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Einseitig gesockelte Niederdruckentladungslampe
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Die Erfindung betrifft eine einseitig gesockelte Niederdruckentladungslampe
mit einem Entladungsgefäß, das einen in mehr als einer Ebene angeordneten Entladung
weg mit mindestens drei Umkehrstellen aufweist.
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Derartige Niederdruckentladungslampen sind z.B. aus der DE-OS 30 44
o58 bekannt. Zur Erhöhung der Brennspannung und damit der Lampenleistung und des
Lichtstroms ist das zylindrische Entladungsgefäß mehrmals gebogen. Hierfür sind,
wie es in der DE-OS 30 05 052 beschrieben ist, komplizierte Biegemaschinen erforderlich,
die einen hohen Investitionsaufwand erfordern und die Lampe verteuern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Entladungesgefäß so zu gestalten,
daß zur Erzeugung einer möglichst hohen Lampenleistung bei gleichzeitig kleiner
Lampenabmessung eine einfache Fertigung und Montage eines Entladungsgefäßes mit
mehreren Umkehrstellen für die Entladung ermöglicht wird.
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Die einseitig gesockelte Niederdruckentladungslampe mit den im Oberbegriff
des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß
aus mehreren Rohrsegmenten besteht, die miteinander gasdicht verbunden sind, wobei
die Anzahl der Rohrsegmente und die Anzahl der Umkehrstellen identisch und immer
eine ungerade Zahl ist. Auf diese einfache Weise lassen sich kompakte Entladungsgefäße
mit nahezu
beliebiger Länge des Entladungsweges und damit Lampen
mit höheren Leistungsstufen herstellen. Für kompakte Quecksilberentladungslampen
ist diese Verbindungstechnik besonders geeignet. Die zylindrischen Rohrsegmente
werden auf einer Formmaschine auf herkömmliche Art zu einem "U" gebogen. Zur Herstellung
des Entladungsgefäßes werden jeweils eine ungerade Anzahl dieser U-förmig gebogenen
Rohrsegmente gas dicht miteinander verbunden. Die U-förmigen Rohrsegmente haben
vorteilhafterweise immer die gleiche Form, wobei sich die gasdichte Verbindungsstelle
etwa in der Mitte der geraden Schenkelabschnitte befindet. Alternativ kann die gasdichte
Verbindungsstelle auch in unmittelbarer Nähe des bogenförmigen Teils, also benachbart
der Umkehrstelle der Entladung angeordnet sein.
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Für die Verbindungsart kommen mehrere Möglichkeiten in Betracht. So
können z.B. die stumpf aneinanderstoßenden Enden der Rohrsegmente mittels Glaslot
verbunden sein.
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Zusätzlich kann über der Verbindungsstelle eine rohrförmige Manschette
aus einem lichtdurchlässigen Material, z.B. aus Glas, angeordnet sein, die mit den
Enden der Rohrsegmente ebenfalls mittels Glaslot verbunden ist.
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Hierdurch werden die zu verbindenden Rohrsegmente vor der Herstellung
der Abdichtung in der richtigen Lage gehaltert und positioniert. Von besonderem
Vorteil beim Verbinden der einzelnen Rohrsegmente ist es, daß sämtliche Rohrverbindungen
des Entladungsgefäßes bei geeigneter Halterung in einem Arbeitsgang, also mit nur
einer Erwärmung vorgenommen werden. In alternativen Ausführungen der Rohrverbindung
können die Enden der Rohrsegmente auch mit ineinandergreifenden Paßflächen, z.B.
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in konischer Form, versehen sein.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematisch
dargestellten
Figuren näher erläutert: Figur 1 zeigt die Verbindung von Rohrsegmenten mittels
eines Glaslotringes Figur 2 zeigt die Verbindung von Rohrsegmenten mittels einer
Manschette Figur 3 zeigt die Verbindung von Rohrsegmenten mittels eines erweiterte
Aufnahmen aufweisenden U-Stückes Figur 4 zeigt die Verbindung von Rohrsegmenten
mittels konisch geformter Rohrenden Figur 5 zeigt die Draufsicht eines Entladungsgefäßes
mit fünf Umkehrpunkten für die Entladung Figur 6 zeigt die Draufsicht eines Entladungsgefäßes
mit sieben Umkehrpunkten für die Entladung Figuren 7a bis 7c zeigen die wesentlichen
Einzelteile für eine Niederdruckentladungslampe Die Figur i zeigt ein Beispiel eines
Entladungsgefäßes in explosionsartiger Darstellung mit den Rohrsegmenten 1, 2 und
3. Zur Verdeutlichung der Darstellung sind die einzelnen U-förmigen Bögen in die
Zeichnungsebene gedreht. In der praktischen Ausführung liegen die offenen, in der
Darstellung außenliegenden Schenkel eng benachbart und sind z.B. direkt vor den
in der Darstellung innenliegenden Schenkeln angeordnet, so daß die vier geraden
Schenkel etwa die Eckpunkte eines Quadrats bilden. Jedes Rohrsegment 1, 2 und 3
weist eine Umkehrstelle 4, 5 und 6 für die Entladung auf. Das Rohrsegment
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besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur aus der Umkehrstelle 5. An der Verbindungsstelle
zwischen den Rohrsegmenten 1 und 2 einerseits sowie zwischen den Rohrsegmenten 2
und 3 andererseits ist jeweils ein Ring 7 aus Glaslot angeordnet, der bei Erwärmung
die zu verbindenden Rohrsegmente miteinander gasdicht verbindet. Die Verbindungsstelle
zwischen den einzelnen Rohrsegmenten 1, 2 und 2, 3 kann auch weiter oben an den
geraden Schenkeln erfolgen. Die einzelnen Rohrsegmente 1, 2 und 3 bestehen aus Natronkalkglas
von 12 mm Durchmesser und 1 mm Wandstärke mit einer Transformationstemperatur von
ca. 500 oC und einem Ausdehnungskoeffizient von ca. 102 x 107/00.
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Das Glaslot ist ein handelsübliches kristallisierendes oder stabiles
Glaslot mit einer Verarheitungstemperatur von ca. 450 OC, das zu einem ca. 1 mm
dicken Ring gepreßt wurde und in seinen Maßen denen der Rohrsegmente angepaßt ist.
Da sich Entladungsgefäße mit mehr als zwei Umkehrstellen der Entladung nur sehr
schlecht mit Leuchtstoff beschichten lassen, ist es zweckmäßig, diesen Arbeitsgang
vor dem Zusammensetzen der hierfür in Frage kommenden Rohrsegmente durchzuführen.
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Beim Verfahren zur Herstellung der gasdichten Verbindung werden die
Rohr segmente 1 und 3 mit ihren Umkehrstellen 4 und 6 nach unten starr und positioniert
gehaltert Dann werden nacheinander die Glaslotringe 7 und das Rohrsegment 2 mit
der Umkehrstelle 5 nach oben gerichtet aufgelegt. Das Rohrsegment 2 ist hierfür
in einer vertikal beweglichen Halterung angeordnet. Beim Erwärmen in einem Ofen
bei normaler Atmosphäre entsteht die gewünschte gasdichte Verbindung, wobei das
Rohrsegment 2 durch sein Eigengewicht auf die Enden der anderen Rohrsegmente 1 und
3 gedrückt wird. Für eine
mechanisierte Fertigung ist ein Rundläufer
oder ein Durchlaufofen besonders geeignet.
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In den Figuren 2 bis 4 sind bruchstückhaft weitere Ausbildungen von
Rohrsegmenten dargestellt. In der Figur 2 ist ein U-förmiges unteres Rohrsegment
8 - ähnlich dem Rohrsegment 2 aus Figur 1 - mit den Schenkeln zweier benachbarter
Rohr segmente 9 und 10 stumpf aneinandergesetzt, wobei sich über der Verbindungsstelle
jeweils eine Manschette 11 befindet. Die Manschette 11 erleichtert die Halterung
der zu verbindenden Rohrsegmente 8 und 9 sowie 8 und 10, so daß diese gut miteinander
fluchten und eine gute und dichte Verbindung ergeben.
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Die Manschetten 11 weisen einen Durchmesser auf, der an den der zu
verbindenden Rohrsegmente 8 bis 10 angepaßt ist. Als Material für die-Manschetten
11 wird zweckmäßigerweise ebenfalls Natronkalkglas verwendet. Nach dem Zusammenstecken
der Rohrsegmente 8 bis 10 und der Manschetten 11 werden die Verbindungsstellen mit
Glaslot verbunden.
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Ähnlich ist die Ausführung der Figur 3 aufgebaut. Das untere U-förmige
Rohrsegment 12 ist hier zur Aufnahme der benachbarten Rohrsegmente 9 und 10 an den
Verbindungsstellen mit je einer Aufweitung 11' versehen, die die Rohrsegmente 9,
10 manschettenartig umgibt. Die Rohrsegmente 9, 10 werden hier einfach in das U-förmige
Rohrsegment 12 gesteckt und anschließend mit Glaslot verbunden.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung (Figur 4) ist das U-förmige
Rohrsegment 13 einfach gebogen belassen. Die Paßflächen für die Verbindung sind
hier in Gestalt von konischen Verengungen 14 an die Enden der benachbarten Rohrsegmente
15 und 16 angeformt. Wie in
den vorangegangenen Beispielen werden
die einzelnen Rohrsegmente 13 und 15 sowie 13 und 16 nach dem Zusammenfügen mittels
Glaslot gasdicht verbunden.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen in der Draufsicht Beispiele von unterschiedlichen
Anordnungen der verbundenen Rohrsegmente. An den unteren, mit 17 bezeichneten Stellen
ist der Anfang bzw. das Ende des Entladungsweges; die jeweiligen Umkehrstellen der
Entladung sind mit 18 bezeichnet.
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In den Figuren 7a bis 7c ist ein Beispiel einer kompakten Quecksilberdampfniederdruckentladungslampe
dargestellt. Die Figur 7b zeigt ein Entladungsgefäß 19, wie es in der Figur 5 in
der Draufsicht dargestellt ist.
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Der Anfang bzw. das Ende des Entladungsweges ist an den offenen Enden
17 des Entladungsgefäßes 19. Hier befinden sich die Elektroden 20, nachdem das Entladungsgefäß
19 mit der Bodenplatte 21 verschmolzen wurde. Die Bodenplatte 21 kann aus Metall
oder aus Preßglas geformt sein. Besonders vorteilhaft ist es für die Verarbeitung,
wenn die Bodenplatte 21 einen Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist, der etwa dem
des mit ihr zu verschmelzenden bzw. zu verlötenden Glases entspricht. Die Elektroden
20 mit den jeweiligen Stromzuführungspaaren 22 sowie das Pumprohr 23 sind nach bekannten
Verfahren gasdicht mit der Bodenplatte 21 verbunden. Auch hierfür ist Glaslot verwendbar.
Außer dem Entladungsgefäß ist vorteilhafterweise auch die Bodenplatte 21 mit Leuchtstoff
beschichtet. Hierdurch wird die erzielte Lichtausbeute des Systems noch erhöht.
Anstelle dessen oder zusätzlich kann die Bodenplatte auch mit einer wärmereflektierenden
Beschichtung versehen sein, um die Wärmebelastung auf den darunter befindlichen
Sockel sowie insbesondere auf ein ggf. innerhalb des Sockels angeordnetes elektronisches
Vorschaltgerät gering zu
halten. Nach erfolgter Befestigung des
Entladungsgefäßes 19 auf der Bodenplatte 21 wird der Anordnung ein Außenkolben 24
übergestülpt und mit seinem unteren Rand 25 gasdicht an der Bodenplatte 21 befestigt.
Je nach verwendetem Material der Bodenplatte 21 wird die Befestigung auf bekannte
Weise durch Verschmelzen oder mittels Glaslot vorgenommen. Nach dem Pumpen, Füllen
und Sockeln der Lampe ist diese betriebsbereit. Wenn die Lampe als kompakte Niederdruckentladungslampe
verwendet werden soll, ist in den Sockel (nicht dargestellt) vorzugsweise ein ein
geringes Gewicht aufweisendes elektronisches Vorschaltgerät eingebaut, wie es aus
der Patentliteratur allgemein bekannt ist. Hierdurch ist die Lampe direkt gegen
eine Glühlampe in herkömmlichen Leuchten austauschbar.
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Am Beispiel der zuvor beschriebenen Niederdruckentladungslampe ist
vorgesehen, daß die Betriebsatmosphäre im Entladungsraum außer im Entladungsgefäß
19 selbst auch außerhalb desselben, jedoch innerhalb des Außenkolbens vorhanden
ist. Hierfür ist zumindest an einer Stelle am Entladungsgefäß eine Öffnung 26 (Figur
i) vorgesehen, durch die der Austausch der Füllsubstanzen erfolgen kann. Bei besonders
engen Rohren des Entladungsgefäßes 19 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Innern
des Rohres - in der Nähe des geschlossenen Endes - eine amalgambildende Substanz
anzubringen. Dadurch wird bewirkt, daß durch die im Betrieb auftretenden Temperaturen
der optimale Hg-Dampfdruck eingestellt wird.
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Als Füllung enthält die Lampe ca. 10 bis 15 mg Quecksilber sowie Argon
mit einem Druck von ca. 370 Pa. Die Entladungsgefäße sind vorzugsweise mit einer
Leuchtstoffmischung beschichtet, die eine angenehm warme Lichtfarbe
bei
einem hohen Lichtstrom abgibt.
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Eine fertige und gesockelte Lampe mit drei Umkehrstellen für die Entladung
weist einen innenmattierten Außenkolben von ca. 60 mm auf. Je nach der verwendeten
Leistungsstufe ergeben sich unterschiedliche technische Daten. Das bei ca. 45 kHz
arbeitende und im Lampensokkel eingebaute elektronische Vorschaltgerät ist bei jeder
der einzelnen Leistungsstufen eingeschlossen: Lampenleistung Brennspannung Lichtstrom
Länge Gewicht (w) (v) () (mm) (gr) 11 83 700 145 160 13 98 900 160 180 15 115 1100
175 200 19 130 1400 190 215 Abweichend von der hier beschriebenen Lampe kann das
Entladungsgefäß auch in sich abgeschlossen, also ohne die Öffnung 26 (Figur 1) zum
Innenraum des AußenkolbenS hergestellt werden. In diesem Fall kann der Außenkolben
auch entfallen, wobei es sich dann um einen anders gearteten Typ einer Niederdruckentladungslampe
handelt.
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An der Art der Verbindung der einzelnen Rohrsegmente ändert sich jedoch
nichts.
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- L e e r s e i t e -