emission sichtbaren Lichtes von einem Leuchtstoff führt Es ist bekannt, daß dies eine relativ wirksame Energieausnutzung gestattet

Eine zylindrische Basisstruktur 21, die an dem Basisteil 11a des Kolbens befestigt ist enthält eine hochfrequente Energiequelle 23, die mit der Primärwicklung 19 verbunden ist um durch diese einen hochfrequenten Strom fließen zu lassen. Gegenüber dem Kolben 11 ist an der Basisstruktur 21 ein Schraubsockel 25 befestigt über den die Energie vom Netz aufgenommen wird.

Die Strukturen des den Magnetkern aufnehmenden Kopfstückes und Tunnels sind mehr im einzelnen in F i g. 2 gezeigt, aus der sich ersehen läßt, daß der Magnetkern 17 den Tunnel 12öumgibt. Der Kern 17 und die Wicklung 19 liegen außerhalb des Gases 13, sind jedoch innerhalb der Kolbenstruktur zentral angeordnet. Die zentrale Kernlage erzeugt ein Plasma, welches den Kolben füllt und erleuchtet und so eine gleichmäßige Lichtabgabe gewährleistet. Da Magnetkern 17 und Wicklung 19 außerhalb des Kolbens in atmosphärischem Drück liegen, ist die Wärmeübertragung von dem Kern erleichtert, und entgasende Wirkungen mit damit verbundener Verschmutzung des Gases und der Leuchtstoffe sind unmöglich. Der Raum 30 innerhalb der Kapsel 12 kann alternativ mit einem nicht dargestellten Wärmeübertragungsmedium oder Harz gefüllt werden, um den Wärmeübergang vom Kern zu verbessern, falls dieses erwünscht ist.

Die Oberflächen des Kopfstückes 14 und des Tunnels 12b der bekannten Lampen mit äußerem Kern und quellenfreiem elektrischen Feld sind mit der gleichen Leuchtstoffzusammensetzung überzogen, wie die inneren Oberflächen des Kolbens 11. In solchen Lampen gelangt ein beträchtlicher Teil der dem Plasma zugeführten elektrischen Energie schließlich in Form von Strahlung zu dem Kopfstück und dem Tunnel. Wenn diese Energie nicht wieder abgestrahlt, reflektiert oder abgeleitet wird, dann steigt die Temperatur des Kopfstückes und Tunnels an. Da der Ferritkern 17 zum großen Teil von dem Kopfstück umgeben ist wird auch seine Temperatur ansteigen und dies führt zu einer entsprechenden Verringerung der magnetischen Sättigungsflußdichte des Ferritkernes und zu einer Zunahme der Energieverluste darin. Als Ergebnis dessen verringert sich die Lichtausbeute und wenn der Temperaturanstieg stark ist, kann die Lampe sogar verlöschen. Die verminderte Sättigungsflußdichte kann im heißen Zustand sogar Zündschwierigkeiten verursachen.

In einer typischen Lampe nach dem Stand der Technik werden etwa 60% der dem Plasma zugeführten Energie in Form von UV-Strahlung an das Kopfstück und den Tunnel übertragen. Ein typischer Leuchtstoff wandelt nur etwa '/3 dieser Strahlung in brauchbares Licht um, während ²Λ der Strahlung die Lampenstrukiuren aufheizen.

Der auf der Oberfläche des Kopfstückes 14 und des Tunnels 12i> angeordnete dünne UV-Strahlung reflektierende Überzug 24 reflektiert auf ^;ese Oberflächen auftreffende UV-Strahlung zu den äußere.1 Oberflächen des Kolbens 11, die so nicht zum Aufheizen des Ferritkernes beiträgt Der Überzug 24 kann ζ. Ε aus einer dünnen Aluminiumschicht bestehen, die etwa 90% der einblenden UV-Strahlung reflektiert. Überzüge aus Magnesiumoxid haben sich als noch besser als Aluminium erwiesen.

Bei diesen Lampen tragen die Oberflächen des Kopfstückes und des Tunnels nicht direkt zur Lichtabgabe der Lampe bei. Viel von der UV-Strahlung, die vom Kopfstück reflektiert wird, trifft jedoch schließlich auf den Leuchtstoff 15 auf den äußeren Oberflächen des Kolbens 11 und steigert so die Lichtabgabe. Der Leuchtstoff auf der Kolbenoberfläche arbeitet normalerweise bei einer sehr viel geringeren Temperatur als die Kopfstückoberfläche und ist daher sehr viel weniger einer Alterung und einem Abbau ausgesetzt als die Leuchtstoffe auf der Kopfstückoberfläche bei den Lampen nach dem Stand der Technik.

Die reflektierenden Überzüge gestatten beträchtlich verringerte Ferritkerntemperaturen in mit äußerem Kern versehenen, induktionsionisierten Leuchtstofflampen und gestatten so den Betrieb der Lampen bei höheren Eingangsleistungen und mit e^;ner besseren Beibehaltung des Lichtstromes, als dies bei den Lampen nach dem Stand der Technik der Fall war, deren Kopfstücke mit Leuchtstoff überzogen waren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Leuchtstofflampe mit einem lichtdurchlässigen, im wesentlichen kugelförmigen Kolben, der einen Kanal aufweist, wobei der Kolben ein gasförmiges Medium enthält, das aufgrund eines darin induzierten elektrischen Feldes eine elektrische Entladung aufrechterhalten kann und dabei UV-Strahlung emittiert, die Lampe weiter einen, eine geschlossene Schleife bildenden Magnetkern mit einer zentralen Öffnung, der mindestens teilweise in dem genannten Kanal enthalten ist, und einer Wicklung zum Induzieren des elektrischen Feldes in dem gasförmigen Medium aufweist, und Leuchtstoffe auf den inneren Oberflächen des Kolbens angeordnet sind, die sichtbares Licht emittieren, wenn sie durch die genannte UV-Strahlung angeregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein UV-Strahlung reflektierender Überzug (24) auf den dem Magnetkern (17) benachbarten Oberflächen des Kolbens (I) angeordnet ist.