DE3147691A1 - Starthilfe fuer entladungslampen - Google Patents

Description

ι !Technisches Gebiet . .

Die Erfindung bezieht sich auf Entladungslampen und insbesondere auf interne Starthilfen für solche Lampen.

Hintergrund der Erfindung

• Starthilfen für Entladungslampen können in zwei grundlegende Klassen eingeteilt werden: aktive Einrichtungen wie Impulsgeneratoren der einen oder anderen Art; passive Techniken w.z.B. Masse-Ebenen oder -Sonden. ·
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Aktive Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie teuer sind; weiterhin tragen sie zu der Größe und dem Gewicht des Vorschaltgerätes bei. Die aktiven Einrichtungen sind allgemein auch komplex, wobei diese Komplexität einen ihre Wirkung ins Gegenteil verkehrenden Faktor mit sich bringt, da ihre Zuverlässigkeit ungünstig beeinflußt wird.

Passive Starthilfen können in zwei verschiedene Gruppen eingeteilt werden. Als erstes gibt es den externen Typ, der Masse-Ebenen aufweist, die nahe der äußeren Kolbenwand liegen.oder mit ihr in Kontakt stehen. Beispiele dieses Typs einer Starthilfe enthalten externe, leitfähige Beschichtungen .oder Streifen der Röhrenwandtnd geerdete Haltevorrichtungen. Die zweite Klasse der passiven Starthilfe enthält interne leitfähige Streifen oder Beschichtungen und Startsonden. ·

Die relativen Vorteile eines speziellen Typs einer passiven Starthilfe hängen von dem Lampentyp ab und von der beab-

sichtigten praktischen Anwendung. Beispielsweise basiert die Standardlampe des Typs F40WT12 allgemein auf einer geerdeten Halterung zur Schaffung der gewünschten Startfunktion. Die energiesparenden, mit Krypton gefüllten Lampen.

des Typs I¹JWTIa verwenden einen internen leitfähigen Film, 35

der zwischen dem Glas und dem Phosphor aufgebracht ist.

Externe Streifen und Beschichtungen werden in Europa bevorzugt.

l Obwohl die Verwendung von Starthilfen als wünschenswertes Merkmal erkannt wurde, war es bisher nicht möglich, Lampen mit einer wirksamen und ökonomischen internen Starthilfe zu schaffen, die die Lichtausbeute nicht beeinflussen.

Zusammenfassung der Erfindung

Polglich ist es ein Ziel der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und billige Starthilfe zu schaffen".

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine interne Starthilfe zu schaffen, die bei einer fertiggestellten Lampe praktisch nicht sichtbar ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfah zur Herstellung einer solchen Lampe anzugeben.

Diese Aufgaben werden gemäß einem Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Entladungslampe geschaffen wird, die eine rohrförmige Glasumhüllung aufweist, -die an ihrer inne . rmOberfläche eine Phosphorschicht hat. Abdichtende Verschlußeinrichtungen verschließen die Enden der Hülle, wobei "jede von ihnen erste und zweite Zufuhrdrähte enthalt, diein ihr versiegelt sind. Diese Zufuhrdrähte halten Elektroden innerhalb der Umhüllung. Eine der abdichtenden Verschlußeinrichtung, enthält einen, dritten Zufuhrdraht,"wobei eine Draht-Starthilfe elektrisch mit dessen im Inneren der Lampe liegenden Ende verbunden ist. Der Haupt teil der Länge der Draht-Starthilfe liegt angrenzend zu der Phosphorbeschich-. tung. Ein einen Lichtbogen erzeugendes und aufrechterhaltendes Medium, das Quecksilber enthält, füllt die abgedichtete

Umhüllung·
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Die Lampe wird .dadurch aufgebaut, daß eine zuvor mit Phosphor beschichtete, geradlinige Hülle in eine Position .gebracht wird, in der sie die Halterungen aufnimmt. Eine erste Halterung wird in·die Hülle eingesetzt und mit ihr versiegelt. Dann wird die zweite Halterung, die den dritten Draht enthält und bei der die Draht-Starthilfe an diesen angebracht ist, in das andere Ende der Hülle eingesetzt und mit dieser versiegelt. Dann wird die Lampe evakuiert, gefüllt und versiegelt.
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Die auf diese Weise aufgebauten und hergestellten Lampen sind einfach und ökonomisch. Die Starthilfe aus festem Draht besitzt keine Neigung zu brechen oder sich abzutrennen, wie es bei den früher angewandten internen Streifen der Fall war. ■■■■'■

' Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbei-• spielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Pig. 1 eine Schnittansicht einer Lampe, bei der eine interne ' Draht-Starthilfe verwendet wird; Fig. 2

und 3 Schnittansichten von verschiedenen Befestigungsstrukturen ;

Fig. A- eine schematische Ansicht einer nicht-geradlinigen . Lampe, bei der die Erfindung angewandt wird zusammen mit einem Schaltkreis hierfür; und

Fig. 5 ein Flußdiagramm der Verfahrensschritte zur Herstellung der Lampe.

Es sei nun detaillierter auf die Zeichnungen Bezug genommen. In Fig. 1 ist eine Entladungslampe 10 gezeigt, die eine rohrförmige Glashülle 12 enthält, die an ihrer inneren Oberfläche eine Phosphorschicht 1A- besitzt. Dichtende Verschlußeinrichtungen 16 und 18 verschließen die Enden der Hülle 12. Ein einen Lichtbogen erzeugendes und aufrecr.Cfefhalterdes Medium, das Quecksilber enthält, füllt die abgedichtete Hülle 12, die mit jeglichen bekannten Techniken evakuiert und gefüllt worden sein kann.

Die abdichtenden Verschlußeinrichtungen 16 und 18 weisen Zufuhrdrähte 20 und 22 bzw. 21 und 23 auf, die in ihnen versiegelt sind und die Elektroden 24· und 26 aufweisen, die elektrisch mit ihnen verbunden sind und von ihnen getragen werden. Üblicherweise besitzen eine oder beide der abdichtenden Verschlußeinrichtung einen Evakuier-Ansatz, der in den vorliegenden Zeichnungen nicht dargestellt ist.

Eine der dichtenden Verschlußeinrichtungen, z.B. die Einrichtung 18, besitzt einen dritten Zufuhrdraht 28, der in •ihr versiegelt ist und sich nach innen und nach außen der Hülle 12 erstreckt. An dem inneren Ende des Zufuhrdrahtes ist eine Draht-Starthilfe 30 elektrisch angeschlossen, wobei der Hauptteil ihrer Länge dicht angrenzend zu der Phosphorschicht 14 liegt· Die Starthilfe 30 hat eine Länge "x", die im wesentlichen gleich der Lichtbogenlänge der Lampe 10 ist. Vorzugsweise endet das freie Ende 32 der Starthilfe 30 in der Nähe der gegenüberliegenden Elektrode, im vorliegenden Fall also der Elektrode 24·. Die Starthilfe 30 ist aus einem Material hergestellt, das im wesentlichen gegenüber der . Quecksilberumgebung der Lampe inert ist, w.z.B. Nickel oder nickelbeschichteter Stahl.

Die abdichtenden Verschlußeinrichtungen 16 und 18, die vorzugsweise mit Ausnahme des dritten Zufuhrdrahtes 28 identisch sind, können beliebige Form aufweisen. Fig. 2 zeigt eine abdichtende Verschlußeinrichtung 18 mit einem kreisförmigen, scheibenähnlichem Format, während Fig. 3 eine herkömmliche

Horn- und Röhrenstempelanordnung zeigt. In beiden Fällen 30

enthält die Einrichtung 18 die Zufuhrdrähte 21 und 23, die

' die Elektrode 26 halten sowie den Zufuhrdraht 28, der- die Draht-Starthilfe 30 anschließt und hält."

Die· Draht-Starthilfe 30-hat zusätzliche Vorteile, wenn sie bei nicht-geradlinigen Lampen angewandt wird, w.z.B. bei der kreisförmigen Konfiguration, die teilweise in Fig. 4-dargestellt ist. Dort ist die Lampe 10 so geformt, daß die

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Draht-Starthilfe 30 längs des nach außen weisenden Durchmessers der Hülle 12 verläuft, wenn sie durch eine Spannung an ihrem Platz gehalten wird, die durch den Biege - bzw. WaIavorgang ausgeübt wird.

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Die Lampen 10 werden dadurch hergestellt, daß die Hülle 12, an deren innerer Oberfläche die Phosphorschicht 14 aufgebracht ist, so ausgerichtet werden, daß sie die abdichtenden Verschluß- bzw. Befestigungseinrichtungen aufnehmen. Wenn die Gesamtlänge der Lampe 10 gering ist, beispielsweise 304- mm oder kleiner, so kann die Hülle horizontal ausgerichtet werden; die bevorzugte Ausrichtung ist jedoch vertikal, insbesondere für größere Abmessungen.

Ist die Hülle 12· vertikal angeordnet, so wird die Befestigung 16 in das untere Ende der Hülle eingesetzt und dort versiegelt. Dann wird die Befestigung 18* an der die lange Draht-Starthilfe angebracht ist, in das obere Ende der Hülle 12 eingesetzt und dort versiegelt. Wenn die fertige

20Lampe eine geradlinige Röhrenlampe sein soll, so kann dann die endgültige Bearbeitung w.z.B. das Evakuieren und Füllen durchgeführt werden. Soll die Lampe dagegen nicht-geradlinig, z.B. kreisförmig sein, so werden die gekrümmten Teile durch herkömmliche Techniken gebildet; allerdings muß die Ausrichtung der Lampe während dieses Formungsprozesses sicherstellen, daß die Draht-Starthilfe 30 an dem nach außen weisenden Radius anliegt. Nach dem Formen wird die nichtgeradlinige Lampe mittels herkömmlicher Techniken evakuiert

und gefüllt.
30

Beim Betrieb ist diese- Lampe insbesondere für Anwendungen geeignet, bei denen das Vorschaltgerät keine Starthilfe enthält, w.z.B. das in Fig. 4· gezeigte Widerstands-Vorschaltgerät. Dort wird eine Versorgungsspannung V von vorzugsweise 120 Volt Wechselspannung bei 60 Hz an die Anschlüsse 34-und 36 des Starters 38 angelegt; dieser Starter ist ein herkömmlicher Glimm-St art er, der in üblicherweise arbeitet, wenn der

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¹ Schalter 40 geschlossen wird. Wenn der Starter 38 leitend ist, so werden die Lampenelektroden 24 und 26 eine Temparatur erreichen, bei der eine thermische Ionenemission statt-

■ findet; weiterhin wird eine beträchtliche Raumladung die Elektroden umgeben. Wenn der Starter 38 den V.orheiz-Schaltkreis öffnet und wenn die momentane Polarität der Versorgungsspannung an dem Knotenpunkt 42 positiv ist, so wird der Kondensator 44 an dem Knotenpunkt 46 eine positive

• Ladling aufweisen. Der Ladekreis enthält die Draht-Starthilfe, einen Stabilisierungswiderstand 48 und die Versorgungsspannungsquelle V. Die Starthilfe 30 ist über die Elektronen-Raum-Ladung, die während der Vorheizphase erzeugt wurde, mit der Elektrode 24 gekoppelt. Die an dem Kondensator 44· entstandene Spannung wird -von dessen Kapazitätswert abhängen, von der Raumladung an der Elektrode 24- und von dem Abstand der Elektrode 24 zu. dem Starthilfedraht 30. Wenn die Versorgungsspannung V beim nächsten Halbzyklus ihre Polarität umkehrt, so daß die Versorgungsspannung an dem Knotenpunkt 50 positiv ist und bevor der Starter 38 erneut schließt, so wird die Spannung des Kondensators 44· nach Art eines Spannungsvervielfachers zu der Versorgungsspannung hinzu addiert. Diese kombinierte Spannung wird an dem die Elektrode 24 und die Draht-Starthilfe 30 trennenden Spalt auftreten. Die Polarität dieser Spannung ist derart, daß die Elektrode 24- in Bezug auf die Starthilfe 30 positiv wird. Ohne die hinzu addierte Spannung des Kondensators 44 ist die verfügbare Spannung nicht ausreichend, eine KaIt-Kathoden-Entladung von der Starthilfe 30 einzuleiten. Diese

Entladung ist erforderlich, damit der Draht 30 als Lampen-'

starthilfe wirkt.

Die Kalt-Kathoden-Entladung von der Starthilfe 30 zur Elektrode 24 wird eine freie Ladung erzeugen, die aus

Elektronen und positiven Quecksilberionen besteht. Die 35

gegenwärtige Interpretation des Starthilfemechanismus liegt darin, daß vorzugsweise eine ambipolare Diffusion dieser

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-■β—

Ladung durch die Anwesenheit des negativ geladenen Drahtes 30 bewirkt wird. In dem Gebiet nahe dem Draht 30 wird die Wand der Hülle aufgrund der elektrostatischen Anziehungskräfte des Drahtes 30 eine positive Ladung annehmen. Das durch diese Ladung errichtete Dipolfeld ist wesentlich größer als das, das durch einen externen Draht oder Streifeti erzeugt werden könnte, da die Dipoltrennung im letzteren ITaIl wesentlich größer ist, was zu einer geringeren Feldstärke führt. ■ 10

Der Effekt dieses Dipolfeldes liegt.darin, daß eine zusätzliche Ionisierung nahe der Wand der Hülle auftritt, die ihrerseits das Dipolfeld längs des Drahtes 30 weiter aus- · breitet. Dies ist analog zu dem Vorgang, der zwischen der negativ geladenen inneren Wand der Hülle und der positiv geladenen äußeren Wand bei einer externen Lampenstarthilfe auftritt. Auf. diese Weise wird längs der Kolbenwand eine leitende Umhüllung erzeugt, bis zu einem Punkt, bei dem das axiale Lampenfeld zum Starten der Lampe ausreicht. Im . ²⁰ Hinblick hierauf ist der Wert des Kondensators 44 bezüglich eines minimalen Schwellwertes kritisch. Dieser Wert muß größer als 0,1^3? sein; andernfalls wird während der Polaritätsumkehr der Versorgungsspannung ein beträchtlicher

Spannungsverlust auftreten.
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Labormessungen haben angedeutet,, daß dieser Effekt vermutlich durch einen Kondensator-Entladestrom verursacht wird, der von einer Raumladungsabsorption an der Elektrode 24 herrührt, wenn die Polarität der Versorgungsspannung umgekehrt

wird und die Spannung an der Elektrode 24 positiv wird.

Die hier beschriebene Draht-Starthilfe 30 ist allen bekanntm Konstruktionen überlegeil. Im Vergleich mit den internen

leitenden Beschichtungen oder Streifen ist die Draht-Start-35

hilfe aufgrund der einfachen Herstellung und der geringeren Kosten überlegen. Weiterhin ist sie leicht an nicht-gerad-

linige Lampen anpaßbar.

Bei geradlinigen Lampen bietet die Draht-Starthilfe eine verbesserte Leistung aufgrund der verbesserten optischen Transmission sowie aufgrund der besseren Helligkeits-Konstanz. ·" . .

Im Vergleich mit externen Starthilfen wird aufgrund der' dem inneren'Draht zugeordneten vergrößerten elektrischen Feldstärke eine bessere Leistung"erhalten. Auch vom Standpunkt der Kosten und der Herstellung ist sie günstiger, da bei der Anbringung einer externen Starthilfe an die fertiggestellte Lampe zusätzliche Schritte erforderlich wären. Vom ästhetischen Standpunkt bietet die vorliegende ■ Erfindung einen zusätzlichen Vorteü, der .darin liegt, daß externe Starthilfen gewisse Formen einer elektrischen Isolation erfordern, und zwar an Stellen, wo eine elektrische Verbindung an gewissen Punkten des Schaltkreises erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung ist dagegen bei der fertiggestellten Lampe praktisch unsichtbar.

Claims (1)

1. 3H7691

   S6 PW2 D

   Patentansprüche

   ryL Leuchtstofflampe mit einem rohrförmigen Glaskörper mit ersten und zweiten Enden und einer Phosphorbeschichtung an seiner inneren Oberfläche, mit ersten und zweiten Abdichteinrichtungen, die jeweils zwei in ihnen versiegelte Zufuhrdrähte aufweisen, wobei diese Abdichteinrichtungen die Enden des Glaskörpers verschließen, mit ersten und zweiten Elektroden, die an die innen liegenden Teile der Zufuhrdrähte in den ersten und zweiten Abdichteinrichtungen angeschlossen sind und mit einem einen Lichtbogen erzeugenden und aufrechterhaltenden Medium innerhalb des Körpers, gekennzeichnet durch einen dritten Zufuhrdraht, der in den ersten Abdichteinrichtungen versiegelt ist, wobei der dritte Zufuhrdraht innerhalb des Körpers in der Nähe der ersten Elektrode endet und durch eine Starthilfe aus festem Draht, der an dem im Inneren endenden Teil des dritten Zufuhrdrahtes angebracht ist und sich längs des Körpers bis zu einer Stelle erstreckt, die nahe bei der zweiten Elektrode liegt.

   12. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den lichtbogen erzeugende und aufrechterhaltende Medium Quecksilberdampf enthält und daß die Starthilfe aus festem Draht aus einem Material hergestellt ist, das hinsichtlich des Quecksilberdampfes inert ist.

   5. Lampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des festen Drahtes aus der Gruppe Nickel und nickel-beschichteter Stahl ausgewählt ist. 10