DE2904864C2

DE2904864C2 -

Info

Publication number: DE2904864C2
Application number: DE2904864A
Authority: DE
Inventors: Gustaaf Adolf Wesselink; Hendrik Roelofs; Cornelis Hubertus Maria Van Eindhoven Nl Bommel
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-02-14
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1990-03-08
Also published as: DE2904864A1; FR2417185B1; US4260931A; DD141373A5; ES477633A1; NL7812539A; JPS54129773A; FR2417185A1; HU180919B; JPS6366025B2; BR7900857A; SE446574B; IT7920102A0; GB2014357A; SE7901175L; GB2014357B; CA1128108A; IT1111903B; AR221231A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe nach dem Oberbegriff des Patent anspruches 1. Eine derartige Lampe ist aus der JP-52-113 584 A bekannt.

Durch das Falten der Entladungsbahn kann eine kompakte Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe erhalten werden. Derartige Lampen können, wenn sie mit einem geeigneten Lampensockel versehen sind, dazu dienen, in Leuchten für allgemeine Beleuchtungszwecke verwendet zu werden.

Bei der aus der JP-52-113 584 bekannten Lampe entsteht im Entladungsraum zwischen den Längsrillen des Innenkörpers und den gegenüberliegenden Teilen des Außenkolbens eine elektrische Entladung, welche den die Wände des Entladungsraums bedeckenden Leuchtstoff zum Leuchten anregt. Das hierdurch erzeugte sichtbare Licht gelangt einmal über den Außenkolben nach draußen, wird aber auch durch die Wand des Innenkörpers hindurch ins Innere der Lampe geleitet. Von dort gelangt das sichtbare Licht über die zwischen den Rillen liegenden Stirnflächen des Innen körpers und die gegenüberliegenden Teile des Außenkolbens nach draußen. Wenn, wie bei der bekannten Lampe, diese Stirnflächen und die gegenüberliegenden Teile des Außen kolbens mit Leuchtstoff bedeckt sind, kann das sichtbare Licht aus dem Inneren der Lampe an diesen Stirnflächen nicht ungehindert austreten, wodurch an diesen Stellen dunkle Streifen entstehen.

Dieses Problem kann bei der Entladungslampe nach der GB-PS 9 52 653 nicht auftreten. Diese Lampe besteht aus einer leicht gewellten, beinahe flachen Scheibe und einem reflektorartig geformten Oberteil. An ihren eingezogenen Rändern sind beide Teile miteinander verschmolzen. Obwohl an sich beide Lampenteile auf ihren Innenseiten mit Leuchtstoff bedeckt sind, müssen die Verbindungsstellen frei von Leuchtstoff sein, da sonst eine Verschmelzung der beiden Glasteile nicht möglich wäre.

Bei der Leuchtstofflampe nach der DE-PS 9 06 245 liegt der Innenkörper jeweils am Außenkolben an. Der Innenkörper ist wiederum auf seiner gesamten Oberfläche mit Leuchtstoff überzogen. Bei derartigen Lampen besteht die Gefahr, daß einer der beiden Körper bei der Herstellung oder während des Betriebes zerstört wird. Außerdem kann der Leuchtstoff beim Ineinanderschieben der beiden Körper leicht beschädigt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einer hohen Lichtausbeute zu schaffen, welche über den ganzen Außen kolben eine gleichmäßlge Lichtverteilung aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einer Lampe eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Eine solche Lampe besitzt eine große Lichtausbeute je Einheit des Lampenvolumens, weil das Licht nahezu in alle Richtungen, also auch das Licht, das in Richtung der Längsachse der Lampe ausgestrahlt wird, die Lampe unbe helligt verlassen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die von den auf der Wand der Rillen liegenden Leuchtstoff schichten in sichtbares Licht umgesetzte ultraviolette Resonanzstrahlung des Quecksilbers über den Hohlraum in den im Innenkörper liegenden Raum und die Stirnfläche die Lampe verläßt. Dabei entstehen gleichsam Lichtfenster. In einer erfindungsgemäßen Lampe entstehen also keine Schattenstreifen.

Die erwähnten Stirnflächen des mit Rillen versehenen Innenkörpers erstrecken sich bis nahe der Wand des Außen kolbens. Die beiden Körper könnten dabei an der Stelle der Stirnflächen aneinander liegen, aber dies ist nicht notwendig. Vorzugsweise ist zwischen den Stirnflächen und dem anderen Körper ein Spalt mit einem Abstand von 0,1 bis 2,0 mm vorhanden. Bei einem derartigen Spaltabstand ist der Verschluß des Entladungsraums entladungsdicht, d. h. es kann durch den Spalt kein Kurzschluß der Entladung auftreten. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß bei der Herstellung der Lampe beide Körper übereinander geschoben werden können, ohne daß die Leuchtstoffschichten dabei beschädigt werden. Beide Körper brauchen also nur nahe den Enden gasdicht miteinander verbunden zu werden, beispielsweise mit Hilfe von Schmelzverbindungsglas. Durch das Vorhandensein der erwähnten Spalte lassen sich außerdem diese Lampen während der Herstellung besser pumpen. Eine derartige, mit Gleichspannung betriebene Lampe bietet außerdem den Vorteil, daß der Transport von Quecksilber durch den engen Spalt zur Umgebung der Anode der Erschöpfung des Quecksilbers bei der Anode durch den Übergang der (positiven) Quecksilberionen während des Lampenbetriebs in Richtung auf die Kathode (Kataphorese- Effekt) entgegenwirkt.

Das Rillenmuster auf dem Innenkörper bestimmt die endgültige Form der Entladungsbahn. Im allgemeinen ist es für die Lichtausbeute und die Ausbeute kompakter Entladungslampen vorteilhaft, daß die Entladungsbahn verhältnismäßig lang ist.

Die Breite der Rillen ist, am Umfang des Innenkörpers gemessen, vorzugsweise ungefähr gleich der Breite der Stirnfläche. Gefunden wurde, daß bei diesem Verhältnis die Lichtausbeute je Volumeneinheit der Lampe optimal ist.

Bei einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe befindet sich im Innenkörper ein reflektierender Körper. Der reflektierende Körper besteht beispielsweise aus einem Glasrohr, das an der Außenseite mit einer Reflexionsschicht bedeckt ist, z. B. aus Magnesiumoxid. Weiter kann der reflektierende Körper aus Aluminium bestehen. Eine Lampe nach dieser Ausführungsform hat eine sehr homogene Lichtverteilung. Die Lichtausbeute kann erhöht und die homogene Lichtverteilung verbessert werden, indem dem reflektierenden Körper eine derartige Form gegeben wird, daß er, von der Längsachse der Lampe in Richtung der Stirnfläche gemessen, kammförmig verläuft. Auf diese Weise wird das von den Leuchtstoffschichten umgesetzte sichtbare Licht, das in Richtung auf die Längs achse der Lampe ausgestrahlt wird, in Richtung auf die erwähnten Stirnflächen (die "Lichtfenster") reflektiert. In derartigen reflektierenden Hohlkörpern ist Raum für ein elektrisches Vorschaltgerät und/oder einen Starter gelassen. Es ist daher nicht notwendig, in der Leuchte selbst zusätzliche Maßnahmen für die erwähnten elek trischen Einheiten anzubringen.

Eine besondere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lampe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen und/oder die den Stirnflächen gegenüberliegenden Wandteile des Innenkörpers ein Refraktionsprofil haben. Dieses Profil, das sich sowohl an dem Innenkörper als auch an dem Außenkolben befinden kann, besteht zum Beispiel aus einem Rillenmuster in einer Glaswand, welche Rillen zur Entladungsbahn parallel verlaufen und im Querschnitt eine prismatische Form haben. Die aus den Rillen austretenden Lichtstrahlen, die auf die Stirnflächen gerichtet sind, werden so gebrochen, daß eine Lampe mit homogener Licht verteilung und großer Helligkeit erhalten wird. Es ist weiter möglich, daß das Refraktionsprofil aus einem Mattglas mit hohem Transmissionskoeffizienten für Licht besteht.

Erfindungsgemäße Lampen dienen als Alternative für Glühlampen. Ihre Abmessungen liegen in der gleichen Größenordnung wie die von Glühlampen; darüber hinaus ist die Lichtausbeute der Entladungsbahn um einige Male größer. Durch geeignete Wahl des Leuchtstoffs kann bei den erfindungsgemäßen Lampen eine Farbtemperatur erreicht werden, die nahezu der der Glühlampen entspricht. Dies macht die Verwendung von Entladungslampen nach der Erfindung in Wohnzimmern vorteilhaft.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe, in der der Innenkörper mit Rillen versehen ist, die in Längsrichtung der Lampe verlaufen,

Fig. 2 die gleiche Lampe in Seitenansicht,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Lampe nach Fig. 1 längs der Linie III-III,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Lampe, wobei sich im Innenkörper sechs Rillen befinden,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Lampe nach Fig. 1 oder 2, wobei sich im Innenkörper ein Reflektor befindet,

Fig. 6 einen Querschnitt nach Fig. 3, wobei die Stirn flächen ein Refraktionsprofil aufweisen,

Fig. 7 ebenfalls einen Querschnitt nach Fig. 3, wobei sich an den den Stirnflächen gegenüberliegenden Teilen der Außenwand des Außenkolbens ein Refraktionsprofil befindet.

Die Lampe nach Fig. 1 enthält einen zylinderförmigen äußeren Lampenkolben 1. Im Lampenkolben befindet sich ein hohler zylinderförmiger gläserner Innenkörper 2, der in Längsrichtung mit vier Rillen versehen ist, von denen in der Zeichnung zwei sichtbar sind, die mit 3 bzw. 4 bezeichnet sind. Die Entladungsbahn ist zwischen den Elektroden 5 und 6 gefaltet und wird durch die Wand der Rillen und den Lampenkolben begrenzt. Nur die der Entladung zugewandten Teile des Lampenkolbens und die Rillen sind mit einer Leuchtstoffschicht bedeckt, die aus einer Mischung von drei Phosphoren besteht, insbesondere blau leuchtendem, mit zweiwertigem Europium aktiviertem Bariummagnesiumaluminat, grün leuchtendem, mit Terbium aktiviertem Cermagnesiumaluminat und rot leuchtendem, mit dreiwertigem Europium aktiviertem Yttriumoxid. Die zwischen den Rillen liegenden Stirnflächen (von denen eine in der Front sichtbar und mit 7 bezeichnet ist) des Innen körpers 2 erstrecken sich bis nahe der Wand des Lampen kolbens 1 und verlaufen parallel dazu. Diese Stirnflächen sind wie die gegenüberliegenden Teile des Lampenkolbens frei von Leuchtstoff (siehe weiter Fig. 3). Auf diese Weise sind diese Teile als Lichtfenster ausgebildet. Die Länge der Lampe beträgt etwa 12 cm. Der Durchmesser des Lampenkolbens ist ungefähr 5,5 cm. Die Tiefe der Rillen, in denen die Entladung auftritt, ist ungefähr 1,5 cm. Die Breite der Stirnflächen beträgt 1,8 cm. Die Gesamtlänge der Entladungsbahn ist ungefähr 40 cm. Die zwischen den beiden Elektroden liegende Stirnfläche 7 liegt in einem Abstand von 2 mm von der Wand des Lampenkolbens 1, während sich die übrigen Stirnflächen in einem Abstand von ungefähr 1 mm vom Lampenkolben befinden. In der Lampe befindet sich Quecksilber unter einem Druck von 8 × 10^-3 mbar sowie eine Edelgasmischung von Argon und Neon (75-25 Vol.%) unter einem Druck von 3,3 mbar. Bei einer zugeführten Leistung von 25 Watt und einer Brenn spannung von 100 V hatte die Lampe eine Ausbeute von 63 Lumen/W. Im Lampenfuß 8 ist Raum für ein elektrisches Vorschaltgerät und/oder Starter gelassen. Am Lampenfuß ist ein Glühlampensockel 9 befestigt, so daß die Lampe in eine Glühlampenleuchte eingeschraubt werden kann.

In Fig. 2 ist die Lampe nach Fig. 1 in Seitenansicht dargestellt. Die Entladung erfolgt von der Elektrode 5 über die Rille 3 nach oben und über die Rille 10 wieder nach unten, wonach nahe des Lampensockels 8 die Entladung über die Öffnung 11 zur anderen Rille (nicht sichtbar) wieder nach oben geht und über die andere Elektrode wieder zurückkehrt.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Lampe nach Fig. 1 längs der Ebene III-III dargestellt. Der hohle gläserne Innenkörper 2 ist mit vier Längsrillen 3, 4, 10 und 13 versehen, in denen sich die Entladung befindet. Der Innen körper ist an den nahe dem Lampenkolben 1 liegenden Teilen mit Stirnflächen 7, 16, 17 und 18 versehen, die wie die gegenüber diesen Stirnflächen liegenden Teile 7 a, 16 a, 17 a und 18 a des Lampenkolbens frei von Leuchtstoff sind (Lichtfenster). Die der Entladung zugewandten Teile der Wand der Rillen und des Lampenkolbens sind mit Leucht stoffpulver bedeckt. Diese Rillen sind nacheinander mit 10 a, 3 a, 4 a und 13 a bezeichnet, während die gegenüber den Rillen liegenden Teile des Lampenkolbens mit 20, 21, 22 und 23 bezeichnet sind. Am Umfang des Lampenkolbens gemessen ist die Breite der Leuchtstoffschichten nahezu gleich der Breite der nicht bedeckten Teile. Auf diese Weise kann das Licht, das in den Hohlinnenkörper eintritt, über die Lichtfenster (z. B. 16, 16 a) ohne Leuchtstoff die Lampe verlassen.

Die beschriebene Lampe kann dadurch hergestellt werden, daß über den Innenkörper 2 der zylinderförmige Lampen kolben 1 geschoben wird und beide anschließend an der Unterseite miteinander befestigt werden, beispielsweise mit Hilfe von Schmelzverbindungsglas. Der Innenkörper 2 mit den Rillen kann in einem einzigen Vorgang in zwei einander zugewandten Lehren aus Graphit oder Chromnickel strahl geblasen werden, in denen sich das Rillenmuster befindet. Abhängig von diesem Rillenmuster entsteht eine kompakte Lampe, in der durch Falten vier oder mehr parallele Entladungsbahnen gebildet sind.

In Fig. 4 ist der Querschnitt nahe des Sockels einer Lampe 1 a dargestellt, wobei im Innenkörper 2 a auf analoge Weise, wie bei der in Fig. 3 beschriebenen Lampe, Rillen angebracht sind. Der Unterschied dabei ist, daß die Entladungsbahn zwischen den Elektroden 24 und 25 in diesem Fall fünfmal gefaltet ist, weil sechs parallele, in Längs richtung der Lampe verlaufende Rillen vorhanden sind. Die Entladungsbahn führt von der Elektrode 24 nach oben, kehrt über die Rille 26 wieder zurück, passiert eine Öffnung nahe des Fußes durch die Rille 27 nach oben und anschließend über die Rille 28 wieder in Richtung des Sockels. Dabei passiert die Entladungsbahn eine Öffnung zur Rille 29 nach oben und kehrt dabei wieder zur Elek trode 25 zurück. Bei dieser Lampe sind also sechs Fenster entstanden. Die Entladungsbahn ist verhältnismäßig lang, wodurch die Brennspannung der Lampe ansteigt und die relativen Elektrodenverluste abfallen. Hierdurch steigt bei gleicher zugeführter Leistung die Ausbeute der Lampe und des elektrischen Vorschaltgeräts. In einem praktischen Ausführungsbeispiel ist die Länge der Lampe ungefähr 8 cm und der Durchmesser des Lampenkolbens (des Außenkörpers) ungefähr 6 cm. Die Gesamtlänge der Entladungsbahn beträgt ungefähr 40 cm. Die Tiefe der Rillen ist ungefähr 0,9 cm. Die Breite an den Stirnflächen ist 1,2 cm. Bei gleichen Leuchtstoffen, gleicher Edelgaszusammensetzung und gleichem Edelgasdruck wie bei der anhand der Fig. 1 beschriebenen Lampe betrug die Lichtausbeute 60 Lumen/Watt bei einer zugeführten Leistung von 20 W.

In Fig. 5 ist ein Querschnitt einer Lampe nach Fig. 3 dargestellt, wobei sich im Innenkörper 2 ein hohler Körper 30 aus reflektierendem Aluminium befindet. Dieser Körper läuft in Richtung auf die Stirnflächen (Fenster) 7, 16, 17 und 18 spitz zu, wodurch eine optimale Reflexion in Richtung auf die erwähnten Stirnflächen des aus den Rillen herrührenden Lichts erfolgt. Die Spitzen des reflek tierenden Körpers sind mit 30 a, 30 b, 30 c und 30 d bezeichnet. Im Reflektorkörper ist Raum für ein elek trisches Vorschaltgerät 31 gelassen, das mit gestrichelten Linien dargestellt ist.

In Fig. 6 und 7 sind die entsprechenden Teile mit den in Fig. 3 benutzten Bezugsziffern bezeichnet. Im Querschnitt einer Ausführungsform einer Lampe nach Fig. 6 ist die Außenwand der Stirnflächen des Innenkörpers 2 mit einem Refraktionsprofil mit hohem Transmissionskoeffizienten für Licht versehen (7 b, 16 b, 17 b und 18 b). Dieses Refraktions profil enthält einige parallel zur Entladungsbahn und in Längsrichtung der Lampe verlaufende Rillen. Der Effekt der Rillenform ist, daß die aus den Rillen 3, 4, 10 und 13 austretenden Lichtstrahlen durch deren prismatische Wirkung so gebrochen werden, daß die Lichtverteilung der Lampe homogen ist. Der Profilwinkel zwischen den hoch stehenden Rändern zweier benachbarter Rillen beträgt etwa 120°.

Im Querschnitt nach Fig. 7 sind die den Stirnflächen 7, 16, 17 und 18 gegenüberliegenden Teile des gläsernen, zylindrischen Außenkolbens 1 an der Außenseite mit einem Refraktionsprofil in Form von Rillen versehen. Diese Profile sind mit 7 c, 16 c, 17 c und 18 c bezeichnet. Der Profilwinkel beträgt in dieser Ausführungsform ebenfalls etwa 120°.

Claims

1. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe mit einem kreiszylindrischen Außenkolben, in dem sich ein zylinderförmiger hohler Innenkörper mit Längsrillen befindet, dessen zwischen den Rillen liegende Stirnflächen mit Abstand parallel zu den gegenüberliegenden Teilen des Außenkolbens verlaufen, wodurch ein Entladungsraum mit einer über die Rillen gefalteten Entladungsbahn gebildet ist, dessen Wände mit Leuchtstoff bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (7, 16, 17, 18) des Innenkörpers (2) und die diesen gegenüber liegende Teile (7 a, 16 a, 17 a, 18 a) des Außenkolbens (1) frei von Leuchtstoff sind und der Abstand zwischen den Stirnflächen und den gegenüberliegenden Teilen bis zu 2 mm beträgt.

2. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, am Umfang des Innen körpers (2) gemessen, die Breite der Rillen (3, 4, 10, 13) ungefähr gleich der Breite der Stirnflächen (7 a, 16 a, 17 a, 18 a) ist.

3. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Innenkörper (2) ein lichtreflektierender Körper (30) befindet.

4. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Körper (30) von der Längsachse der Lampe in Richtung auf die Stirn flächen (7 a, 16 a, 17 a, 18 a) gemessen kammförmig (30 a bis 30 d) verläuft.

5. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich im reflektierenden Körper (30) ein elektrisches Vorschaltgerät (31) befindet.

6. Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (7 c, 16 c, 17 c, 18 c) und/oder die den Stirnflächen gegenüberliegenden Wandteile (7 b, 16 b, 17 b, 18 b) des Innenkörpers (2) ein Refraktionsprofil haben.