DE3854103T2

DE3854103T2 - Low-pressure arc discharge lamp with increased surface brightness.

Info

Publication number: DE3854103T2
Application number: DE19883854103
Authority: DE
Inventors: Timothy Fohl; Warren C Gungle; Robert Y Pai
Original assignee: GTE Products Corp
Current assignee: Flowil International Lighting Holding BV
Priority date: 1987-06-22
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2008-06-22
Also published as: EP0296535B1; EP0296535A2; DE3854103D1; EP0296535A3; JPS6481161A

Description

Diese Erfindung betrifft Niederdruck-Bogenentladungslampen, insbesondere solche Lampen, bei denen ein beträchtlicher Teil des von der Lampe emittierten Lichts in eine bestimmte Richtung auszurichten ist. Derartige Lampen können sowohl für einen Einsatz als Element in einer Bildanzeige als auch für bestimmte allgemeine Beleuchtungszwecke angepaßt werden.This invention relates to low pressure arc discharge lamps, particularly to such lamps in which a significant portion of the light emitted by the lamp is to be directed in a particular direction. Such lamps can be adapted for use both as an element in a picture display and for certain general lighting purposes.

Niederdruck-Bogenentladungslampen wurden für die optische Darstellung von Information eingesetzt, d.h. für die Darstellung von alphanumerischen Zeichen, Graphiken und Bildern, die auf einem Schirm bzw. einer Anzeige dargestellt werden. Eine derartige Anzeige besteht aus einer Matrix von Bildelementen, wobei jedes Bildelement im Fall einer monochromen Anzeige aus einer monochromen Lichtsignalquelle besteht. Im Fall einer Farbdarstellung von Information ist ein Bildelement aus drei einzelnen Lampen der Primärfarben rot, grün und blau zusammengesetzt. Der gewünschte Farbeindruck wird dann in dem menschlichen System Auge/Gehirn durch additive Mischung dieser drei Primärfarben physiologisch erzeugt.Low-pressure arc discharge lamps were used for the optical representation of information, i.e. for the representation of alphanumeric characters, graphics and images that are shown on a screen or display. Such a display consists of a matrix of picture elements, with each picture element consisting of a monochrome light signal source in the case of a monochrome display. In the case of a color representation of information, a picture element is composed of three individual lamps of the primary colors red, green and blue. The desired color impression is then physiologically generated in the human eye/brain system by additively mixing these three primary colors.

Es wurde eine große Vielzahl von Leuchtstofflampen vorgeschlagen, die für derartige Anzeigen geeignet sind. Fig. 1 der GB-A-2 145 873 zeigt beispielsweise eine typische Lampe, die eine mit Leuchtstoft beschichtete rohrförmige Hülle mit gewundener dreidimensionaler Konfiguration umfaßt, die ein Elektrodenpaar und ein ionisierbares Medium enthält. Für den Aufbau der Farbanzeige wird eine Vielzahl der vorstehend genannten Leuchtstofflampen in einer Matrix angeordnet, um ein Bildelement durch Kombination von drei Lampen zu bilden, deren Hülle mit entsprechenden Leuchtstoffen beschichtet ist, die die verschieden Primärfarben emittieren, nämlich rot, grün und blau. Obwohl die bekannten Lampen zufriedenstellend arbeiten, wenn sie in einigen dieser Anzeigen verwendet werden bestehen immer noch Nachteile.A wide variety of fluorescent lamps have been proposed which are suitable for such displays. For example, Fig. 1 of GB-A-2 145 873 shows a typical lamp comprising a phosphor-coated tubular envelope of a tortuous three-dimensional configuration containing a pair of electrodes and an ionizable medium. To construct the color display, a plurality of the above-mentioned fluorescent lamps are arranged in a matrix to form a picture element by combining three lamps whose envelopes are coated with respective phosphors which emit the different primary colors, namely red, green and blue. Although the known lamps perform satisfactorily when used in some of these displays, disadvantages still exist.

Einem großen Publikum im Freien Information zu präsentieren bedeutet, daß eine entsprechend große Anzeigefläche notwendig ist, die nicht nur nachts, sondern auch bei Tageslicht und mit ausreichender optischer Auflösung aus einem größeren Betrachtungsabstand deutlich sichtbar ist. Bei den vorstehend genannten bekannten Lampen ist nur der gekrümmte Teil der U-förmigen Hülle zum Publikum hin ausgerichtet, so daß nicht mehr als ca. 20% der Strahlung ausgenutzt wird. Der Rest wird dissipiert bzw. zerstreut, insbesondere durch die parallelen Schenkel der U-förmigen Hülle, die parallel zur Längsachse der Lampe und im wesentlichen normal bzw. senkrecht zur Befestigungsebene einer Einheit angeordnet sind, wobei die Ebene ebenfalls im wesentlichen senkrecht zur Betrachtungsrichtung der Zuschauer steht. Die Oberflächenhelligkeit längs der Hülle ist im wesentlichen konstant, d.h., ein Bereich längs der Hülle erscheint nicht heller als ein anderer Bereich.Presenting information to a large audience outdoors means that a correspondingly large display surface is required that is clearly visible not only at night but also in daylight and with sufficient optical resolution from a greater viewing distance. In the known lamps mentioned above, only the curved part of the U-shaped shell is directed towards the audience, so that no more than about 20% of the radiation is used. The rest is dissipated. or scattered, in particular by the parallel legs of the U-shaped envelope which are arranged parallel to the longitudinal axis of the lamp and substantially normal or perpendicular to the plane of attachment of a unit, which plane is also substantially perpendicular to the direction of view of the viewers. The surface brightness along the envelope is substantially constant, ie one area along the envelope does not appear brighter than another area.

Weitere vorwiegend für die allgemeine Beleuchtung verwendete Niederdruck-Bogenentladungsleuchtstofflampen sind bekannt, bei denen die Hülle mindestens zwei längsverlaufende Schenkelelemente enthält, die durch einen querverlaufenden Hüllenabschnitt miteinander verbunden sind. Beispiele derartiger handelsüblich erhältlicher Lampen sind die von GTE Sylvania, Danvers, Massachusetts hergestellten Leuchtstofflampen "Zwillingsöhre" bzw. "Twin Tube" und "Doppel-Zwillingsröhre" bzw. "Double Twin Tube". Weitere Beispiele sind in US-A-4 374340, US-A-4 426602 und US-A-4 481 442 offenbart. Die in den vorstehend genannten US-Patenten beschriebenen Lampen ermöglichen es, daß der Großteil der Strahlung durch die längsverlaufenden Schenkelelemente zerstreut wird. Die Oberflächenhelligkeit längs der Hülle ist ebenfalls im wesentlichen konstant.Other low pressure arc discharge fluorescent lamps used primarily for general lighting are known in which the envelope contains at least two longitudinal leg members connected by a transverse envelope section. Examples of such commercially available lamps are the "twin tube" and "double twin tube" fluorescent lamps manufactured by GTE Sylvania, Danvers, Massachusetts. Other examples are disclosed in US-A-4 374340, US-A-4 426602 and US-A-4 481 442. The lamps described in the above-mentioned US patents allow the majority of the radiation to be scattered by the longitudinal leg members. The surface brightness along the envelope is also substantially constant.

Aus JP-A-57178765 ist bekannt, eine Bogenentladungskapsel vorzusehen, die ein Fenster in einer mit einer reflektierenden und einer fluoreszierenden Schicht beschichteten Hülle aufweist, wo diese Schichten nicht vorhanden sind.From JP-A-57178765 it is known to provide an arc discharge capsule having a window in a shell coated with a reflective and a fluorescent layer where these layers are not present.

Aus US-A-4 625 152 ist auch bekannt, drei U-förmige Röhren zu verwenden, die jeweils eine an den geschlossenen Enden der Röhre angeordnete erste Elektrode aufweisen, sich jedoch alle drei eine gemeinsame zweite Elektrode teilen. Jede Röhre kann dann mit einem Leuchtstoff einer unterschiedlichen Primärfarbe beschichtet sein, um ein einzelnes Farbpixel in einem Feld für eine Farbanzeige zu erzeugen.It is also known from US-A-4 625 152 to use three U-shaped tubes, each having a first electrode located at the closed ends of the tube, but all three sharing a common second electrode. Each tube can then be coated with a phosphor of a different primary color to produce a single color pixel in a field for a color display.

JP-A-60191 546 offenbart eine Bogenentladungslampe mit einer abgedichteten Hülle, die ein Sockelende und ein oberes Ende aufweist, wobei die Hülle zwei langgestreckte rohrförmige Abschnitte besitzt deren jeder an seinem Sockelende eine Elektrode enthält, wobei die langestreckten rohrförmigen Abschnitte in Richtung auf das obere Ende der Hülle durch einen querverlaufenden Abschnitt miteinander verbunden sind die Hülle eine Beschichtung mit einem Leuchtstoff als Komponente aufweist und die Beschichtung sich entlang der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte erstreckt wobei die Hülle an ihrem oberen Ende mit einem Fenster versehen ist, das sich über zumindest einen der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte erstreckt, wobei zumindest ein Teil der Beschichtung über dem Bereich des Fensters fehlt.JP-A-60191 546 discloses an arc discharge lamp with a sealed envelope having a base end and an upper end, the envelope having two elongate tubular sections each containing an electrode at its base end, the elongate tubular sections being connected to one another towards the upper end of the envelope by a transverse section, the envelope having a coating with a phosphor as a component and the coating extending along the elongate tubular sections, the envelope being provided at its upper end with a window extending over at least one of the elongate tubular sections, at least part of the coating being missing over the region of the window.

Gemäß einem ersten Aspekt ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster den Querschnitt zumindest eines der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte überdeckt und daß die durch das Fenster beobachtete Helligkeit der Lampe von größerer Intensität ist als die Helligkeit der äußeren Oberfläche der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte.According to a first aspect, the present invention is characterized in that the window covers the cross-section of at least one of the elongated tubular sections and that the brightness of the lamp observed through the window is of greater intensity than the brightness of the outer surface of the elongated tubular sections.

Gemäß einem zweiten Aspekt ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den zwei rohrförmigen Abschnitten in einem Abstand von dem oberen Ende der Hülle in Richtung auf den Sockel zu angeordnet ist, und daß zwei voneinander beabstandete obere Abschnitte ausgebildet sind, die beide zu einem jeweiligen rohrförmigen Abschnitt ausgerichtet sind, wobei zumindest einer der oberen Abschnitte das Fenster bildet, und wobei die durch das Fenster beobachtete Helligkeit der Lampe von größerer Intensität ist als die Helligkeit der äußeren Oberfläche der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte.According to a second aspect, the present invention is characterized in that the connection between the two tubular sections is arranged at a distance from the upper end of the envelope towards the base, and in that two spaced-apart upper sections are formed, both aligned with a respective tubular section, at least one of the upper sections forming the window, and the brightness of the lamp observed through the window is of greater intensity than the brightness of the outer surface of the elongated tubular sections.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine Reflexionsschicht auf der inneren Oberfläche des Hauptkörperabschnitts der Hülle angeordnet und fehlt auf der inneren Oberfläche zumindest eines Teils des ein Fenster bildenden Abschnitts der Hülle. Eine Leuchtstoffschicht ist auf der Reflexionsschicht angeordnet, so daß während des Betriebs der Lampe die durch den Fensterabschnitt der Hülle beobachtete Oberlächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht von größerer Intensität ist als die Helligkeit der äußeren Oberfläche der Leuchtstoffschicht auf dem Hauptkörperabschnitt der Hülle. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Leuchtstoffschicht sowohl auf der Reflexionsschicht als auch der inneren Oberfläche eines Teils des das Fenster bildenden Abschnitts der Hülle angeordnet.In preferred embodiments of the present invention, a reflective layer is disposed on the inner surface of the main body portion of the envelope and is absent from the inner surface of at least a portion of the window-forming portion of the envelope. A phosphor layer is disposed on the reflective layer, such that during operation of the lamp, the surface brightness of the phosphor layer observed through the window portion of the envelope is of greater intensity than the brightness of the outer surface of the phosphor layer on the main body portion of the envelope. In one embodiment of the present invention, the phosphor layer is disposed on both the reflective layer and the inner surface of a portion of the window-forming portion of the envelope.

Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die Hülle zumindest erste und zweite längsverlaufende Schenkelteile und einen querverlaufenden Hüllenabschnitt, der die ersten und zweiten Schenkelteile verbindet, um einen kontinuierlichen Durchgang hierdurch für die Bogenentladung zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die oberen Abschnitte der jeweiligen rohrförmigen Abschnitte eine ebene Oberfläche auf, die in einer im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Lampe stehenden Ebene liegt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Fenster auf einer gekrümmten Oberfläche der langgestreckten Rohrabschnitte ausgebildet.According to further preferred embodiments of the present invention, the envelope includes at least first and second longitudinal leg portions and a transverse envelope portion connecting the first and second leg portions to form a continuous passage therethrough for the arc discharge. In a preferred embodiment, the upper portions of the respective tubular portions have a planar surface lying in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis of the lamp. In a further preferred embodiment, the window is formed on a curved surface of the elongate tubular portions.

In anderen bevorzugten Ausführungsformen ist das Fenster auf dem querverlaufenden Hüllenabschnitt angeordnet. In einer Ausführungsform weist beispielsweise der querverlaufende Hüllenabschnitt eine im wesentlichen U-förmige Konfiguration auf, und das Fenster hat darauf eine im wesentlichen U-förmige Oberfläche. In einer anderen Ausführungsform weist der obere Abschnitt eine im wesentlichen U-förmige Konfiguration auf, und der Fensterabschnitt ist auf der U-förmigen Oberfläche angeordnet.In other preferred embodiments, the window is disposed on the transverse shell portion. For example, in one embodiment, the transverse shell portion has a substantially U-shaped configuration and the window has a substantially U-shaped surface thereon. In another In one embodiment, the upper portion has a substantially U-shaped configuration and the window portion is disposed on the U-shaped surface.

Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Bogenentladungslampenanordnung geschaffen, die eine Mehrzahl von abgedichteten Hüllen (beispielsweise drei) aufweist, von denen jede länglich ausgebildet ist und einen Hauptkörperabschnitt enthält, der erste und zweite längsverlaufende Schenkelteile aufweist. Ein querverlaufender Hüllenabschnitt verbindet die ersten und zweiten Schenkelteile, um einen kontinuierlichen Durchgang für eine Bogenentladung hierdurch zu bilden. Erste und zweite kleinere querverlaufende Endabschnitte sind jeweils mit dem ersten und zweiten längsverlaufenden Schenkelteil verbunden. Ein Sockelteil unterstützt die Mehrzahl von abgedichteten Hüllen und umfaßt elektrische Kontakteinrichtungen, die von einer Oberfläche des Sockelteils hervorragen. Ein ionisierbares Medium ist in jeder der abgedichteten Hüllen enthalten. Ein Paar von Elektroden ist voneinander beabstandet in jeder der abgedichteten Hüllen zum Erzeugen von Bogenentladungen dazwischen angeordnet und jeweils mit der elektrischen Kontakteinrichtung elektrisch gekoppelt. Eine Leuchtstoffschicht befindet sich in jeder der abgedichteten Hüllen und begrenzt zumindest deren Hauptkörperabschnitt. In einer Ausführungsform begrenzt die Leuchtstoffschicht auch die ersten und zweiten oberen Abschnitte, die jeweils mit den ersten und zweiten längsverlaufenden Schenkelteilen verbunden sind. Die durch die Fenster der oberen Abschnitte jeder der abgedichteten Hüllen beobachtete Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht jeder der abgedichteten Hüllen ist während des Betriebs von größerer Intensität als die Helligkeit der äußeren Oberfläche der Leuchtstoffschicht, die den Hauptkörperabschnitt der abgedichteten Hülle begrenzt. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leuchtstoffschicht in jeder der Hüllen eine unterschiedliche spektrale Leistungsverteilung auf.According to further embodiments of the present invention, an arc discharge lamp assembly is provided having a plurality of sealed envelopes (e.g., three), each of which is elongated and includes a main body portion having first and second longitudinal leg portions. A transverse envelope portion connects the first and second leg portions to form a continuous passage for an arc discharge therethrough. First and second smaller transverse end portions are connected to the first and second longitudinal leg portions, respectively. A base portion supports the plurality of sealed envelopes and includes electrical contact means projecting from a surface of the base portion. An ionizable medium is contained in each of the sealed envelopes. A pair of electrodes are spaced apart in each of the sealed envelopes for generating arc discharges therebetween and each electrically coupled to the electrical contact means. A phosphor layer is located within each of the sealed enclosures and defines at least the main body portion thereof. In one embodiment, the phosphor layer also defines the first and second upper portions connected to the first and second longitudinal leg members, respectively. The surface brightness of the phosphor layer of each of the sealed enclosures observed through the windows of the upper portions of each of the sealed enclosures is of greater intensity during operation than the brightness of the outer surface of the phosphor layer defining the main body portion of the sealed enclosure. In a preferred embodiment, the phosphor layer in each of the enclosures has a different spectral power distribution.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend in lediglich beispielhafter Weise unter Bezug auf die Zeichnungen diskutiert.Preferred embodiments of the present invention are discussed below by way of example only with reference to the drawings.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht im Querschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bogenentladungslampe;Fig. 1 is a front view in cross section of an embodiment of an arc discharge lamp according to the invention;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der Bogenentladungslampe längs der Linie 2-2 in Fig. 1;Fig. 2 is a cross-sectional view of the arc discharge lamp taken along line 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Teilvorderansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bogenentladungslampe, die das auf einer ebenen Oberfläche des querverlaufenden Hüllenabschnitts angeordnete Fenster zeigt;Fig. 3 is a partial front view of an embodiment of an arc discharge lamp according to the invention showing the window disposed on a flat surface of the transverse envelope portion;

Fig. 4 ist eine Teilvorderansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bogenentladungslampe, die das auf einer U-förmigen Oberfläche des querverlaufenden Hüllenabschnitts angeordnete Fenster zeigt;Fig. 4 is a partial front view of another embodiment of an arc discharge lamp according to the invention, showing the window disposed on a U-shaped surface of the transverse envelope portion;

Fig. 5 ist eine Vorderansicht im Querschnitt einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bogenentladungslampe;Fig. 5 is a front view in cross section of another embodiment of an arc discharge lamp according to the invention;

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht der Bogenentladungslampe längs der Linie 6-6 in Fig. 5;Fig. 6 is a cross-sectional view of the arc lamp taken along line 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 ist eine Teilvorderansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bogenentladungslampenanordnung zur Verwendung in einer Bildanzeige; undFig. 7 is a partial front view of an embodiment of an arc discharge lamp assembly according to the invention for use in a picture display; and

Fig. 8 ist eine Aufsicht der in Fig. 7 gezeigten Bogenentladungslampenanordnung.Fig. 8 is a plan view of the arc discharge lamp assembly shown in Fig. 7.

Insbesondere in den Figuren 1 und 2 ist eine Bogenentladungslampe 10, wie beispielsweise eine Leuchtstofflampe, gezeigt mit einer abgedichteten Hülle 12, die ein ionisierbares Medium enthält, das eine bestimmte Menge an Quecksilber und ein Startgas unter niedrigem Druck, beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 5 mm Quecksilbersäule, umfaßt. Das Startgas kann beispielsweise Argon, Krypton, Neon oder Helium oder ein Gemisch aus diesen und weiteren Gasen sein. Ein von Zuführungsdrähten 18, 20 bzw. 22, 24 getragenes Paar von Elektroden 14, 16 ist beabstandet in der Hülle 12 angeordnet, um während des Betriebs der Lampe 10 eine Bogenentladung dazwischen zu erzeugen. Die Elektroden 14, 16 können beispielsweise ein zwei- oder dreifach gewendelter Wolframheizdraht herkömmlicher Art sein und eine Beschichtung tragen, die gewöhnlich aus Karbonaten besteht, die beim Betrieb in Oxid umgewandelt werden. Eine Elektrode des Paars kann alternativ aus einer für Gleichstrombetrieb geeigneten Anode bestehen und benötigt nur Unterstützung von einem einzigen Zuführungsdraht. Eine Leuchtstoffschicht in der abgedichteten Hülle 12 wandelt die bei der Quecksilberentladung erzeugte ultraviolette Strahlung in sichtbare Strahlung um.Referring more particularly to Figures 1 and 2, an arc discharge lamp 10, such as a fluorescent lamp, is shown having a sealed envelope 12 containing an ionizable medium comprising a quantity of mercury and a starting gas under low pressure, for example on the order of 1 to 5 mm of mercury. The starting gas may be, for example, argon, krypton, neon or helium, or a mixture of these and other gases. A pair of electrodes 14, 16 carried by lead wires 18, 20 and 22, 24 respectively are spaced apart in the envelope 12 to create an arc discharge therebetween during operation of the lamp 10. The electrodes 14, 16 may be, for example, a double or triple coiled tungsten filament of conventional type and may carry a coating usually consisting of carbonates which are converted to oxide during operation. One electrode of the pair may alternatively consist of an anode suitable for DC operation and requires only the support of a single lead wire. A phosphor layer in the sealed envelope 12 converts the ultraviolet radiation generated by the mercury discharge into visible radiation.

Die Hülle 12 der Bogenentladungslampe 10 in den Fig. 1 und 2 enthält erste und zweite längsverlaufende Schenkelteile 28 bzw. 30. In der Hülle 12 ist auch ein querverlaufender Hüllenabschnitt 32 enthalten, der die ersten und zweiten längsverlaufenden Schenkelteile 28 und 30 verbindet, um einen kontinuierlichen Durchgang für die Bogenentladung hierdurch zu bilden. Der querverlaufende Hüllenabschnitt 32 ist in einem festgelegten Abstand D (beispielsweise 9,53 mm (0,375 inch)) von einem Endteil der Hülle 12 angeordnet. Der querverlaufende Hüllenabschnitt kann verschiedene andere Formen aufweisen, beispielsweise eine rechteckig zugeschnittene U-Form- Konfiguration, wie sie mit 42 in der Teilvorderansicht der Bogenentladungslampe 10A von Fig. 3 dargestellt ist, oder eine abgerundete U-Form-Konfiguration, wie sie durch 43 in der Teilvorderansicht der Bogenentladungslampe 10B von Fig. 4 dargestellt ist.The envelope 12 of the arc discharge lamp 10 in Figures 1 and 2 includes first and second longitudinal leg portions 28 and 30, respectively. Also included in the envelope 12 is a transverse envelope portion 32 connecting the first and second longitudinal leg portions 28 and 30 to form a continuous passage for the arc discharge therethrough. The transverse envelope portion 32 is located a fixed distance D (e.g., 9.53 mm (0.375 inch)) from an end portion of the envelope 12. The transverse envelope portion may have various other shapes, for example a rectangularly cut U-shape configuration as shown at 42 in the partial front view of the arc lamp 10A of Fig. 3, or a rounded U-shape configuration as shown at 43 in the partial front view of the arc lamp 10B of Fig. 4.

In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform enthält die Hülle einen Hauptkörperabschnitt 36 und erste und zweite obere Abschnitte 38 und 40, die jeweils mit den ersten und zweiten langsverlaufenden Schenkelteilen 28 und 30 verbunden sind.In the embodiment shown in Figures 1 and 2, the sheath includes a main body portion 36 and first and second upper portions 38 and 40 connected to the first and second longitudinal leg portions 28 and 30, respectively.

Eine Leuchtstoffschicht 26 ist auf der inneren Oberfläche 34 des Hauptkörperteils 36 der Hülle 12 angeordnet. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist vorzugsweise im wesentlichen der ganze innere Umfang der Schenkelteile 28 und 30 mit der Leuchtstoffschicht 26 beschichtet. Erfindungsgemäß ist die Leuchtstoffschicht auf der inneren Oberfläche zumindest eines Teils von zumindest einem der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte nicht angeordnet, wodurch ein Fenster 28 und 30 gebildet wird. Wie am besten in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist eine ebene Oberfläche 41 auf den oberen Abschnitten 38 und 40 der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte, die in einer im wesentlichen senkrecht auf die Längsachse der Lampe 12 stehenden Ebene liegt, frei von der Leuchtstoffschicht. Die langgestreckten rohrförmigen Abschnitte können eine stärker gekrümmte Form (vgl. Fig. 4) aufweisen. Die durch das von Leuchtstoff freie Fenster beobachtete innere Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht kann während des Betriebs der Lampe fünf- oder sechsmal größer als die Intensität der äußeren Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht über dem Hauptkörperteil der Hülle sein. Eine Hülle mit einem T6-Außendurchmesser (19 mm (0,75 inch)) führt zu einer Gesamtfläche erhöhter Oberflächenhelligkeit von ca. 650 mm² (1 inch²). Der Bereich erhöhter Oberflächenhelligkeit kann durch einfaches Ändern des Durchmessers der Hülle variiert werden.A phosphor layer 26 is disposed on the inner surface 34 of the main body portion 36 of the envelope 12. As shown in Figures 1 and 2, preferably substantially the entire inner periphery of the leg portions 28 and 30 is coated with the phosphor layer 26. In accordance with the invention, the phosphor layer is not disposed on the inner surface of at least a portion of at least one of the elongated tubular sections, thereby forming a window 28 and 30. As best shown in Figures 1 and 2, a flat surface 41 on the upper portions 38 and 40 of the elongated tubular sections, which lies in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis of the lamp 12, is free of the phosphor layer. The elongated tubular sections may have a more curved shape (see Figure 4). The inner surface brightness of the phosphor layer observed through the phosphor-free window can be five or six times greater than the intensity of the outer surface brightness of the phosphor layer over the main body portion of the envelope during lamp operation. An envelope with a T6 outer diameter (19 mm (0.75 inch)) results in a total area of increased surface brightness of approximately 650 mm² (1 inch²). The area of increased surface brightness can be varied by simply changing the diameter of the envelope.

In den Ausführungsformen von Fig. 3 und 4 ist das Fenster auf dem querverlaufenden Hüllenabschnitt angeordnet. In Fig. 3 ist das Fenster 44 auf dem rechteckig zugeschnittenen U-förmigen querverlaufenden Hüllenabschnitt 42 angeordnet. Wie dargestellt, ist eine ebene Oberfläche 41 bei dem Fenster 44 frei von einer Leuchtstoffschicht. Durch den nicht-beschichteten Teil des Fensters 44 beobachtet, ist während des Lampenbetriebs die innere Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht 26 von größerer Intensität als die äußere Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht 26. In Fig. 4 ist ein Fenster auf dem langgestreckten rohrförmigen Abschnitt 46 auf dem abgerundeten U-förmigen querverlaufenden Hüllenabschnitt 43 angeordnet. Wie gezeigt ist eine gekrümmte v-förmige Oberfläche 48 auf dem Endteil 46 frei von einer Leuchtstoffschicht. In ähnlicher Weise ist während des Lampenbetriebs die innere Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht 26 von größerer Intensität als die äußere Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht 26, wenn sie durch den nicht beschichteten Teil, d. h. das Fenster des Abschnitts 46, beobachtet wird.In the embodiments of Figures 3 and 4, the window is located on the transverse shell portion. In Figure 3, the window 44 is located on the rectangularly cut U-shaped transverse shell portion 42. As shown, a flat surface 41 at the window 44 is free of a phosphor layer. Observed through the uncoated portion of the window 44, during lamp operation, the inner surface brightness of the phosphor layer 26 is of greater intensity than the outer surface brightness of the phosphor layer 26. In Figure 4, a window is located on the elongated tubular portion 46 on the rounded U-shaped transverse shell portion 43. As shown, a curved v-shaped surface 48 on the end portion 46 is free of a phosphor layer. Similarly, during lamp operation, the inner surface brightness of the phosphor layer 26 is of greater intensity than the outer surface brightness of the phosphor layer 26 when observed through the uncoated portion, i.e., the window of section 46.

Nachstehend wird Bezug auf die Fig. 5 und 6 genommen, die eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Bogenentladungslampe zeigen. Eine Bogenentladungslampe 50, wie beispielsweise eine Leuchtstofflampe, ist mit einer abgedichteten Hülle 52 gezeigt die ein ionisierbares Medium enthält, das eine bestimmte Menge an Quecksilber und ein inertes Startgas umfaßt. Ein von Zuführungsdrahten 58, 60 bzw 62, 64 getragenes Paar von Elektroden 54, 56 ist in der Hulle 52 beabstandet angeordnet, um während des Betriebs der Lampe 50 eine Bogenentladung dazwischen zu erzeugen.Reference is now made to Figures 5 and 6 which show another embodiment of an arc discharge lamp according to the invention. An arc discharge lamp 50, such as a fluorescent lamp, is shown with a sealed envelope 52 containing an ionizable medium comprising a certain amount of mercury and an inert starting gas. A pair of electrodes 54, 56 carried by lead wires 58, 60 and 62, 64 respectively are spaced apart in the envelope 52. arranged to generate an arc discharge therebetween during operation of the lamp 50.

Die Hülle 52 enthält erste und zweite längsverlaufende Schenkelteile 68 bzw. 70. In der Hülle 52 ist auch ein querverlaufender Hüllenabschnitt 72 enthalten, der die ersten und zweiten längsverlaufenden Schenkelteile 68 und 70 verbindet, um einen kontinuierlichen Durchgang für die Bogenentladung hierdurch zu bilden. Der querverlaufende Hüllenabschnitt 72 ist in einem festgelegten Abstand D in Längsrichtung von einem Endteil der Hülle 52 angeordnet. Die Hülle 52 enthält einen Hauptkörperteil 76 und erste und zweite kleine querverlaufende Endteile 78 und 80, die jeweils mit den ersten und zweiten längsverlaufenden Schenkelteilen 68 und 70 verbunden sind.The shell 52 includes first and second longitudinal leg portions 68 and 70, respectively. Also included in the shell 52 is a transverse shell portion 72 connecting the first and second longitudinal leg portions 68 and 70 to form a continuous passage for the arc discharge therethrough. The transverse shell portion 72 is disposed a fixed distance D longitudinally from an end portion of the shell 52. The shell 52 includes a main body portion 76 and first and second small transverse end portions 78 and 80 connected to the first and second longitudinal leg portions 68 and 70, respectively.

Um die Oberflächenhelligkeit der Lampe 50 zu erhöhen, ist eine Reflexionsschicht 65 auf der inneren Oberfläche 74 des Hauptkörperteils 76 der Hülle 52 angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Reflexionsschicht auf der inneren Oberfläche zumindest eines Teils von zumindest einem der langgestreckten rohrförmigen Abschnitte nicht angebracht. In der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist ein Teil jedes der oberen Abschnitte 78 und 80 frei von der inneren Reflexionsschicht. Die Reflexionsschicht 65 kann ein nicht-absorbierendes Material sein, wie beispielsweise Titandioxid oder Aluminiumoxid. Somit wird das Licht, das normalerweise aus den Schenkelteilen heraus emittiert würde, in die Lampe zurück reflektiert und erhöht die Oberflächenhelligkeit noch stärker.To increase the surface brightness of the lamp 50, a reflective layer 65 is disposed on the inner surface 74 of the main body portion 76 of the envelope 52. According to the invention, the reflective layer is not disposed on the inner surface of at least a portion of at least one of the elongated tubular sections. In the embodiment shown in Figures 5 and 6, a portion of each of the upper sections 78 and 80 is free of the inner reflective layer. The reflective layer 65 may be a non-absorbent material such as titanium dioxide or aluminum oxide. Thus, the light that would normally be emitted from the leg portions is reflected back into the lamp, further increasing the surface brightness.

Eine Leuchtstoftschicht 66 ist auf der Reflexionsschicht 65 und gewünschtenfalls auf einem Teil der inneren Oberflächen eines oder beider der oberen Abschnitte angeordnet.A phosphor layer 66 is disposed on the reflective layer 65 and, if desired, on a portion of the inner surfaces of one or both of the upper sections.

Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, erstreckt sich eine Leuchtstoffschicht 66 über die inneren Oberflächen 81 sowohl des ersten als auch des zweiten oberen Abschnitts 78 und 80. Während des Lampenbetriebs ist die durch die Fenster der oberen Abschnitte 78 und 80 der Hülle 52 beobachtete Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht 66 von größerer Intensität als die äußere Oberflächenhelligkeit der Leuchtstoffschicht 66 auf dem Hauptkörperteil 76 der Hülle 52. Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist vorzugsweise im wesentlichen der gesamte innere Umfang der Schenkelteile 68 und 70 mit der Reflexionsschicht 65 beschichtet, die wiederum mit einer Leuchtstoffschicht 66 beschichtet ist.As shown in Figures 5 and 6, a phosphor layer 66 extends over the inner surfaces 81 of both the first and second upper sections 78 and 80. During lamp operation, the surface brightness of the phosphor layer 66 as observed through the windows of the upper sections 78 and 80 of the envelope 52 is of greater intensity than the outer surface brightness of the phosphor layer 66 on the main body portion 76 of the envelope 52. As shown in Figures 5 and 6, preferably substantially the entire inner periphery of the leg portions 68 and 70 is coated with the reflective layer 65, which in turn is coated with a phosphor layer 66.

In den in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen sind zumindest die Fensterabschnitte 38, 40, 44, 46, 78, 80 jeder Hülle aus lichtdurchlässigem glasartigem Material, wie beispielsweise Kalknatron- oder Bleiglas. Die Hauptkörperabschnitte 36, 76 der ersten und zweiten längsverlaufenden Schenkelteile 28, 30 bzw. 68, 70 können gewünschtenfalls aus lichtundurchlässigem Material hergestellt sein.In the embodiments shown in Figs. 1 to 6, at least the window portions 38, 40, 44, 46, 78, 80 of each envelope are made of a translucent glassy material such as soda lime or lead glass. The main body portions 36, 76 the first and second longitudinal leg parts 28, 30 and 68, 70 may, if desired, be made of opaque material.

Die vorstehend beschriebenen Bogenentladungslampen können dazu verwendet werden, eine Bogenentladungslampenanordnung zu bilden, die in einer Farbbildanzeige verwendet werden kann. In den Fig. 7 und 8 ist eine Bogenentladungslampenanordnung 100 gezeigt die mit drei abgedichteten Hüllen 102, 104, 106 dargestellt ist. Jede dieser abgedichteten Hüllen enthält einen Hauptkörperabschnitt mit jeweils ersten längsverlaufenden Schenkelteilen 114, 116, 118 und zweiten längsverlaufenden Schenkelteilen 120, 122, 124. Jede der abgedichteten Hüllen 102, 104, 106 enthält einen querverlaufenden Hüllenabschnitt 126, 128 bzw. 130, der die ersten und zweiten Paare von Schenkelteilen und erste obere Abschnitte 132, 134, 136 und zweite obere Abschnitte 138, 140, 142 verbindet, die jeweils mit den ersten längsverlaufenden Schenkelteilen 114, 116, 118 und den zweiten längsverlaufenden Schenkelteilen 120, 122, 124 verbunden sind. Jede dieser abgedichteten Hüllen enthält ein ionisierbares Medium mit einer Menge an Quecksilber und einem inerten Startgas unter mm Quecksilbersäule). Das Startgas und die Drücke in jeder der drei einzeln abgedichteten Hüllen können sich voneinander unterscheiden. Ein Paar von Elektroden 108, 110 und 112 ist jeweils in den abgedichteten Hüllen 102, 104, und 106 zum Erzeugen von Bogenentladungen zwischen einzelnen Paaren von Elektroden beabstandet angeordnet.The arc discharge lamps described above can be used to form an arc discharge lamp assembly that can be used in a color image display. In Figs. 7 and 8, an arc discharge lamp assembly 100 is shown which is illustrated with three sealed envelopes 102, 104, 106. Each of these sealed enclosures includes a main body portion having respective first longitudinal leg portions 114, 116, 118 and second longitudinal leg portions 120, 122, 124. Each of the sealed enclosures 102, 104, 106 includes a transverse enclosure portion 126, 128, 130 connecting the first and second pairs of leg portions and first upper portions 132, 134, 136 and second upper portions 138, 140, 142 connected to the first longitudinal leg portions 114, 116, 118 and the second longitudinal leg portions 120, 122, 124, respectively. Each of these sealed enclosures contains an ionizable medium having an amount of mercury and an inert starting gas (less than 10 mm of mercury). The starting gas and pressures in each of the three individually sealed enclosures may be different from each other. A pair of electrodes 108, 110 and 112 are spaced apart in each of the sealed enclosures 102, 104 and 106 for generating arc discharges between individual pairs of electrodes.

Eine Leuchtstoffschicht in jeder der abgedichteten Hüllen begrenzt den Hauptkörperabschnitt jeder der Hüllen entweder dadurch, daß sie auf der inneren Oberfläche einer Hülle, wie es in der ersten Ausführungsform in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, oder auf einer darunter liegenden Reflexionsschicht angeordnet ist, wie es in der zweiten Ausführungsform in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. In der ersten Ausführungsform begrenzt die Leuchtstoffschicht zumindest einen Teil der mit den längsverlaufenden Schenkelteilen verbundenen oberen Abschnitte nicht. In der zweiten Ausführungsform kann sich die Leuchtstoffschicht auch über den Teil der inneren Oberfläche eines oberen Abschnitts erstrecken, auf dem sich keine Reflexionsschicht befindet.A phosphor layer in each of the sealed envelopes defines the main body portion of each of the envelopes either by being disposed on the inner surface of an envelope as shown in the first embodiment in Figures 1 and 2 or on an underlying reflective layer as shown in the second embodiment in Figures 5 and 6. In the first embodiment, the phosphor layer does not define at least a portion of the upper portions connected to the longitudinal leg portions. In the second embodiment, the phosphor layer may also extend over the portion of the inner surface of an upper portion on which there is no reflective layer.

Für die Verwendung in einer Farbbildanzeige können die einzeln abgedichteten Hüllen 102, 104, 106 mit die verschiedenen Primärfarben, nämlich rot, grün und blau, em ittierenden fluoreszierenden Leuchtstoffschichten mit unterschiedlicher spektraler Leistungsverteilung, wie beispielsweise YOX (Y&sub2;O&sub3;;Eu), CAT (MgAl&sub1;&sub1;O&sub1;&sub9;:Ce, Tb) und BAM (BaMg&sub2;Al&sub1;&sub6;O&sub2;&sub2;:Eu), versehen sein. Wenn jede der abgedichteten Hüllen, wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt ist, konfiguriert und beschichtet ist, wird ein Paar von farbigen Punkten pro Hülle erzeugt. Bei einem Betrachtungsabstand, bei dem die drei getrennten Schichten dem bloßen Auge als einzelnes Pixel erscheinen, scheinen die zwei Punkte zu verschmelzen und einen einzigen Lichtbereich zu bilden. Es ist klar, daß ein farbiger Punkt pro Hülle erzeugt werden kann, wenn beispielsweise eine der in Fig. 1 dargestellten inneren Oberflächen 41 auch mit der Leuchtstoffschicht 26 beschichtet ist, oder wenn sich die Reflexionsschicht 65 in Fig. 5 über eine der inneren Oberflächen 81 erstreckt. Auch eine Filterbeschichtung oder ein extern montiertes Filter kann dazu verwendet werden, um die Farben der Lampen zu variieren.For use in a color image display, the individually sealed envelopes 102, 104, 106 may be provided with fluorescent phosphor layers emitting the different primary colors, namely red, green and blue, having different spectral power distributions, such as YOX (Y₂O₃;Eu), CAT (MgAl₁₁O₁₉:Ce, Tb) and BAM (BaMg₂Al₁₆O₂₂:Eu). When each of the sealed envelopes is configured and coated as shown in Figs. 1 and 5, a pair of colored dots per envelope is created. At a viewing distance where the three separate layers appear to the naked eye as a single pixel, the two dots appear to merge and form a single area of light. It will be appreciated that one colored dot per envelope can be created if, for example, one of the inner surfaces 41 shown in Fig. 1 is also coated with the phosphor layer 26, or if the reflective layer 65 in Fig. 5 extends over one of the inner surfaces 81. A filter coating or an externally mounted filter can also be used to vary the colors of the lamps.

Des weiteren ist in der Bogenentladungslampenanordnung ein Sockelelement 144 enthalten, das die abgedichteten Hüllen 102,104, und 106 unterstützt. Elektrische Kontakteinrichtungen wie Stifte 146 stehen von einer Oberfläche 150 auf dem Sockelelement 144 vor, um eine Verbindung zwischen einer elektrischen Steckdose zu den Lampenelektroden herzustellen.Further included in the arc discharge lamp assembly is a base member 144 that supports the sealed envelopes 102, 104, and 106. Electrical contact means such as pins 146 protrude from a surface 150 on the base member 144 to provide a connection between an electrical outlet to the lamp electrodes.

Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist dem Fachmann klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise die Lampen mehr als zwei Schenkelteile und mehr als einen querverlaufenden Hüllenabschnitt aufweisen. Auch kann anstatt einer inneren Reflexionsschicht oder zusätzlich hierzu eine äußere nicht-absorbierende Reflexionsschicht mit einem höheren Reflexionsvermögen als das der inneren Reflexionsschicht verwendet werden.Although particular embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the lamps may have more than two leg portions and more than one transverse envelope portion. Also, instead of or in addition to an inner reflective layer, an outer non-absorbing reflective layer having a higher reflectivity than that of the inner reflective layer may be used.

Somit schafft die vorliegende Erfindung zumindest in den dargestellten Ausführungsformen eine Bogenentladungslampe, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt; sie schafft des weiteren eine verbesserte Bogenentladungslampe, die für sowohl den Einsatz als Bildelement in einer Bildanzeige als auch für allgemeine Beleuchtungsanwendungen angepaßt werden kann, wobei die durch einen im wesentlichen quer zur Längsachse verlaufenden Abschnitt der Lampenhülle beobachtete Oberflächenhelligkeit des Leuchtstoffes von größerer Intensität als die Oberflächenhelligkeit des Leuchtstoffes auf einem längsverlaufenden Abschnitt der Hülle ist.Thus, at least in the embodiments illustrated, the present invention provides an arc discharge lamp which overcomes the disadvantages of the prior art; it further provides an improved arc discharge lamp which can be adapted for use both as a picture element in a picture display and for general lighting applications, wherein the surface brightness of the phosphor observed through a portion of the lamp envelope substantially transverse to the longitudinal axis is of greater intensity than the surface brightness of the phosphor on a longitudinal portion of the envelope.

Claims

1. Arc discharge lamp (10; 10A; 10B; 50; 100) with a sealed envelope (12; 52; 102) having a base end and a top end, the envelope having two elongated tubular sections (28, 30; 68, 70; 114, 120), each of which has a

electrode (14, 16; 54, 56; 114, 120), wherein the elongated tubular sections are separated in the direction of the upper end of the sheath by a transverse

Section (32; 42; 43; 72; 126) are connected to one another, the envelope has a coating (26; 65; 66) with a phosphor as a component and the coating extends along the elongated tubular sections, the envelope being provided at its upper end with a

Window (38, 40; 44; 46; 78, 80; 132, 138) extending over at least one of the elongated tubular sections, and wherein at least a portion of the coating (26; 66) is absent over the area of the window, characterized in that the window covers the cross-section of at least one of the elongated tubular sections, and that the brightness of the lamp observed through the window is of greater intensity than the brightness of the outer surface of the elongated tubular sections.

2. Lamp (10; 10A; 10B) according to claim 1, characterized in that the coating consists of a phosphor (26) and the phosphor is missing in the region of the window (38, 40; 44; 46).

3. Lamp (50) according to claim 1, characterized in that the coating consists of a reflective layer (65) and a phosphor (66), and that the reflective layer (65) is missing in the region of the window (78, 80).

4. Lamp according to claim 3, characterized in that a reflective layer is present on the outside of the envelope.

5. Lamp (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a single window (44; 46) covers both tubular sections.

6. Lamp (10; 50) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a separate window (38, 40; 78, 80; 132, 138) is provided for each tubular section (28, 30; 68, 70; 114, 120).

7. Lamp according to claim 6, characterized in that the transverse section (32; 72; 126) between the two tubular sections (28, 30; 68, 70; 114, 120) at a distance (D) from the upper end, where the windows (38, 40; 78, 80; 132, 138) are provided, in the direction of the base.

8. Lamp according to claim 7, characterized in that the windows (38, 40; 78, 80; 132, 138) are formed by flat sections of the envelope which run perpendicular to the axes of the tubular sections.

9. Lamp according to claim 5, characterized in that the window (44) is formed by a flat upper end of the envelope.

10. Lamp (10) according to one of the preceding claims, characterized in that more than two elongated tubular sections (28, 30) and more than one transverse section (32) are present.

11. An arc lamp assembly (100) comprising a plurality of lamps (102, 104, 106) mounted on a common base (144) as claimed in any preceding claim.

12. Arrangement (100) according to claim 11, characterized in that each of the lamps (102, 104, 106) contains a phosphor layer with a different spectral power distribution.

13. Arrangement (100) according to claim 12, characterized in that three lamps (102, 104, 106) are present, each emitting red, green and blue light.