DE602004010710T2

DE602004010710T2 - Fluoreszenzlampe für kalte umgebungen

Info

Publication number: DE602004010710T2
Application number: DE602004010710T
Authority: DE
Inventors: Folke Axelsson
Original assignee: Aura Light International AB
Current assignee: Aura Light International AB
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2024-10-01
Also published as: ES2298817T3; US8456075B2; CA2540683A1; US20070210687A1; ATE381111T1; NO338488B1; EP1683184A1; SE0302595D0; EP1683184B1; CA2540683C; NO20061897L; WO2005031796A1; DK1683184T3; DE602004010710D1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstofflampe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Allgemeiner Stand der Technik
Gegenwärtig werden Leuchtstofflampen in einem großen Ausmaß in kalten Umgebungen verwendet, wie etwa in Gefriertruhen. Bekannte Leuchtstofflampen sind jedoch voluminös und erfordern viel Energie. Eine häufig angetroffene Art von Leuchtstofflampe ist eine sogenannte "T8"-Leuchtstofflampe (26 mm Außendurchmesser), die hinter der Türsäule der Gefriertruhe eingebaut werden kann. Diese Art von Leuchtstofflampe erfordert eine U-förmige transparente Polycarbonatabschirmung, die die Leuchtstofflampe gegenüber Abkühlung und mechanischer Beschädigung abschirmen soll. Diese Kälteabschirmung ist jedoch inadäquat, und deshalb wird die Leuchtstofflampe zu kalt und besitzt einen Quecksilberdampfdruck, der zu niedrig ist, was wiederum bedeutet, dass die Energieumwandlung des Quecksilbers in die Ultraviolettwellenlänge 253,7 nm (die Ultraviolettwellenlänge 253,7 nm wird in dem Leuchtstoff der Röhre in sichtbares Licht konvertiert) stark reduziert ist. Die Energieeffizienz der Leuchtstofflampe ist deshalb gering. Das oben erwähnte Problem wird allgemein gelöst, indem Leuchtstofflampen mit hohem Energieverbrauch verwendet werden, so dass die Energieeffizienz und die Beleuchtung abnehmen. Dies ist jedoch ein teurer Weg, um das oben erwähnte Problem zu lösen.
Ein weiteres Problem mit bekannter Technologie besteht darin, dass, wenn Slimline-Leuchtstofflampen, die gegenwärtig erhältlich sind, wie etwa die "T5"- Leuchtstofflampen (17 mm Außendurchmesser), in der Gefriertruhe verwendet werden, um beispielsweise mehr Raum für Lebensmittel zu schaffen, die Empfindlichkeit dieser Leuchtstofflampen gegenüber Kälte zu einer kürzeren Lebensdauer und einer geringeren Energieeffizienz und einem geringeren Beleuchtungsniveau führt.
Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass für kalte Umgebungen angepasste bekannte Leuchtstofflampen, die einen größeren Außendurchmesser aufweisen, beispielsweise 38 mm, nicht in exixtierende Kunststoffabschirmungen wie etwa eine transparente U-förmige Polycarbonatabschirmung passen. Diese Kunststoffabschirmung erzeugt auch eine Reflexion, die einen Betrachter blendet, der die beleuchteten Waren sehen möchte.
US-A-3,358,167 und US-A-3,453,470 offenbaren jeweils eine Leuchtstofflampe, die eine äußere und innere Hauptröhre und Anschlussstücke an jedem Ende umfasst. Die Röhren sind über axiale Abstandsstücke mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit miteinander verbunden. Das Abstandsstück besitzt einen Flansch, der die Hauptröhre von den Abschlussstücken getrennt hält, um die Wärmeübertragung von der Hauptröhre zu dem Abschlussstück und der Außenröhre zu reduzieren.
Leuchtstofflampen vom standardisierten Typ "T5" basieren auf Hochfrequenzbetrieb (Frequenzen über 20 kHz) und weisen im Vergleich zu Leuchtstofflampen mit 50-Hertz-Betrieb, die bisher die soweit bekannten Leuchtstofflampen vom "Thermo"-Typ dominiert haben, die folgenden wichtigen Unterschiede auf:

– Die beiden Elektroden der Leuchtstofflampe arbeiten im Allgemeinen sowohl als Anoden als auch Kathoden, da die Leuchtstofflampe mit Wechselstrom betrieben wird. Die Elektroden emittieren Elektronen für die Entladung, wenn sie als Kathoden arbeiten, und empfangen Elektronen, wenn sie als Anoden arbeiten. Der Hochfrequenzbetrieb bedeutet, dass die Elektroden in der Anodenphase durch den Elektronenstrom sehr gering erwärmt werden, während die Aufheizung bei 50 Hz erheblich höher ist, da der Anodenspannungsabfall bei 50 Hz höher ist und die kinetische Energie der Elektronen dementsprechend größer ist, wenn sie auf die Kathodenoberfläche treffen. Die Wärmeerzeugung in den Elektroden wird somit im Vergleich zum 50-Hertz-Betrieb bei Hochfrequenzbetrieb um etwa 50% reduziert.

Ein Problem mit bekannten Thermoleuchtstofflampen vom Hochfrequenztyp bestand darin, dass die Temperatur innerhalb der Leuchtstoffröhre hinter den Elektroden, das heißt näher an den Abschlussstücken, aufgrund der Wärmeleitung von der inneren Röhre (der Leuchtstoffröhre) zu den Anschlussstücken und dann zur äußeren Röhre niedriger wird, mit dem Ergebnis, dass die Gefahr kalter Flecken an den Enden beim Hochfrequenzbetrieb zunimmt (niedrigere Temperatur als in der Mitte der Röhre), wodurch Quecksilber kondensieren kann.
Durch US-A-6,078,136 ist eine Leuchtstofflampe von dem in der Einleitung erwähnten Typ bereits bekannt. Ein wärmeisolierendes, hülsenförmiges radiales Abstandsstück ist zwischen einer inneren Leuchtstoffröhre und einer umgebenden äußeren Schutzröhre angeordnet, um einen erforderlichen Abstand zwischen den Röhren beizubehalten und eine Wärmeisolation zwischen ihnen an den Enden zu erzielen. Ein Metallabschlussstück besitzt ein axiales peripheres Teil, das mit der inneren Leuchtstoffröhre verbunden ist, wodurch Wärme zum Abschlussstück geleitet werden kann. Eine aufgeschrumpfte Kunststoffabdeckung hält die äußere Röhre in dem Abschlussstück fixiert.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Vermeidung dieser Nachteile, die mit bekannten Leuchtstofflampen von dem fraglichen Typ assoziiert sind.
Die oben erwähnten Probleme sind durch eine Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung gelöst worden, die die Charakteristiken nach Anspruch 1 aufweist. Dadurch wird die Wärmeübertragung von der inneren Leuchtstoffröhre zu der umgebenden äußeren Röhre weiter reduziert.
Die Arbeitstemperatur der Leuchtstofflampe kann in kalten Umgebungen beibehalten werden, so dass der in der Leuchtstofflampe erzeugte Quecksilberdampfdruck derart ist, dass die Energieumwandlung des Quecksilbers in die Ultraviolettwellenlänge 253,7 nm auf einem energetisch optimalen Niveau beibehalten wird. Die Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung hält im Vergleich zu bekannten Leuchtstofflampen, die für kalte Umgebungen gedacht sind, Kälte auf zufriedenstellende Weise aus.
Zusätzliche Charakteristiken der Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung finden sich in den unabhängigen Patentansprüchen und gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer bisher bekannten Slimline-Leuchtstofflampe des Typs "T5";
2 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer für den Einsatz in kalten Umgebungen angepassten Leuchtstofflampe, in der die Erfindung verkörpert werden kann, die weniger Raum in Anspruch nimmt;
3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Endteils der Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung, die die Platzierung eines Abstandsstücks zwischen der inneren Hauptröhre und dem Abschlussstück zeigt;
4a ist eine schematische Endansicht eines Abstandsstücks;
4b ist eine schematische Endansicht der Leuchtstofflampe in 3;
5a zeigt schematisch ein Endteil einer zusätzlichen Ausführungsform der Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung;
5b zeigt schematisch einen Querschnitt entlang der Linie Z-Z in 5a; und
6 zeigt schematisch eine Gefriertruhe mit einer Leuchtstofflampe nach 3.
Möglichkeiten zum Ausführen der Erfindung
1 zeigt eine längliche Leuchtstofflampe 10, die eine Hauptröhre 11 gemäß bekannter Technologie umfasst. Eine Befestigungsvorrichtung 12 ist an jedem Ende angeordnet, wobei die Befestigungsvorrichtung zwei Stifte 13 in einem Abstand b voneinander umfasst. Die Befestigungsvorrichtung 12 soll die Leuchtstofflampe 10 in einem Lichtanschlussstück halten. Die dargestellte bekannte Leuchtstofflampe 10 ist eine Slimline-Leuchtstofflampe, eine so genannte "T5"-Leuchtstofflampe vom Hochfrequenztyp, die für kleine Räume und sehr kompakt ausgelegt ist. Die Leuchtstofflampe 10 umfasst zusätzlich zwei mit Emittermaterial ausgestattete Elektroden 15. Eine Elektrode 15 ist in einem Abstand a von der Befestigungsvorrichtung 12 platziert. Der Abstand a und der Innendurchmesser di der Hauptröhre 11 definieren einen Innenraum u zum Bestimmen der Zone 9 niedrigster Temperatur der Leuchtstofflampe 10 und somit des Quecksilberdampfdrucks in der Leuchtstofflampe 10. Der Abstand a ist so groß, dass das Quecksilber in einem der Befestigungsvorrichtung 12 entsprechenden Bereich kondensiert, entsprechend der Zone 9 niedrigster Temperatur, woraufhin der Innenraum u sich dahingehend ändert, dass er ein kälterer Raum in der Hauptröhre 11 ist. Da Slimline-Leuchtstofflampen eine allgemeine Tendenz aufweisen, wegen ihres kompakteren Designs eine höhere Arbeitstemperatur zu erzeugen, ist die Leuchtstofflampe 10 mit der Elektrode 15 in einem Abstand a von der Befestigungsvorrichtung 12 versehen worden, oder in anderen Worten von einer Wand, die das Ende der Hauptröhre bildet. Dieser Abstand a und der Innendurchmesser di der Hauptröhre 11 definieren den Bereich des Innenraums u.
2 zeigt eine Leuchtstofflampe 1, die für kalte Umgebungen angepasst ist, in der die vorliegende Erfindung verkörpert werden kann. Damit die Leuchtstofflampe 1 Kälte aushalten kann, ist eine wärmeisolierende äußere Röhre 20 um die Hauptröhre 11 herum angeordnet worden, und umschließt sie in der Längsrichtung vollständig, wodurch ein Luftraum 22 in Form eines imaginären Zylinders erzeugt wird, der sich zwischen der Hauptröhre 11 und der äußeren Röhre 20 befindet und die Hauptröhre 11 die Leuchtstofflampe 1 gegenüber der kalten Umgebung isoliert.
Der Innenraum u zum Bestimmen der Zone niedrigster Temperatur der Leuchtstofflampe 1 ist derart angeordnet, dass durch Reduzieren des Abstands A ein in der Leuchtstofflampe 1 erzeugter Quecksilberdampfdruck derart wird, dass die Energieumwandlung des Quecksilbers in die Ultraviolettwellenlänge 253,7 nm beibehalten wird, wenn die Leuchtstofflampe 1 in der kalten Umgebung, wie etwa in einer Gefriertruhe, verwendet wird. Durch Reduzieren des Abstands a wird der Innenraum u wärmer. Das heißt, durch Reduzieren des Abstands a wird die Leuchtstofflampe nicht abgekühlt, wodurch der Quecksilberdampfdruck gerade hoch genug sein kann, damit die innerhalb der Ultraviolettwellenlänge 253,7 nm erzeugte Leistung so hoch wie möglich ist, wenn die Leuchtstofflampe 1 in der Gefriertruhe verwendet wird. Bei der Ultraviolettwellenlänge 253,7 nm wird auf der Innenseite der Hauptröhre 11 aufgebrachter (nicht gezeigter) Leuchtstoff auf optimale Weise in sichtbares Licht umgewandelt.
Durch Reduzieren des Abstands c zwischen der Außenseite der Hauptröhre 11 und der Innenseite der äußeren Röhre 20 kann der Innenraum u warmer werden, und durch Vergrößern des Abstands c kann der Innenraum u kälter gemacht werden. Dieser Abstand beträgt bevorzugt etwa 3,0–11,0 mm, bevorzugt 4,0–8,0 mm. Durch Variieren des Abstands c kann ein Bediener die Leuchtstofflampe 1 so modifizieren, dass sie den Anforderungen des Kunden beispielsweise hinsichtlich einer Umgebungstemperatur von –40°C und Anforderungen hinsichtlich maximaler Leistungsausnutzung (beispielsweise ein Maximum von 35 W) entspricht.
Eine Slimline-Leuchtstofflampe oder eine sogenannte "T5"-Leuchtstofflampe ist somit mit den oben beschriebenen Charakteristiken ausgelegt worden, um für den Einsatz in kalten Umgebungen angepasst zu werden. Die Leuchtstofflampe 1 ist dementsprechend besonders angepasst, so wenig Raum wie möglich einzunehmen, während gleichzeitig die Energieeffizienz der Leuchtstofflampe 1 zufriedenstellend bleibt.
Außerdem zeigt 2 einen Kontaktpunkt 25 in einem Lichtanschlussstück 27 in der Gefriertruhe. Die Stifte 13 der Befestigungsvorrichtung 12 sind elektrisch mit der Elektrode 15 verbunden und können in den Kontaktpunkt 25 eingesetzt werden. Die Befestigungsvorrichtung 12 umfasst außerdem ein axiales Abstandsstück 29, das so ausgelegt ist, dass die Wärmeleitung von der Hauptröhre 11 zu einem Abschlussstück 41 und zur äußeren Röhre 20 minimiert wird. 2 zeigt das Abstandsstück 29 mit einem Hülsenteil 31 und einem radial hervorragenden Führungselement 36, um den Zusammenbau der äußeren Röhre und des Abschlussstücks zu erleichtern, wenn die Leuchtstofflampe 1 montiert wird, und mit einem getrennten wärmeisolierenden Abstandsring 43, der mit dem Außenrand des Führungselements 36 und mit dem Abschlussstück 41 in Kontakt steht.
Es wird nun eine Ausführungsform des Abstandsstücks 29 unter Bezugnahme auf 3 und 4a–4b eingehender beschrieben. Das Abstandsstück 29 weist eine zylindrische Hülse 31 auf. Ein Ende 33 des Abstandsstücks 29 umgibt ein Ende 34 der Hauptröhre 11, und das andere Ende 35 besitzt ein Führungselement in Form von radial hervorragenden Anschlussstücken 37, mit denen die Endoberfläche der äußeren Röhre 20 Kontakt herstellen kann. Das Ende 35 bildet auch ein Bodenteil 38 des Abstandsstücks 29, das zusammen mit einer Scheibe 39 die Hauptröhre 11 von dem Anschlussstück 41, das die Gestalt einer Schale aufweist und aus Metall hergestellt ist, getrennt und isoliert hält, wobei das Anschlussstück mit Hilfe eines axial-peripheren Teils 41a das Anschlussstück 29 und die Endteile 20a, 34 der Hauptröhre 11 und der äußeren Röhre 20 über einer Verbindungsschicht 40 aus isolierender Mastix umgibt. Das Anschlussstück 41 besitzt einen radialen Teil 41b, der eine Außenendebene der Leuchtstofflampe 1 begrenzt. Das Abstandsstück 29 ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das wärmebeständig ist und nicht brennt. Das Abstandsstück 29 verbindet somit auf einfache Weise das Anschlussstück 41 mit der Hauptröhre 11 und der äußeren Röhre 20, während gleichzeitig minimale Wärmeübertragung zum Anschlussstück 41 vorliegt.
Eine tiegelförmige Abdeckung 30 mit einem Loch 32 umschließt die Elektrode 15 und ist elektrisch von dieser isoliert. Dadurch wird die Lebensdauer der für kalte Umgebungen gedachten Leuchtstofflampe 1 verlängert, da verdampfte Atome und Moleküle in einem größeren Ausmaß zur Elektrode 15 zurückreflektiert werden. Da zu bestimmten Benutzern gehörende kalte Umgebungen häufiger ein- und ausgeschaltet werden, können die Betriebskosten dadurch reduziert werden.
4a zeigt eine Endansicht des Abstandsstücks 29, in der Richtung von der Hauptröhre 11 aus betrachtet, und 4b zeigt eine Endansicht der Leuchtstofflampe, in der entgegengesetzten Richtung betrachtet.
5a zeigt eine Ausführungsform, bei der die Innenseite der äußeren Röhre 20 der Leuchtstofflampe 1 eine über der ganzen Länge der äußeren Röhre 20 und mit einem peripheren Winkel α von 60–300°, bevorzugt 140–200°, aufgebrachte reflektierende Beschichtung 45 aufweist. In 5b, die schematisch einen Querschnitt Z-Z der Leuchtstofflampe 1 in 5a zeigt, weist die reflektierende Beschichtung 45 einen peripheren Winkel α von etwa 170° auf. Dadurch kann die Beleuchtung in einer Gefriertruhe 47 (in 6 gezeigt) um 30–40% verbessert werden.
Die äußere Röhre 20 ist mit ihrer reflektierenden Beschichtung 45 in einer derartigen Position relativ zur Ebene der Kontaktstifte 13 orientiert, dass ein Betrachter nicht geblendet wird.
Ein transparenter Kunststofffilm (beispielsweise vom Typ FEP, fluoriertes Ethylen-Propylen) ist auf die äußere Röhre 20 aufgeschrumpft. Dadurch können gefrorene Waren in der Gefriertruhe im Fall einer Beschädigung der Leuchtstofflampe vor Substanzen geschützt werden, die sich in der Leuchtstoffröhre befinden, wie etwa beispielsweise Quecksilber, Phosphor, Glassplitter usw.
6 zeigt die Gefriertruhe 47 mit einer kalten Umgebung 50. Die Leuchtstofflampe 1 ist in einem Lichtanschlussstück 27 in der Gefriertruhe 47 befestigt. Die Leuchtstofflampe 1 benötigt weniger Raum als für kalte Umgebungen 50 ausgelegte bekannte Leuchtstofflampen, wodurch in der Gefriertruhe zusätzlicher Raum für gefrorene Waren 51 geschaffen wird, während gleichzeitig die Betriebskosten reduziert werden können.

Claims

Leuchtstofflampe, die für kalte Umgebungen geeignet ist und eine längliche Hauptröhre (11), eine Befestigungsvorrichtung (12) an jedem Ende der Leuchtstofflampe (1) zum Befestigen der Leuchtstofflampe (1) in einem Lichtanschlussstück (27), zwei Elektroden (15), die mit einem Strahlungsmaterial versehen und in der Hauptröhre (1) angeordnet sind, eine wärmeisolierende äußere Röhre (20), die die Hauptröhre (11) umgibt und einen Luftraum (22) zwischen der Hauptröhre (11) und der äußeren Röhre (20) erzeugt, um die Hauptröhre (11) der Leuchtstofflampe (1) gegenüber einer kalten umgebenden Atmosphäre zu isolieren, umfasst, wobei jede Befestigungsvorrichtung (12) ein Abschlussstück (41) mit einem radialen Teil (41b), der eine Außenendebene der Leuchtstofflampe (1) begrenzt, und mit einem axialen Umfangsteil (41a), das mit einem Ende der äußeren Röhre (20) verbunden ist, umfasst, wobei ein axiales Abstandsstück (29), das eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, ein erstes Endteil (33), das mit einem Ende (34) der Hauptröhre (11) verbunden ist, und ein zweites Endteil (35, 38), das an die äußere Endebene angrenzt und die Hauptröhre (11) in einem Abstand zu dem Abschlussstück (41) halt, um die Obertragung von Wärme von der Hauptröhre (11) zu dem Abschlussstück (41) und der äußeren Röhre (20) zu verringern, umfasst, wobei das zweite Endteil (35, 28) des Abstandsstücks (29) ein oder mehrere radial hervorragende Führungselemente (37; 38) umfasst, um den Zusammenbau der äußeren Röhre (20) und des Verschlussstücks (41) beim Zusammenbau der Leuchtstofflampe (1) zu erleichtern, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement in Form einiger radial hervorragender Anschlussstücke (38) ausgebildet ist, mit denen die Endoberfläche der äußeren Röhre (20) in Kontakt ist
Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial hervorragenden Anschlussstücke (38) entlang des Umfangs verteilt sind.