DE2908174A1 - Niederdruckentladungslampe - Google Patents

Description

I.V. Philips¹Sloeiiampen'abrfei, Snwoven

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"Niederdruckentladungslampe"

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckentladungslampe mit einem von einem Lampenkolben begrenzten Entladungsraura, in dem sich Elektroden befinden, zwischen denen im Betrieb eine Entladung erfolgt, welcher Lampenkolben Trennwände besitzt, um den Entladungsraum in durch eine

Oeffnung in einer jeden der Trennwände ineinander übergehende, sich nahezu in der Längsrichtung der Lampe erstreckende Kammern aufzuteilen,die im Betrieb nacheinander von der Entladung durchlaufen werden. Eine derartige Lampe ist aus der IQ DE-PS 889 95I bekannt.

Durch das Falten der Entladungsbahn kann eine kompakte Niederdruekentladungslampe,wie eine Niederdruckquecksilbex-dampfentladungslampe oder eine Niederdrucknatriumdampentladungslampe, erhalten werden. Derartige Lampen können, wenn sie mit einem geeigneten Lampensockel versehen sind, in Leuchten für Glühlampen für allgemeine Beleuchtungszwecke verwendet werden.

In der erwähnten DE-PS ist eine Niederdruckentladungslampe beschrieben, in der der Entladungsraum durch Trennwände in eine oder mehrere Kammern aufgeteilt ist, wobei die Entladung?bahn durch Falten verlängert worden ist. Die Trennwände bestehen aus biegsamem Material, wodurch sie an die Innenwand des Lampenkolbens drücken und eine entladungsdichte Verbindung darstellen. Dabei ist zu vermeiden, dass im Betrieb ein Durchschlag der Entladung entlang den

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Rändern der Trennwände auftritt.

Der "Vorteil dieser Larapen besteht darin, dass sie verhältnismässig klein und handlich, sind. Dazu kommt, dass sie durch das Falten über eine verhältnismässig lange

S Entladungsbahn verfugen, wodurch bei einer bestimmten zugeführten Energie die Brennspannung verhältnismässig hoch und der Lampenstrom verhältnismässig niedrig ist. Infolgedessen sind die EnergieVerluste an den Elektroden gering und die Abmessungen des erforderlichen elektrischen Vorschaltgeräts klein, wodurch die Ausbeute der Lampe hoch ist.

Ein Nachteil der erwähnten Lampen ist jedoch, dass ihre Zündspannung durch die verhältnismässig lange Entladungsbahn hoch ist. Hierzu müssen zusätzliche Massnahmen in der Lampe getroffen werden, um das Zünden zu erleichtern. Beispiele derartiger Massnahmen sind elektrisch leitende Streifen oder Schichten zwischen den Elektroden an der Wand des Lampenkolbens oder das Anbringen eines Amalgams nahe den Elektroden, aus dem sich direkt nach dem Starten der Lampe Quecksilber löst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Niederdruckentladungslampe zu schaffen, die einen solchen Aufbau hat, dass die erwähnten Zündprobleme wesentlich unterdrückt sind.

Eine Niederdruckentladungslampe der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Oeffnung zwischen den Kammern wenigstens teilweise keilförmig ist, wobei die geringere-Breite des Keils nahe einer Elektrode liegt.

Durch die Anwesenheit einer keilförmigen Oeffnung in der Trennwand wird die Zündspannung herabgesetzt Die Startentladung nimmt den kürzeren Weg zwischen zwei Kammern zum engsten Teil des Keils, der ja nahe einer Elektrode liegt. Hierbei steigt die elektrische Feldstärke und der Ionisationsgrad der Entladung in diesem Teil des Keils an, wonach sie sich infolge des spitzen Keilwinkels schnell zum breiteren Teil des Keils verschiebt, bis das Ende des Keils erreicht ist und die Entladung ihre gewünschte Form bekommt. Unter der gewünschten Form sei hier die Form ver-

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standen, die die Entladungsbahn ohne die Anwesenheit eines Keils haben würde. Alle Kammern werden dabei von der Entladung durchlaufen.

In der Regel hat der Keil einen Winkel zwisehen 0,25 und 3 Grad. Viel kleinere Winkel haben wenig Einfluss, weil dabei die Spaltbreite nahe der Elektrode so gering ist,, dass kein kurzzeitiger Kurzschluss auftritt. Bei grösseren Winkeln nimmt die Sicherheit ab, dass sich die Entladung nach dem Zünden zu ihrer gewünschten Form ausdehnt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer

Lampe nach der Erfindung wird die keilförmige Teil der Oeff-' nung durch die Wand des Lampenkolbens und den angrenzenden Rand der Trennwand gebildet. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die keilförmige Oeffnung auf einfache Weise angebracht werden kann. Das System von Trennwänden und der umhüllende Lampenkolben brauchen dabei nicht genau ineinander zu passen, jedoch können sie mit einer verhältnismässig grossen Toleranz aneinander befestigt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die

Trennwände zweiwandig ausgeführt, wobei die Ränder miteinander durch Stirnflächen verbunden sind und die nahe der Wand des Lampenkolbens liegende Stirnfläche mit dieser Wand einen Keil bildet. Auch diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das System von Trennwänden (das faktisch aus einem zylinderförmigen Körper mit einigen Rillen besteht, in denen sich die Entladung befindet NL-Patentanmeldung 78OI636) auf einfache Weise mit verhältnismässig grosser Toleranz im zylinderförmigen Lampenkolben angebracht werden kann. Lampen mit Stirnflächen bieten den Vorteil, dass das in den Kammern oder Rillen erzeugte Licht oder die Strahlung, die in Richtung auf die Lampenachse ausgestrahlt wird, über die erwähnten Stirnflächen die Lampe verlassen kann. Ebenfalls wird vermieden, dass im Betrieb der Lampe dennoch Kurzschluss z%ifischen den Kammern dadurch auftritt, das zwischen den relatib breiten Stirnflächen und der Lampenwand ein Spalt mit einer verhältnismässig hohen

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elektrischen Feldstärke gebildet ist.

Bei einer weiteren. Ausführungsform befindet sich im Lampenkolben eine einzige Trennwand mit einer parallel zur Entladungsbahn nahe der Lampenachse verlaufenden keilförmigen Öffnung. In dieser Ausführungsform befinden sich die Elektroden vorzugsweise nebeneinander an beiden Seiten der .Trennwand an einem Ende der Lampe. Durch die zentral angeordnete und keilförmig verlaufende Öffnung kann beim Zünden der Lampe der möglichst kurze Verbindungsweg zwischen den Elektroden benutzt werden. Eine derartige Lampe mit einer Glastrennwand kann dadurch hergestellt werden, dass von einer Trennwand mit einem Spalt konstanter Breite über die ganze Lampenlänge ausgegangen wird. Anschliessend werden mit Hilfe von Presslehren unter Erwärmung solche Kräfte auf die Lampenkolbenwand ausgeübt, dass ein keilförmiger Spalt entsteht. Die Anzahl, der Unebenheiten auf dem Rand eines auf diese Weise hergestellten Teils ist möglichst klein, wodurch das Herankriechen der Entladung an ihre gewünschte Form beim Zünden der Lampe möglichst ungestört verläuft. .

Erfindungsgemässe Lampen dienen als Alternative für Glühlampen. Denn nicht nur sind die Abmessungen ■ der Lampen nach der Erfindung nahezu gleich denen von Glühlampen, sondern ist ausserdem die Ausbeute der Entladungslampen einige Male grosser. Durch eine geeignete Wähl des Leuchtstoffs kann bei Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen nach der Erfindung eine Färbtemperatür erreicht werden, die der einer Glühlampe entspricht; dies macht die Verwendung der kleinen Entladungslampen nach der Erfindung in Wohnzimmern vorteilhaft, weil dort die Lampen rasch zünden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden

nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform einer Nieder— druekentladungslatnpe nach der Erfindung, bei der die im Lampenkolben befindlichen Kammern durch Doppelwände voneinander getrennt sind,

j. xg. 2 einen Querschnitt durch die Lampe nach

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Fig. 1 längs der Ebene II-II,

Pig. 3 eine Ausführungsform einer Nieder-

druckentladungslampe nach der Erfindung, bei der sich im Lampenkolben zwei durch eine Trennwand voneinander getrennte Kammern befinden,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Lampe nach Fig. 3 längs der Ebene IV-IV.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Niederdruckentladungslampe enthält einen zylinderförmigen Glaskolben 1, der den Entladungsraum begrenzt. Im Lampenkolben befinden sich vier ineinander tibergehende Kammern 3> ^» 5 und 6, die im Betrieb der Lampe nacheinander von der Entladung durchlaufen werden. Die Kammern werden von den Wänden der Rillen eines Innenglaskörpers 2 und von der Wand des Lampenkolbens 1 begrenzt. Die Elektroden 7 und 8 befinden sich am gleichen Ende nahe einem Sockel 9s in dem sich die Anschlussorgane fur den elektrischen Anschluss der Lampe befinden. Die Kammern 3 bis 6 sind faktisch als durch Doppelwände voneinander getrennt zu betrachten, deren nahe dem Lampenkolben 1 liegende Ränder miteinander durch Stirnflächen 10, 11, 12 und 13 verbunden sind. Das Licht, das in den Rillen oder Kammern 3» 4, 5 und 6 erzeugt* (wie Natriumlicht oder - durch Leuchtstoffschichten in sichtbares Licht umgewandelte Ultraviolettstrahlung in Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen) und in Richtung auf die Längsachse der Lampe ausgestrahlt wird, tritt dabei über die erwähnten Stirnflächen 10 bis 13 aus der Lampe heraus. Zwischen den Kammern 3 und 4 sowie zwischen den Kammern 5 und 6 verläuft eine keilförmige Öffnung 14 bzw. 15 in Längsrichtung der Lampe.

Die keilförmige Öffnung wird dabei durch die Stirnflächen 11 bzw. 13 und durch die Wand des Lampenkolbens 1 gebildet.

Die zwischen den Kammern 4 und 5 liegende

Stirnfläche 12 verläuft parallel zur Wand des Lampenkolbens 1. Die zwischen den Kammern 3 und 6 liegende Stirnfläche 10 verläuft zwar ebenfalls parallel zur Wand des Lampenkolbens 1, jedoch liegt sie in viel kürzerem Abstand vom Lampenkolben als die Stirnfläche 12, weil sonst Durchschlag zwischen den Elektroden 7 und 8 auftreten würde.

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Beim Starten der Lampe nimmt die Entladung den kürzesten Weg· zwischen den Elektroden 7 und 8, wobei alle Kammern durchlaufen werden. Die Entladung läuft beispielsweise von der Elektrode 7 durch die Unterseite des Keils

B zu den Kammern h und 5 (durch eine Oeffnung in Fig.2 punktiert dargestellt) und durch die Unterseite des Keils 15 zur Elektrode 8. Durch den Anstieg des Ionisationsgrads der Entladung kriecht die Entladung längs der Keile nach oben und verlängert sich, bis die Entladung alle Kammern über die „r.

ganze Länge der Lampe durchläuft. Die Entladung behält im Betrieb der Lampe ihre Form und läuft von der Elektrode 7 durch die Rille oder die Kammer 3 nach oben und durch die Oeffnung 16 wieder nach unten, kehrt um und geht anschliessend durch die Kammer 5> d.ie Oeffnung 17 und die Kammer 6 zur Elektrode 8.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt die Länge einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe etwa 15 cm. Der Durchmesser des zylinderförmigen Lampenkolbens beträgt ungefähr 9 cm. Die Durchmesser der Kammern, in denen die Entladung erfolgt, beträgt etwa 1,5 cm. Die Breite der Stirnflächen beträgt etwa 1,8 cm. Der Abstand von der Stirnfläche 12 zur Wand des Lampen-' kolbens ist ungefähr 2 mm. Der Abstand von der Stirnfläche 10 zur Kolbenwand ist 0,2 mm. Der Spaltabstand ist. für diese Flächen über die ganze Lampenlänge konstant. Die Stirnflächen 11 und 13 bilden jedoch mit der gegenüberliegenden Wand des Lampenkolbens Keile (i4 und I5) mit einem Winkel von etwa 1,5 · Die Keilbreite schwankt zwischen 20 /um bis 1,5 mm. Die Gesamtlänge der Entladungsbahn ist ko cm. An den der Entladung zugewandten Teilen der Wand des Lampenkolbens und den Wänden der Rillen des Innenkörpers befindet sich eine Leuchtstoffschicht, die beispielsweise aus einer Mischung von drei Phosphoren besteht, und zwar blau lumineszierendem, mit zweiwertigem Europium aktiviertem Bariummagnesiumaluminat, grün leuchtendem, mit Terbium aktiviertem Cermagnesxumaluniinat und rot leuchtendem, mit dreiwertigem Europium aktiviertem Yttriumoxyd. Die Stirnflächen und die gegenüberliegenden

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Teile des Lampenkolbens sind drei von Leuchtstoff. Im Lampenkolben befindet sicn Quecksilber sowie eine Argon-Neon- (75-25)-Mischung unter einem Druck von 2,5 Torr. Bei einer zügeführten Leistung zur Lampe von 20 ¥ und einer Brennspannung von 100 Y betrug die Ausbeute der Lampe 62 Lumine/Watt.

In den Fig. 3 und h ist der zylinderförmige Lampenkolben mit 18 bezeichnet. An einem Ende des Lampenkolbens befinden sich zwei nebeneinander liegende Elektroden 19 und 20. Zwischen diesen Elektroden befindet sich eine Querwand 21, deren Ränder mit der Wand des Lampenkolbens 18 eine entladungsdichte Verbindung darstellen. Diese Querwand 21 unterteilt den Lampenkolben in zwei Kammern, die in der Kolbenküppe 22 ineinander übergehen. In der Querwand befindet sich eine keilförmige Oeffnung 23, deren kleinste Breite bei den Elektroden liegt. Der Winkel dieser Oeffnung beträgt etwa 0,5 · Die maximale Breite des Keils (nahe der Kolbenküppe 22) ist 1 mm. Nach dem Zünden der Lampe nimmt die Entladung den kürzeren Weg zwischen den Elektroden durch den engsten Teil des Keils. Durch den Anstieg des Ionisationsgrads, der dabei auftritt, geht die Entladung nach oben, bis sie ihre gewünschte Form durch die Kolben-• kuppe 22 aufweist. Die Wand 21 hat eine Dircke von ungefähr 2 mm. An der Innenwand des Lampenkolbens 18 befindet sich eine Schicht mit Mangan und Antimon aktiviertem Kalziumhalophosphat. Die Lange des LampenicoIbens 18 beträgt etwa 25 cm, sein Durchmesser ungefähr 4 cm. Bei einem Edelgasdruck (Argon-Neon 75~25) von 2,5 Torr und einem Quecksilber-

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dampfdruck von ungefähr 10 Torr betrug die Ausbeute 55 Lumen/Watt bei einer zugeführten Leistung von 20 W.

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Claims (2)

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   PATENTANSPRUECHE;

   Μ .j Niederdruckentladungslampe mit einem von

   einem Lampenkolben begrenzten Entladtmgsraum, in dem sich Elektroden befinden, zwischen denen im Betrieb eine Entladung erfolgt, welcher Lampenkolben Trennwände besitzt, um den Entladungsraum in über eine Oeffnung in einer jeden der Trennwände ineinander übergehende, sich in der Längsrichtung der Lampe erstreckende Kammern aufzuteilen, die im Betrieb nacheinander von der Entladung durchlaufe werden dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Oeffnung (i4, 15 bzw. 23) zwischen den Kammern wenigstens teilweise keilförmig ist, wobei die gei'ingste Breite des Keils nahe einer Elektrode (7, 8 bzw. 19, 20) liegt.
2. 2. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, dass der keilförmige Teil der Oeffnung (i4, I5) durch die Wand des Lampenkolbens (1) und den angrenzenden Rand (11, 13) der Trennwand gebildet wird. 3· Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände zweiwandig ausgeführt sind, wobei die Ränder· durch Stirnflächen (1O, 11, 12, 13) miteinander verbunden sind und die nahe d£r Wand des Lampenkolbens (1) angeordnete Stirnflache (1O, 11, 12, 13) mit der Wand einen Kel·! (15) bildet. h. Niederdruckentladungslampe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, dass -am gleichen Ende des Lampen-

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   kolbens die Elektroden angeordnet sind, wobei sich zwischen den Elektroden im Lampenkolben eine Trennwand befindet, die eine parallel zur En11adungsbahn nahe der Lampenachse verlaufende keilförmige Oeffnung aufweist. δ

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