DE2819542A1

DE2819542A1 - Niederdruckmetalldampfentladungslampe

Info

Publication number: DE2819542A1
Application number: DE19782819542
Authority: DE
Inventors: Teruichi Tomura; Yoshio Watanabe; Mikiya Yamane
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1978-11-16
Also published as: NL7804797A; US4177401A; JPS577465B2; GB1587492A; DE2819542C3; JPS53136374A; DE2819542B2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Niederdruckmetalldampfentladungslampe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Niederdruckmetalldampfentladungslampe und insbesondere auf eine Leuchtstofflampe eines Einsockeltyps, die durch Verwendung eines Entladungskolbens eines Doppelrohraufbaus in ihren Abmessungen verringert ist.

Eine herkömmliche Niederdruckmetalldampfentladungslampe hat, wie bei dem typischen Beispiel der Leuchtstofflampen (Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen) für allgemeine Beleuchtungszwecke, ein längliches Glasrohr mit an den entgegengesetzten Enden angeordneten inneren Elektroden, das mit einem Inertgas bei einem Druck von einigen mbar und einer geringen Metallmenge (z. B. Quecksilber) gefüllt ist.

52-61 3044-03) -T -r

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Wenn man eine Linear- oder Geradrohrtyp-Leuchtstofflampe mit Sockeln an den entgegengesetzten Enden nimmt, beträgt die Länge des Rohres 120 cm für eine 40-W-Lampe, 63 cm für eine 30-W-Lampe, 58 cm für eine 20-W-Lampe und 44 cm für eine 15-W-Lampe. Die Leuchtstofflampe mit einem länglichen Rohr und zwei Sockeln an den entgegengesetzten Enden leidet unter großer Unzuträglichkeit bei bestimmten Betriebsbedingungen, und sie wird außerdem häufig als nachteilig für bestimmte Zwecke angesehen. Unter diesen Umständen ergab sich in neuerer Zeit das Bedürfnis, eine geringe Abmessungen aufweisende und stark leuchtende Leuchtstofflampe mit einer möglichst, kurzen Rohrlänge zu entwickeln.

Ein Versuch in dieser Richtung wurde in der Jap.-Pat.-Publ. 35 796/74 angegeben. Danach wird ein inneres Glasrohr mit einem offenen Ende innerhalb eines äußeren Glaskolbens zur Bildung eines Entladungskolbens von Doppelrohraufbau angeordnet, eine Kathode und eine ringförmige Anode werden innerhalb bzw. außerhalb des inneren Glasrohres angeordnet, der Entladungsweg zwischen der Kathode und der Anode ist am offenen Ende des inneren Glasrohres zur Erzielung eines verlängerten Entladungsweges "umgefaltet", und es ist nur ein Sockel vorgesehen, wodurch sich die Gesamtabmessung der Lampe verringern läßt. Diese Anordnung läßt auch die Schaffung einer hochgradig leuchtstarken Lampe erwarten, da es möglich ist, die den Entladungsraum umgebende Ober^- flache des Glasrohres unter Erweiterung der Fläche zu vergrö-.ftern,die mit einem Leuchtstoff überzogen ist, so daß sich durch die Entladung erzeugte Ultraviolettstrahlen wirkungsvoll in sichtbare Strahlen umwandeln lassen.

Die vorstehend erwähnte Entladungslampe des Doppelrohraufbaus hat jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzeu-

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gung eines gleichmäßigen Entladungsplasmas durch den gesamten, durch den äußeren Kolben und das innere Rohr (d. h. den Entladungsraum außerhalb des inneren Rohres) definierten Entladungsraum. Insbesondere wird das Entladungsplasma außerhalb des inneren Rohres örtlich in einem Teil des Entladungsraums begrenzt, der sich längs eines Weges erstreckt, durch den das Fließen des EntladungsStroms erleichtert ist, und außerdem kommt es manchmal vor, daß das örtlich begrenzte Plasma zickzackartig oder schlangenlinienformxg innerhalb einer beschränkten Zone verläuft. Natürlich leuchtet diese Lampe mit hoher Helligkeit durch die Lampenoberflache an der Seite, an der das Plasma konzentriert ist, jedoch mit einer erheblich niedrigeren Helligkeit durch die Lampenoberflache an der Seite, an der das Plasma nicht vorhanden ist. Daraus folgt ohne weiteres, daß die Leuchthelligkeit über die ganze Lampe sehr unregelmäßig wird, wodurch die Brauchbarkeit als Lichtquellen für Beleuchtungszwecke beeinträchtigt wird. Auch ist eine unregelmäßige schlangenlxnienformige Verlagerung des Plasmas für eine Änderung der Lichtmenge, die von der Lampe abgestrahlt wird, und für ein dadurch verursachtes Flimmern verantwortlich.

Eine Gegenmaßnahme zur Verhinderung der örtlichen Begrenzung des Entladungsplasmas in der Entladungslampe des Doppelrohraufbaus wurde bekannt (s. US-PS 3 609^36 und "Journal of the Illuminating Engineering Society", Vol. 2, No. 2, Oktober 1972, Seiten 3 bis 7), gemäß der eine Mehrzahl von Anoden außerhalb des inneren Rohres vorgesehen wird und diese Anoden nacheinander umgeschaltet werden, um den Entladungsweg zwangsläufig zu verschieben. Wegen dieser erzwungenen Verschiebung des Entladungsweges um das innere Rohr herum erfordert diese Gegenmaßnahme einen komplizierten,

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aufwendigen Transistorschaltkreis zum Umschalten der Spannungsanlegung an die Anoden, der unwirtschaftlich und unpraktisch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Niederdruckmetalldampfentladungslampe des Doppelrohraufbaus zu entwickeln, die sich zum Verhindern der örtlichen Begrenzung und der unregelmäßigen Verlagerung des Entladungsplasmas und dadurch zur Erzeugung einer Abgabe von Licht eignet, das durch die ganze Lampe gleichmäßig und stabil ist.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Niederdruckmetalldampfentladungslampe mit einem Entladungskolben aus einem äußeren Kolben und einem darin angeordneten inneren Rohr mit einem offenen und einem geschlossenen Ende, einer Inertgas-Metall-Füllung im Kolben, einer innerhalb des inneren Rohres angeordneten Kathode und wenigstens einer außerhalb des inneren Rohres und innerhalb des äußeren Kolbens angeordneten Anode, mit dem Kennzeichen, daß ein Magnetfelderzeugungsmittel nahe dem offenen Ende des inneren Rohres zum Anlegen eines Magnetfeldes nahe dem offenen Ende angeordnet ist.

Vorzugsweise ist das Magnetfelderzeugungsmittel ein nahe dem offenen Ende des inneren Rohres angeordneter Dauermagnet .

Vorteilhaft sind die Anode oder die Mehrzahl der Anoden und die Kathode nahe dem geschlossenen Ende des inneren Rohres angeordnet.

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Vorzugsweise ist das innere Rohr konzentrisch zum äußeren Kolben angeordnet.

Der äußere Kolben und das innere Rohr können aus lichtdurchlässigem Glas bestehen.

Dabei sind vorzugsweise die Innenoberfläche des äußeren Kolbens und die Innen- und Außenoberfläche des inneren Rohres mit Leuchtstoffilmen überzogen.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der äußere Kolben mit einer rohrförmigen Einbuchtung ausgebildet, die dem offenen Ende des inneren Rohres gegenübersteht, und der Dauermagnet ist in die Einbuchtung eingesetzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung, bei der eine Mehrzahl von Anoden vorgesehen ist, ist der Kolben mit dem Inertgas und einer geringen Quecksilbermenge gefüllt, und der nahe dem offenen Ende des inneren Rohres angeordnete Dauermagnet dient zum Anlegen eines Magnetfeldes festgelegter Stärke nahe dem offenen Ende.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise im Längsschnitt, einer bekannten Niederdruc!metalldampfentladungslampe eines Doppelrohraufbautyps;

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Niederdruckmetalldampf ent ladungslampe gemäß der Erfindung;

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Fig. 3 eine zur Erläuterung des Betriebs und der Wirkung der Anlegung eines Magnetfeldes gemäß der Erfindung brauchbare schematische Darstellung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung, teilweise im Längsschnitt, eines anderen Ausführungsbeispiels einer Niederdruckmetalldampfentladungslampe gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Betriebs des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels; und

Fig. 6 bis 8 Fig. 4 ähnliche schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Vor der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen zunächst der wesentliche Aufbau und der Betrieb einer bekannten Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe eines Doppelrohraufbautyps kurz anhand der Fig. 1 beschrieben werden.

Eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, wie sie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, weist einen äußeren Glaskolben 1 mit kreisförmigem Querschnitt zur Bildung eines Entladungskolbens und ein innerhalb des äußeren Glaskolbens angeordnetes zylindrisches inneres Glasrohr 2 auf. Das innere Glasrohr 2 ist konzentrisch zum äußeren Glaskolben 1 angeordnet, wodurch ein Entladungskolben eines Doppelrohraufbautyps gebildet wird. Das innere Glasrohr 2 hat ein unteres Ende 2', das zu seinem Verschluß mit

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einem Fuß 4 dicht verbunden ist, und ein oberes offenes Ende 2^If. Das offene Ende 2" befindet sich im Abstand von der oberen Innenoberfläche des äußeren Glaskolbens 1, so daß ein Spalt für den Entladungsweg frei bleibt. Die innere und die äußere Oberfläche des inneren Glasrohres 2 und die innere Oberfläche des äußeren Glaskolbens 1 sind mit einem Überzug aus Leuchtstoffilmen 3 versehen. Vom Fuß 4 innerhalb des inneren Glasrohres 2 und am unteren Ende desselben ist eine Kathode 5 gehalten, die eine mit einem Elektronen abgebenden Stoff überzogene Fadenwendel aufweist, während eine ringförmige Anode 6 von einem Ansatz des Fußes 4 außerhalb des inneren Glasrohres 2 und an dessen unterem Ende gehalten wird.

Das Innere des Entladungskolbens 1 wird durch ein Absaugrohr 7 evakuiert und mit einem Inertgas bei einem Druck von einigen mbar und einer geringen Quecksilbermenge gefüllt. Danach wird das Absaugrohr 7 an seiner Spitze zugeschmolzen. Durch Anbringen eines (nicht dargestellten) einzigen Sockels am unteren Ende der so hergestellten Entladungslampe des Doppelrohraufbautyps läßt sich eine Entladungslampe mit einem einzigen Sockel fertigstellen.

Nach Verbindung mit einer Wechselstromquelle 11 durch einen Zündkreis mit einer Glimmstrecke 8, einem Gleichrichter 9 (Zweiweg-Gleichrichter), der aus einer Brückenschaltung von Dioden D,,, D„, D-, und Dj, gebildet wird, und einer Glimmlampe 10 läßt sich diese Entladungslampe einschalten. Der Zündkreis kann getrennt und entfernt von der Entladungslampe angeordnet oder, falls erwünscht, im Inneren des Entladungslampensoekels untergebracht werden.

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Bei der in Pig. 1 dargestellten bekannten Entladungslampe wird jedoch ein Entladungsplasma außerhalb des inneren Glasrohres 2 konzentriert und örtlich in einem Teil des das innere Glasrohr umgebenden Raumes begrenzt, wie in Fig. 1 durch Kreuzschraffur angedeutet ist. Die örtliche Begrenzung des Entladungsplasmas verhindert offensichtlich die Erzeugung einer Abgabe von Licht, das durch die ganze Lampe gleichmäßig ist.

Die Erfindung bezweckt und erreicht die Überwindung der Nachteile der bekannten Doppelrohraufbautyp-Entladungslampe durch Anlegen eines Magnetfeldes einer festgesetzten Stärke nahe dem offenen Ende des inneren Glasrohres in der Weise, daß das Entladungsplasma in Rotation um das innere Glasrohr durch die Wirkung des Magnetfeldes versetzt wird, wodurch sich die Plasmaentladung gleichmäßig über den gesamten Raum innerhalb des Entladungskolbens verteilen läßt und eine gleichmäßige Lichtabgabe von der ganzen Lampe erzeugt werden kann.

Gemäß Fig. 2 weist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen äußeren Glaskolben 1 auf, der an seinem oberen Ende in eine rohrförmige Einbuchtung 13 ausläuft. Diese rohrförmige Einbuchtung 13 ist konzentrisch zum inneren Glasrohr 2 und zum äußeren Glaskolben 1. Zwischen der rohrförmigen Einbuchtung 13 und dem inneren Glasrohr 2 ist ein ringförmiger Spalt 15 (verengter Raum zur Entladung) gebildet. Ein säulenförmiger Dauermagnet 14 ist in die rohrförmige Einbuchtung 13 eingesetzt. Die äußere Oberfläche der rohrförmigen Einbuchtung 13, die dem inneren Raum des Entladungskolbens ausgesetzt ist, ist mit einem Überzug 3 aus Leuchtstoffilm versehen.

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Abgesehen von dem vorstehend erläuterten Aufbau hat die Entladungslampe nach Fig. 2 den gleichen Aufbau wie die nach Fig. 1. Man sieht so, daß das vorliegende Ausführungsbeispiel durch die Anbringung des Dauermagnets 14 zur Erzeugung eines Magnetfelds festgesetzter Stärke, das den Entladungsstrom schneidet, nahe dem offenen Ende 2¹' des inneren Glasrohres 2 gekennzeichnet ist. Das durch den Dauermagnet Ik erzeugte Magnetfeld wirktauf das Entladungsplasma nahe dem oberen Ende 2'' des inneren Glasrohres 2 und verursacht, daß das Entladungsplasma um die Achse der Entladungslampe rotiert.

Der säulenförmige Dauermagnet lk ist in der Axialrichtung der Entladungslampe magnetisiert, und das Verhalten eines Entladungsplasmas, das gegenüber dem Magnetfeld aufgrund des Dauermagnets 14 stark empfindlich ist, d. h. das Verhalten des im Spalt 15 zwischen dem inneren Glasrohr 2 und der rohrförmigen Einbuchtung 13 vorliegenden Entladungsplasmas wird durch die folgende Elektromagnet-Hydrodynamik-Gleichung beherrscht:

-§ir ⁼ -¹^r- ^{(E + <Ve}> ^{x B} " "F^—^)s

worin J die Stromdichte, η die Elektronendichte, e die Elektronenladung, m die Elektronenmasse, E die elektrische Feldstärke, <Ve> die Elektronenbeweglichkeit, B die magnetische Feldstärke und 6" _ff die wirksame elektrische Leitfähigkeit bedeuten. Ein Elektron hat eine Beweglichkeit KVe> von etwa 5 x 10 cm/sec in einer Argongasatmosphäre, wenn E/P (elektrische Feldstärke/Druck) 1 V/cm · 1,3 mbar ist. Bei einer magnetischen Feldstärke von 500 Gauß existiert ein

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"scheinbares elektrisches Feld" mit einer elektrischen Feldstärke von 2,5 V/cm, die senkrecht sowohl zur Richtung der Elektronenbewegung als auch zur Richtung des Magnetfeldes ist. Dieser Wert ist nicht so klein,um mit Werten der Stärke von an sich .in verschiedenen Plasmen existierenden elektrischen Feuern vergleitrftbar zu^sex In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß eine Linearrohrtyp-Leuchtstofflampe unter einer elektrischen Feldstärke von 0,7 bis 0,8 V/cm betrieben wird.

In der Niederdruckquecksxlberdampfentladungslampe gemäß der Erfindung läßt sich das Plasma magnetisch mit großem Effekt antreiben. Fig. 3 übertreibt eine Darstellung zur Veranschaulichung dieses Effekts.

Der in die rohrförmige Einbuchtung 13 mit seinem N-PoI nach unten eingesetzte säulenförmige Dauermagnet 14 erzeugt ein Magnetfeld, wie es mit den Pfeile tragenden ausgezogenen Kurven angedeutet ist. Wenn der Entladungsstrom zum Fließen längs eines Weges, wie er durch die ausgezogene Kurve A in Fig. 3 angedeutet ist, örtlich begrenzt ist, sehneidet der Entladungsstrom den magnetischen Fluß im wesentlichen unter rechten Winkeln in dem verengten Entladungsraum 15 zwischen dem inneren Glasrohr 2 und der Einbuchtung 13 ₃ so daß eine Kraft auf das Entladungsplasma wirkt, wodurch dessen Bewegung senkrecht zur Zeichenebene und in der Richtung von vorne nach hinten bezüglich dieser verursacht wird. Wenn der Entladungsstrom zum Fließen längs eines Weges, wie er durch die ausgezogene Kurve B in Fig. 3 angedeutet ist, örtlich begrenzt wird, wirkt auf das Entladungsplasma innerhalb des verengten Entladungsraumes 15 eine Kraft ein, die bezüglich der Zeichenebene von der Rückseite zur Vorderseite ge-

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richtet ist. Infolgedessen wird erreicht, daß das Entladungsplasma, das ohne die Einwirkung dieser Kräfte in einem Teil des Innenraumes des Entladungskolbens konzentriert und örtlich begrenzt würde, um die Achse der Entladungslam-

den/
pe rotiert. Obwohl "auf das in Spalt zwischen dem äußeren Glaskolben 1 und dem inneren Glasrohr 2 vorhandene Entladungsplasma eine Kraft einwirkt, die verursacht, daß dieses Entladungsplasma umgekehrt rotiert,ist die Stärke des Magnetfeldes relativ gering in diesem Spalt, und daher ist die resultierende Rotation des Entladungsplasmas der Rotationsrichtung im verengten Entladungsraum unterworfen. Mit anderen Worten wird das Verhalten des Plasmas innerhalb des äußeren Glaskolbens 1 hauptsächlich durch das Verhalten des Plasmas innerhalb des verengten Entladungsraumes 15 beherrscht .

Die Entladungslampe, wie sie beispielsweise im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 gezeigt ist, hat z. B. folgende Abmessungen: eine Rohrlänge von 16 cm und einen maximalen Durchmesser von 9 cm des äußeren Kolbens 1, einen Außendurchmesser von 3j2 cm, einen Innendurchmesser von 3,0 cm und eine Rohrlänge von 13 cm des inneren Glasrohres 2, einen Außendurchmesser von 1,5 cm, einen Innendurchmesser von 1,3 cm und eine Länge von 6 cm der rohrförmigen Einbuchtung 13 und einen Durchmesser von 1,2 cm und eine Länge von 1,5 cm des säulenförmigen Dauermagnets aus Alnico, der in die Einbuchtung eingesetzt ist. Die Entladungslampe mit diesen Abmessungen wird mit Argongas bei einem Druck von 3_S§ mbar und einer geringen Quecksilbermenge gefüllt und mit einem Entladungsstrom von 0,6 A eingeschaltet. Die Stärke des Magnetfeldes im verengten Entladungsraum und die sekundliche Drehung des um die Achse der Entladungslampe rotierenden Entladungsplasmas wurden für diese Lampe gemessen.

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Insbesondere begann entsprechend einem Versuch, in dem die Magnetfeldstärke im verengten Entladungsraum 15 durch geringfügiges Ändern der Axialstellung des Dauermagnets 14 variiert wurde, das Entladungsplasma bei einer Magnetfeldstärke von etwa 20 Gauß zu rotieren und rotierte mit einer Drehzahl von etwa 10 U/s. Wenn die Magnetfeldstärke wächst, beschleunigt sich die Drehung des Entladungsplasmas und erreicht 90 U/s bei 100 Gauß, wobei die Entladungslampe visuell den Eindruck macht, als wenn der gesamte Kolben mit einem gleichmäßigen Plasma gefüllt wäre.

Wie man aus der vorstehenden Beschreibung ersieht, bringt erfindungsgemäß der in die am oberen Ende des äußeren Kolbens vorgesehene Einbuchtung eingesetzte Dauermagnet im verengten Entladungsraum das Magnetfeld zur Einwirkung, das ein Rotieren des Plasmas bewirkt, wodurch ein visuell gleichmäßiges Plasma durch die ganze Lampe erzeugt wird. Dies gewährleistet das Erhalten einer Niederdruckmetalldampf entladungslampe, in der ein Leuchtstoffüberzug auf der Innenoberfläche des äußeren Kolbens und der Innen- und Außenob'erfläche des inneren Glasrohres über die gesamte Oberfläche der Lampe mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Leuchthelligkeit leuchtet.

Anstelle der Einbuchtung 13 des äußeren Kolbens, die tief in das innere Glasrohr 2 entsprechend Fig. 2 vorspringt, kann auch eine relativ flache Einbuchtung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, vorgesehen werden, um einen kurzen verengten Entladungsraum angrenzend an das innere Glasrohr 2 zu bilden, wodurch eine gleichartige Rotation des Entladungsplasmas erhalten wird. Während im bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Dauermagnet

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bevorzugt als Magnetfelderzeugungsmittel verwendet und in die am oberen Ende des Entladungskolbens vorgesehene rohrförmige Einbuchtung eingesetzt war, kann auch ein Gleichstromelektromagnet den Dauermagnet ersetzen, und andererseits kann der Magnet zum Rotieren des Plasmas innerhalb des Entladungskolbens oder auch außerhalb desselben nahe dessen oberstem Teil ohne Bildung der erwähnten rohrförmigen Einbuchtung angeordnet sein. Kurz gesagt, kann die Erzeugung bzw.Anlegung des Magnetfeldes festgesetzter Stärke nahe dem oberen Ende des inneren Glasrohres auf verschiedene Arten verwirklicht werden, so daß eine Rotation des Entladungsplasmas um die Lampenachse bewirkt wird.

Die Anordnung des Dauermagnets innerhalb der am oberen Ende des Entladungskolbens vorgesehenen rohrförmigen Einbuchtung wie im Beispiel nach Fig. 2 ist in folgenden Punkten vorteilhaft: Trotz der Anordnung des Dauermagnets außerhalb des Entladungskolbens läßt sich eine große Stärke des Magnetfelds nahe dem offenenEnde des inneren Glasrohres anlegen; das Einsetzen des Dauermagnets in die rohrförmige Einbuchtung ist nach Abschluß der Erhitzungs-, Evakuierungsund Gasfüllungsprozesse möglich, so daß sich eine leichte Herstellung der Lampe sichern läßt, worauf eine leichte Justierung der Lage des Magnets folgt; und die Anordnung des Dauermagnets außerhalb des Entladungskolbens ermöglicht die Verwendung eines unaufwendigen Ferritmagnets niedriger Curie-Temperatur als Dauermagnet.

Anhand der Fig. 4 wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel sieht einen Dauermagnet 14, der in eine am oberen Ende des äußeren Glaskolbens 1, der einen Entladungs-

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kolben bildet, angeordnete rohrförmige Einbuchtung O eingesetzt ist, und eine Mehrzahl von (in der Figur zwei)Anoden 6 und 6' vor, die um das geschlossene Ende 2' (Endteil an der Fußseite) des inneren Glasrohres 2 herum angeordnet sind. Die beiden Anoden 6 und 6' sind im Abstand unter Zwischenfügung des inneren Glasrohres 2 angeordnet und auch elektrisch gegeneinander isoliert. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 weist also das besondere Kennzeichen auf, daß die Anode in eine Mehrzahl von Anodenelektroden aufgeteilt ist.

Bei einer einzelnen ringförmigen Anode wie im oben erläuterten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 konzentriert sich ein Elektronenstrahlstrom, der in die Anode kommt, an einem bevorzugten Punkt an der Anode, und daher neigt das Entladungsplasma nahe der Anode dazu, sich örtlich auf einen Teil des Innenraumes des Entladungskolbens zu beschränken. Weiter neigt der Punkt, auf den der Elektronenstrahlstrom konzentriert wird (Anodenpunkt) dazu, sich unregelmäßig auf der Oberfläche der ringförmigen Anode zu bewegen. Als Ergebnis flimmert das abgegebene Licht am Sockelteil (nahe der Anode) der Lampe. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 überwindet dieses Problem.

Insbesondere weist die in Fig. 4 dargestellte Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe einen Doppelrohraufbaukolben mit konzentrischem äußeren Glaskolben 1 und innerem Glasrohr 2, einen nahe dem höchsten Punkt des Kolbens angeordneten Dauermagnet 14 zur Erzeugung eines Magnetfelds, das die Rotation des Entladungsplasmas um die Achse der Lampe bewirkt, und eine Mehrzahl von Anodenelektroden 6 und 6¹ auf, die nahe dem Sockelteil (Ende an der Fußseite) der Ent-

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ladungslampe so angeordnet sind, daß Elektronenstrahlströme, die in die einzelnen Anodenelektroden kommen, verteilt werden, um dadurch das Entladungsplasma gleichmäßig durch den Innenraum des Entladungskolbens zu verteilen.

Die Entladungslampe nach Fig. 4 hat beispielsweise folgende Abmessungen: eine Rohrlänge von 17 cm und einen Maximaldurchmesser von 9 cm des äußeren Glaskolbens 1, einen Außendurchmesser von 3j2 cm, einen Innendurchmesser von 3 cm und eine Rohrlänge von 15 cm des inneren Glasrohres 2, einen Innendurchmesser von 1,4 cm und eine Tiefe von 2,5 cm der am oberen Ende des äußeren Glaskolbens 1 vorgesehenen rohrförmigen Einbuchtung 13 und einen Durchmesser von 1,3 cm und eine Länge von 1 cm des aus Alnico hergestellten säulenförmigen Dauermagnets 14, der in die rohrförmige Einbuchtung 13 eingesetzt ist. Der Alnico-Magnet ist axial magnetisiert und hat eine Oberfläehenmagnetflußdichte von etwa 500 Gauß. Zwei stangenförmige Anodenelektroden 6 und 6¹ sind um die Achse der Entladungslampe am Sockelteil (Ende an der Fußseite) der Lampe mit einem Winkelabstand von 180 Grad angeordnet. Ein Gleichrichterkreis 9' mit Dioden D^, D2, D-, und Ou ist an die Lampe in der Weise angeschlossen, daß ein Elektronenstrahlstrom in die Anodenelektrode 6 fließt, wenn ein Stromzuführungsanschluß a die positive Phase trägt, und ein Elektronenstrahlstrom in die Anodenelektrode 6'"fließt, wenn ein Stromzuführungsanschluß b die positive Phase trägt.

Der Entladungskolben wird mit Argongas bei einem Druck von 3,6 mbar und einer kleinen Quecksilbermenge gefüllt. Im Betrieb rotiert der Entladungsstrom um die Lampenachse nahe dem oberen Ende der Entladungslampe durch Einwirkung einer Kraft aufgrund eines durch den Dauermagnet 14 erzeugten Ma-

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gnetfeldes, wodurch ein gleichmäßiges Plasma um die Lampenachse gebildet wird. In Verbindung mit dem Sockelteil der Entladungslampe fließt der Entladungsstrom in einen festen Punkt (Anodenpunkt) der einzelnen Anodenelektroden, und dieser Anodenpunkt verschiebt sich nach jedem halben Zyklus zwischen den Anodenelektroden 6 und 6', so daß eine stabile und regelmäßige Rotation des Entladungsplasmas gesichert werden kann. In dieser Weise wird das Entladungsplasma gleichmäßig nahe dem oberen Ende der Entladungslampe verteilt, und die Rotation des Entladungsplasmas ist nahe dem Sockelteil regelmäßig. Daher wird das in einem Zwischenbereich zwischen dem oberen Ende und dem Sockelteil befindliche Entladungsplasma gezwungen, symmetrisch bezüglich der Lampenachse zu rotieren,und wird vergleichmäßigt. So läßt sich eine von Flimmern freie Entladungslampe herstellen.

-Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wurde der Dauermagnet l4 in die am oberen Ende des äußeren Glaskolbens 1 vorgesehene Einbuchtung 13 eingesetzt. Alternativ kann die rohrförmige Einbuchtung weggelassen werden, und der Dauermagnet kann an irgend einer Stelle nahe dem oberen Ende des äußeren Kolbens 1 angeordnet werden. Durch Antrieb des Entladungsplasmas zur Rotation nahe dem oberen Ende und dem Basisteil der Entladungslampe ist es möglich, das Entladungsplasma symmetrisch zur Lampenachse durch die ganze Entladungslampe zu vergleichmäßigen.

Anhand von Fig. 6 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert:

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann es vorkommen, daß sich in Abhängigkeit von den Versuchsbedingungen das im

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unteren Halbbereich der Entladungslampe vorliegende Entladungsplasma in einen halbkreisförmigen Bereich verlagert, der in Fig. 5 als kreuzschraffierter Abschnitt angedeutet ist. Und zwar wird die Mehrheit des Entladungsplasmas nicht um die Lampenachse rotieren, sondern eine hin- und hergehende Bewegung zwischen den Anodenelektroden 6 und 6^f innerhalb des in Fig. 5 dargestellten halbkreisförmigen Bereichs wiederholen. Das dritte Ausführungsbeispiel bezweckt die Lösung dieses Problems. Wie dargestellt, ist dieses Ausführungsbeispiel dem nach Fig. 4 mit der Ausnahme gleich, daß ein Widerstand 16 zwischen den Anoden 6 und 6¹ angeschlossen ist. Bei diesem Aufbau fließt, wenn der Stromzuführungs-

anschluß a die positive Phase trägt, nicht nur ein Elektronenstrahls tr om in die Anodenelektrode 6, sondern es kommt auch eine geringe Menge des Elektronenstrahlstroms in die Anodenelektrode 6'. Der Elektronenstrahlstrom ist zu den Anodenelektroden 6 und 6' entsprechend einem Verhältnis nebengeschlossen, das durch einen Impedanzwert des Widerstands 16 bestimmt wird. Wenn der Stromzuführungsanschluß b die positive Phase trägt, wird das Nebenschlußverhältnis des Elektronenstrahlstroms umgekehrt. So werden die in die Anodenelektroden 6 und 6' kommenden Elektronenstrahlströme im Durchschnitt auf gleiche Werte ausgeglichen, und die einzelnen Anodenelektroden erhalten stets Elektronenstrahlströme (mit der Ausnahme, wenn der Entladungsstrom Null ist).

Eine Ausführungsart einer gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 aufgebauten Entladungslampe, bei der im Betrieb das Entladungsplasma in einen solchen halbkreisförmigen Bereich verlagert wird, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, wurde zu dem Aufbau nach Fig. 6 abgeändert und mit einem Entladungsstrom von 0,6 A eingeschaltet. Bei einem Widerstandswert

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von 10 kil des Widerstandes 16 wurde eine merkliche Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Entladungsplasmas erhalten. Bei einem verringerten Widerstand von 1 küdes Widerstandes 16 verschwand die erwähnte örtliche Begrenzung des Entladungsplasmas auf eine Seite der Lampe völlig, und man beobachtete ein gleichmäßiges Plasma über die Gesamtheit des Umfangs. Bei einem weiter verringerten Widerstand von einigen Ohm zeigte ein Versuch, daß das Entladungsplasma über den gesamten Umfang vergleichtmäßigt war.

Der gleiche Effekt wurde unter Verwendung eines anderen geeigneten Impedanzelements, wie z. B. einer Drosselspule, anstelle des Widerstandes 16 bei Einschaltung zwischen den Anodenelektroden im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 erhalten. Es wurde besonders festgestellt, daß eine Drosselspule mit einer Impedanz von weniger als 1 kÄ wirksam war, um das Entladungsplasma zu vergleichmäßigen. Es wurde gefunden, daß ein niedrigerer Wert des Impedanzelements, wie z. B. des Widerstandes 16, zur Vergleichmäßigung des Entladungsplasmas beiträgt und daß der Impedanzwert von Null oder das Kurzschließen zwischen den Anoden 6 und 6' als besonderes Beispiel die Wirkung der Vergleichmäßigung des Entladungsplasmas nicht verschlechtert.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anodenelektroden 6 und 6¹ sind miteinander über einen Transformator 17 verbunden, bei dem eine Mittenanzapfung mit einem positiven Ausgangsanschluß eines Gleichrichterkreises 9 verbunden ist. Wenn ein Elektronenstrahlstrom zuerst in die Anodenelektrode 6 fließt, wird eine Spannung im Transformator 17 induziert, wodurch die Spannung der Anodenelektrode 6' bezüglich der der Anodenelektrode 6 ge-

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steigert wird. Dementsprechend wird der Elektronenstrahlstromfluß zur Anodenelektrode 6' umgeschaltet. Gleichzeitig mit dem Elektronenstrahlstromfluß in die Anodenelektrode 6' wird eine Spannung im Transformator 17 induziert, wodurch nun die Spannung der Anodenelektrode 6 bezüglich der der Anodenelektrode 6¹ gesteigert wird, und der Elektronenstrahlstrom wird wieder zur Anodenelektrode 6 umgeschaltet. In dieser Weise erhalten die Anodenelektroden 6 und 6· stets die gleiche Menge von Durchschnitts-Elektronenstrahlströmen unter stationärer Bedingung. Wie schon erwähnt, bewirkt das durch den Dauermagnet lH erzeugte Magnetfeld eine gleichmäßige Plasmarotation um die Lampenachse nahe dem oberen Ende der Entladungslampe. Weiter ist es in diesem Ausführungsbeispiel möglich, die Elektronenstrahlströme gleichmäßig in die beiden Anodenelektroden zu lenken, die um die Achse der Entladungslampe an deren Basisteil unter einem Winkelabstand von 180 Grad angeordnet sind. Als Ergebnis läßt sich das in einem Zwischenbereich zwischen dem oberen Ende und dem Basisteil der Lampe vorliegende Entladungsplasma um die Lampenachse über den ganzen Umfang vergleichmäßigen .

.JDer Transformator 17 nach Fig. 7 kann durch einen Wi _tmxt_Mji;tenanzapfung/

derstand IcVersetzt werden, wie Fig. 8 zeigt, oder der Widerstandswert des Widerstands 18 kann Null gemacht werden, um die Anodenelektroden 6 und 6' kurzzuschließen. Weiter kann der Widerstand 18 durch zwei Drosselspulen ersetzt werden, die in Serie zwischen den Anodenelektroden 6 und 6¹ angeschlossen werden, wobei ein Verbindungspunkt zwischen den beiden Drosselspulen an den positiven Ausgangsanschluß des Gleichrichterkreises 9 angeschlossen werden kann. Auch im letzteren Fall läßt sich das Plasma mit etwas

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verringertem Effekt vergleichmäßigen.

Wie vorstehend beschrieben, ist erfindungsgemäß in der Niederdruckmetalldampfentladungslampe mit dem Entladungskolben des Doppelrohraufbautyps mit dem äußeren Glaskolben und dem inneren Glasrohr der Dauermagnet am oberen Ende der Lampe zum Anlegen einer Kraft an den Entladungsstrom angeordnet, die dessen Rotation um die Achse der Lampe und damit die Vergleichmäßigung des Plasmas bewirkt, und eine Mehrzahl von Anodenelektroden ist nahe dem Basisteil der Lampe unter gegenseitigem Abstand angeordnet, so daß der Elektronenstrahlstrom in die einzelnen Anodenelektroden gelenkt werden kann, wodurch das im Zwischenbereich der Lampe vorhandene Plasma gleichmäßig um die Achse der Lampe verteilt wird. Die obigen Ausführungsbeispiele wurden mit Verwendung von zwei Anodenelektroden beschrieben, jedoch ist die Erfindung offensichtlich auch auf die Anbringung von drei oder mehr als drei Anodenelektroden anwendbar, die symmetrisch bezüglich der Lampenachse unter gleichen Winkelabständen angeordnet sind.

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Claims

Ansprüche

(l.JNiederdruckmetalldampfentladungslampe mit einem Entladungskolben aus einem äußeren Kolben und einem darin angeordneten inneren Rohr mit einem offenen und einem geschlossenen Ende, einer Inertgas-Metall-Füllung im Kolben, einer innerhalb des inneren Rohres angeordneten Kathode und wenigstens einer außerhalb des inneren Rohres und innerhalb des äußeren Kolbens angeordneten Anode,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Magnetfelderzeugungsmittel (14) nahe dem offenen Ende (2^tT) des inneren Rohres (2) zum Anlegen eines Magnetfeldes nahe dem offenen Ende (2'·) angeordnet ist.
2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfelderzeugungsmittel ein nahe dem offenen Ende (2^tf) des inneren Rohres (2) angeordneter Dauermagnet (14) ist.
3. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (6) oder die Mehrzahl der Anoden (6, 6') nahe dem geschlossenen Ende (2') des inneren Rohres (2) angeordnet ist.

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4. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (5) nahe dem geschlossenen Ende (2') des inneren Rohres (2) angeordnet ist.
5· Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (2) konzentrisch zum äußeren Kolben (1) angeordnet ist.
6. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kolben (1) und das innere Rohr (2) aus lichtdurchlässigem Glas bestehen.
7. Entladungslampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfläche des äußeren Kolbens (1) mit einem Leuchtstoffilm (3) überzogen ist.
8. Entladungslampe nach Anspruch 6 oder T₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außenoberfläche des inneren Rohres (2) mit je einem Leuchtstoffilm (3) überzogen sind.
9. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Kolben (1) mit einer rohrförmigen Einbuchtung (13) ausgebildet ist, die dem offenen Ende (2¹¹) des inneren Rohres (2) gegenübersteht, und daß der Dauermagnet (14) in die Einbuchtung (13) eingesetzt ist.

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10. Entladungslampe nach den Ansprüchen 2 bis 6 mit
einer Mehrzahl von Anoden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit dem Inertgas und einer geringen Quecksilbermenge gefüllt ist und der nahe dem offenen Ende (2^ft) des inneren Rohres (2) angeordnete Dauermagnet (14) zum Anlegen eines Magnetfeldes festgelegter Stärke nahe dem offenen Ende (2") dient.

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