DE3504058A1

DE3504058A1 - Elektrodenfreie niederdruckgasentladungslampe

Info

Publication number: DE3504058A1
Application number: DE19853504058
Authority: DE
Inventors: Anton Jan Eindhoven Bouman; Wiggert Eindhoven Kroontje; Heiner 5100 Aachen Köstlin
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1984-02-09
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1985-08-14
Anticipated expiration: 2005-02-08
Also published as: GB8503000D0; FR2559617A1; GB2154057A; US4645967A; DE3504058C2; JPS60182655A; FR2559617B1; BE901680A; JPH0546661B2; GB2154057B; NL8400409A

Description

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"Elektrodenfreie Niederdruckgasentladungslampe" .

Die Erfindung betrifft eine elektrodenfreie Niederdruckgasentladungslampe mit einem Glaskolben, der mit einem Verschlussorgan versehen ist, das mit Hilfe von Schmelzmaterial vakuumdicht mit der Wand des Kolbens verbunden ist, wobei die Lampe einen Kern aus Magnetmaterial enthält, in dem während des Betriebs mit einer um den Kern herum liegenden Wicklung und einer elektrischen Speiseeinheit ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt wird, das sich bis in den Kolben erstreckt, und bei dem im Kolben ein elektrisches Feld entsteht, wobei weiter die Innenwand des Kolbens mit einer durchsichtigen, elektrisch leitenden Schicht versehen ist, die mit Hilfe einer

<? Durchführung mit einem ausserhalb des Kolbens liegenden

ρ Leiter elektrisch verbunden ist. Eine derartige Lampe ***. 15 ist aus der japanischen Kokai 53-4382 (Anmeldungsnummer 51-78660) bekannt.

Unter einem hochfrequenten Magnetfeld sei hier ein Feld verstanden, das mit einer Speisespannung mit einer Frequenz über etwa 20 kHz erzeugt wird.

Bei der bekannten Lampe ist die Innenwand des Kolbens mit einer durchsichtigen Leitschicht versehen, die vermeiden soll, dass das ausserhalb der Lampe auftretende elektrische Feld, das aus der Lampe herrührt, eine derartige Stärke hat, dass Hochfrequenzstörströme im Speisenetz auftreten. Diese Störströme bewirken beispielsweise Störungen in anderen an das Speisenetz angeschlossenen elektrischen Geräten (wie z.B. Rundfunk- und Fernsehgeräten). Bei der in der erwähnten japanischen Kokai berschriebenen Lampe ist die durchsichtige Leitschicht mit einer in der Wand des Kolbens befestigten, stabförmigen Metalldurchführung mit einem ausserhalb des Kolbens liegenden elektrischen Leiter verbunden. Dieser Leiter liegt im Betriebszustand der Lanrpe an Erde. Die

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genannte Durchführung ist kompliziert. Im Betrieb der Lampe entstehen ausserdem, auch durch verschiedene Ausdehnungskoeffizienten der benutzten Werkstoffe, leicht Spannungen im Glas der Kolbenwand in der Umgebung der g Durchführung, so dass es zum Bruch des Kolbens kommen kann. Die elektrische Verbindung zwischen der Leitschicht und der Durchführung ist mit einer an der Durchführung- befestigten Metallfeder verwirklicht, die an die genannte Schicht drückt. An der Stelle dieser Druckverbindung entsteht leicht ein Übergangswiderstand, was für eine gute Wirkung nachteilig ist.

In der DE-OS 33 kk 020 ist eine elektrodenfreie Lampe beschrieben, bei der die durchsichtigen Leitschicht im Betriebszustand der Lampe mit einem der Zufuhrdrähte des Speisenetzes verbunden ist. Es hat sich gezeigt, dass bei geeigenter Wahl des Quadratwiderstandes (R-. ) der Schicht (z.B. etwa 20.Λ ) die elektrische Hochfrequenzstörung im Speisenetz auf einen annehmbaren Wert zurückgebracht werden kann. Die Lampe enthält einen kugelförmigen Kolben, der mit einem Verschlussorgan abgeschlossen ist, ^ das mit Schmelzmaterial (wie z.B. Glasemail) mit der Kolbenwand vakuumdicht verbunden ist. Der Durchführungsleiter zum Verbinden der durchsichtigen Leitschicht mit einem ausserhalb des Kolbens liegenden elektrischen Leiter besteht aus einem U-förmigen gebogenen Metallorgan, das an einer bestimmten Stelle um den Rand des Kolbens mit einer besonderen, an der durchsichtigen Schicht haftenden Gleitpaste befestigt ist. Das Verschlussorgan ist auf dem genannten Rand angeordnet und mit Hilfe des Schmelzmaterials mit diesem Rand vakuumdicht verbunden. Die Herstellung dieser Lampe ist jedoch durch die Verwendung kleiner loser Teile schwierig und zeitraubend. Ausserdem besteht die Gefahr, dass in der fertigen Lampe im Kolben an der Stelle des U-förmigen Durchführungsorgans nach einiger Zeit Leck auftritt. Ein Teil des U-förmigen Organs liegt ausserdem an der Aussenwand des Kolbens, wodurch Sondermassnahmen erforderlich sind, die die Lampe ausreichend berührungssicher machen müssen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zu schaffen, bei der die Durchführung in der Kolbenwand eine derartige Form hat, dass die genannte Nachteile möglichst beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrodenfreien Niederdruckgasentladungslampe eingangs erwähnter Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Verschlussorgan mit seinem sockelseitigen Rand in den Hals des Kolbens eingelassen ist, wobei die Durchführung eine auf der Kolbeninnenwand liegende elektrische Leitschicht ist, die sich bis in den ausserhalb des Verschlussorgans liegenden Kolbenhals erstreckt.

Die erfindungsgemässe Lampe ist auf einfache Weise herstellbar. Die Verwendung loser Teile mit besonderer Form ist vermieden. Die Verbindung mit einem ausserhalb des Kolbens liegenden elektrischen Leiter (z.B. einem Draht) ist leicht verwirklichbar. Denn dieser Leiter kann an der als Durchführung dienenden Leitschicht befestigt werden, beispielsweise mittels einer Lötverbindung. Da diese Verbindung an der Innenseite der Kolbenwand liegt (jedoch ausserhalb des vom Kolben und vom Verschlussorgan begrenzten Entladungsraums), werden keine zusätzlichen Massnahmen benötigt, um die Lampe ausreichend berUhrungssicher zu machen.

Es hat sich gezeigt, dass die Möglichkeit des Auftretens von Lecken im Kolben an der Stelle der Durchführung im Betrieb der Lampe im Vergleich zur bekannten Lampe besonders klein ist. Es hat sich dabei ergeben, dass die Leitschicht, die als Durchführung dient, nicht vom Schmelzmaterial (wie Glasemail) zwischen dem Verschlussorgan und der Kolbenwand angegriffen wird.

Vorteilhafte Ergebnisse wurden mit einer als

Durchführung dienenden Leitschicht erhalten, die beispielsweise eine Nickel-Eisen-Verbindung enthält und auf der eine Schutzschicht zur Vermeidung von Angriff durch die Quecksilber-Edelgas-Atmosphäre im Lampenkolben vorgesehen ist. Eine derartige Leitschicht kann über direkten Kontakt mit der durchsichtigen Leitschicht (beispielsweise aus mit

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Fluor dotiertem Zinnoxid) elektrisch verbunden werden, die sich auf der Kolbeninnenwand befindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Lampe sind jedoch die Durchführung und die durchsichtige Leitschicht auf der Kolbeninnenwand ein Ganzes. Zusätzliche Schritte bei der Herstellung werden dabei vermieden. Zusatzmas snahmen zur Verhinderung von Angriff durch die Quecksilber-Edelgas-Atmosphäre können dadurch ausserdem entfallen.

«π Die erfindungsgemässe Gasentladungslampe ist

beispielsweise eine elektrodenfreie Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe , bei der an der der Entladung zugewandten Seite der durchsichtigen Leitschicht im Kolben eine Leuchtstoffschicht vorgesehen ist. Die erfindungsgemasse Lampe hat eine derartige Form, dass sie sich als Alternative für eine Glühlampe für allgemeine Beleuchtungszwecke eignet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch in Teilansicht und im Teil- schnitt ein Ausführungsbeispiel einer elektrodenfreien Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe,

Fig. 2 in Vergrösserung einen Schnitt an der Stelle der Verbindung des Verschlussorgans und der Kolbenwand.

Die Lampe nach Fig. 1 ist mit einem Glaskolben 1 versehen, der mit einer Quecksilber- und einer Edelgasmenge gefüllt ist, wie z.B. Krypton (ca. 70 Pa). Die Lampe ist weiter mit einem Stabkern 2 aus Magnetmaterial (Ferrit) versehen, in dem im Betrieb der Lampe mit Hilfe einer um den Kern herum angeordneten Wicklung 3 und einer damit verbundenen elektrischen Speiseeinheit k ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt wird, das sich ebenfalls im Kolben 1 erstreckt. Die Wicklung 3 besteht aus einigen Kupferdrahtwindungen. Es entsteht dabei im Kolben 1 ein elektrisches Feld. Der Magnetkern 2 und die Wicklung 3 liegen in einer rohrfHrinlßon Einstülpung ■) im Glasverschlussorgan 6. An dor innenwand des Kolbens 1 befindet:

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sich eine gestrichelt dargestellte, durchsichtige elektrische Leitschicht 7» die aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid besteht (R ., etwa 2OsL). Auf dieser Schicht ist eine Leuchtstoffschicht angebracht (in der Zeichnung nicht sichtbar), welche die im Kolben erzeugte Ultraviolettstrahlung in sichtbares Licht umwandelt.

Die durchsichtige Leitschicht 7 ist mit einem ausserhalb des Kolbens 1 liegenden Metalleiter 8 verbunden, der (ggf. über eine Netzgleichrichterbrücke) mit der Wand eines Edisonsockels 9 elektrisch verbunden ist, der am halsförmigen Ende einer Kunststoff1ampenfusshülle 10 befestigt ist. In dem von der Lampenfusshülle 10 umfassten Raum ist auch die Speiseeinheit 4 angeordnet. Im Betrieb der Lampe ist die durchsichtige Leitschicht 7 mit einem der Zuführungsdrähte des Netzes verbunden.

Die Leitschicht 7 ist durchsichtig, d.h. das von der Leuchtstoffschicht erzeugte sichtbare Licht wird von der Schicht 7 nahezu vollständig durchgelassen.

Das Verschlussorgan 6 ist mit seinem sockelseitigen Rand 6a in den Hals 14 des Kolbens 1 eingelassen (z.B. etwa 0,5 cm). Die Leitschicht 7 erstreckt sich bis in den Kolbenhals 14 ausserhalb des Verschlussorgans 6. Dies ist- vergfiJssert in Fig. 2 dargestellt. Zwischen der Kolbenwand 1 (mit der Leitschicht 7) und dem Verschlussorgan 6 befindet sich eine Glasemailmenge 11. Die Kolbenwand 1 ist so ausgebildet, dass bei der Befestigung des Verschlussorgans 6 eine Druckkraft durch einen Wandteil dieses Organs auf den schrägen Wandteil des Kolbens 1 ausgeübt wird. An der Unterseite dieser Schmelzverbindung ist auf dem ganzen Umfang des Verschlussorgans 6 und des Kolbenhalses 14 die Leitschicht 7 mit einer darauf angebracht Schicht 12 aus leitendem Material (z.B. Graphit) verstärkt, an dem der bereits erwähnte Leiter 8 befestigt ist. Die Lampenfusshülle 10 ist aussen am Kolbenhals 14 befestigt, beispielsweise mit Hilfe einer Klemmverbindung.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind um den Kolben 1 herum im Höhe der Wicklung 3 einige die Entladung umschliessende Kupferringe 13a, 13b und 13c

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vorgesehen, die sich in besonders für diesen Zweck in der Aussenwand des Kolbens angebrachten Rillen befinden. Durch diese Ringe 13 wird das Magnetfeld ausserhalb der Lampe auf einen annehmbaren Pegel reduziert.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel der beschriebenen Lampe ist der Durchmesser des Glaskolbens an der Stelle des kugeligen Teils etwa 70 mm und beträgt die Länge etwa 90 mm. Im Kolben befindet sich eine geringe Quecksilbermenge (etwa 6 mg) und eine Kryptonmenge unter einem Druck von etwa 70 Pa. Die Leuchtstoffschicht enthält eine Mischung zweier Leuchtstoffe, u.zw. grünleuchtendes, mit Terbium aktiviertes Cermagnesiumaluminat und rotleuchtendes, mit dreiwertigem Europium aktiviertes Yttriumoxid.

Das Magnetmaterial des Stabkerns 2 (Länge 50 mm, Durchmesser 8 mm) besteht aus einem Ferrit mit einer relativen Permeabilität von 150 (Philips 4c6 Ferrit). Die Wicklung 3 enthält zwölf Kupferdrahtwindungen (Dicke etwa 250/um). Die Eigeninduktivität der so gebildeten Spule beträgt etwa 8/uH. In der Speiseeinheit befindet sich ein Hochfrequenzoszillator mit einer Frequenz von etwa 2,65 MHz (siehe US-PS 4 415 838).

Die durchsichtige Leitschicht 7 aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid ist durch Aufspritzen einer Lösung angebracht, die Zinnchlorid und eine geringe Ammoniumfluoridmenge in Methanol enthält. Die Schicht erstreckt sich über die ganze Innenfläche des kugelförmigen Kolbens bis zum Rand der Öffnung, der zum Aufnehmen des Verschlussorgans vorgesehen ist. Dieses Verschlussorgan ist in den Kolben einigermassen eingelassen und mit Glasemail (bestehend aus 74,4 Gew.% PbO; 11,4 Gew.% ZnO; 8,2 Gew.% B₂O ; 1,8 Gew.# BaO, 0,8 Gew.# ZrO₂ und 1,9 Gew.% SiO₂^ vakuumdicht an der Kolbenwand befestigt.

Es wurde gemessen, dass bei einer zugeführten Leistung von 13 ^w zur Lampe der Lientström etwa 9OO Lumen betrug.

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Claims

Elektrodenfreie Niederdruckgasentladungslampe mit einem Glaskolben, der mit einem Verschlussorgan versehen ist, das mit Hilfe von Schmelzmaterial vakuumdicht mit der Kolbenwand verbunden ist, wobei die Lampe einen Kern aus Magnetmaterial enthält, in dem während des Betriebs der Lampe mit Hilfe einer um den Kern herum liegenden Wicklung und einer elektrischen Speiseeinheit ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt wird, das sich bis in den Kolben erstreckt, und bei dem im Kolben ein elektrisches Feld entstellt, wobei weiter die Kolbeninnenwand mit einer durchsichtigen elektrischen Leitschicht versehen ist, die mit Hilfe einer Durchführung mit einem ausserhalb des Kolbens liegenden Leiter elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschluss- ff organ (6) mit seinem sockeIseLtigen Rand (6a) in den Hals * (i4) des Kolbens (i) eingelassen ist, wobei die Durchführung eine auf der Kolbeninnenwand liegende elektrische Leitschicht (12) ist, die sich bis in den ausserhalb des Verschlussorgans liegenden Kolbenhals erstreckt.
2. Niederdruckgasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (12) und die durchsichtige Leitschicht (7) ini Kolben (i) ein Ganzes bilden.
3. Niederdruckgasentladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durchsichtige Leitschicht (7) aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid besteht.

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