DE2809957C3 - Leuchtstofflampe - Google Patents
LeuchtstofflampeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine 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 ethittiert, die Lampe weiter einen, eine
geschlossene Schleife bildenden Magnetkern mit einer
zentralen öffnung, der mindestens teilweise in dem genannten Kanal enthalten ist, und f "oer 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
typischerweise 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
Tunnelregionen, 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 dun'<Jeren
to Bereiche an den Rohrenden wird in der genannten
US-PS das Aufbringen eines UV-Strahlung reflektierenden Oberzuges auf die Isolationsstücke vorgeschlagen,
die die Zuleitungsdrähte zu den Elektroden umgeben.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe
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 Oberzug 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 Oberzug an Stelle der dort üblicherweise angebrachten Leucbtstoffschicht 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. 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 kugelförmiger lichtdurchläs
siger Kolben bezeichnet, der z. B. aus. Glas bestehen
kann. Eine Kopfstückeinheit 14 (vgl. auch Fig. 2) umfaßt eine Kapsel 12, die sich von einem abgeflachten
Basisteil Ila des Kolbens 11 aus nach innen erstreckt
und einen eingestülpten Hohlraum 12a begrenzt, der die
Form eines abgeflachten Zylinders mit parallelen Seilen
und einem abgerundeten Endstück aufweist. Ein zylindrischer dielektrischer Tunnel i2b verläuft durch
die Kapsel 12 entlang ihrer Achse. Die Struktur der Kapsel 12 und ihres Tunnels 12/» begrenzen einen Kanal
so 31 im wesentlichen -echteckförmigen Querschnittes.
Der Kolben 11 und der Tunnel \2b enthalten ein
ionisierbares Gas 13, ζ. B. eine Mischung von Edelgas, wie Krypton und/oder Argon, mit Quecksilber-
und/oder Kadmiumdampf, das bei elektrischer Erre
gung 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 12£>. Dieser Ferrit ist ein Material
(,·>
hoher Permeabilität und geringen Verlustes. Eine aus vielen Einzelwindungen bestehende Primärwicklung 19,
die z. 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 quellenfreies elektrisches
Feld in dem ionisierbaren Gas 13 innerhalb des Kolbens U und des Tunnels \'zb. Das 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 J9 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
Fig.2 gezeigt, aus der sich ersehen läßt, daß der Magnetkern 17 den Tunnel 126umgibL 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
Druck 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 \2b 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 V3 dieser Strahlung in brauchbares Licht um, während V3 der Strahlung die Lampenstrukturen
aufheizen.
Der auf der Oberfläche des Kopfstückes 14 und des Tunnels 126 angeordnete dünne UV-Strahlung reflektierende
Oberzug 24 reflektiert auf di>.-^e Oberflächen
auftreffende UV-Strahlung zu den äußeren Oberfiächen des Kolbens 11, die so nicht zum Aufheizen des
Ferritkernes beiträgt. Der Überzug 24 kann z. B. aus einer dünnen Aluminiumschicht bestehen, die etwa 90%
der einfal'tnden 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 Jen
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 einer 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 (1)
- Patentanspruch:Leuchtstofflampe mit einem lichtdurchlässigen, im wesentlichen Kugelförmigen Kolben, der einen Kanal aufweist, wobei der Kolben ein gasförmiges Medium enthält, das aufgrund eines darm 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 Oberzug (24) auf den dem Magnetkern (17) benachbarten Oberflächen des Kolbens (l)angeordnet ist
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