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Die Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinheit mit einer
elektrodenlosen Niederdruckentladungslampe und einer Speisung für die Lampe,
wobei diese Lampe mit einem Entladungsgefäß mit einem für Strahlung durchlässigen
Umhüllungsteil und einem eingestülpten Teil versehen ist, wobei dieses
Entladungsgefäß einen Entladungsraum auf gasdichte Weise umschließt und eine ionisierbare
Füllung enthält, wobei diese Lampe weiterhin mit einer in dem eingestülpten Teil
vorgesehenen Spule versehen ist zum Erzeugen eines HF-Magnetfeldes um eine elektrische
Entladung in dem Entladungsraum beizubehalten, wobei der umhüllende Teil des
Entladungsgefäßes an einer dem Entladungsraum zugewandten Oberfläche mit einer
für Strahlung durchlässigen elektrisch leitenden Schicht versehen ist, wobei das
Entladungsgefäß eine röhrenförmige Ausstülpung hat, aus der ein mit der elektrisch
leitenden Schicht verbundenes Durchführungselement heraustritt.
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Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine elektrodenlose
Niederdruckentladungslampe und auf ein Entladungsgefäß zum Gebrauch in der
Beleuchtungseinheit.
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Eine Beleuchtungseinheit der eingangs beschriebenen Art, wobei die
Speisung in einer an dem Entladungsgefäß befestigten Halterung vorgesehen ist, die
weiterhin einen Sockel trägt, ist aus US-A-4.940.923 bekannt. Diese Lampe der
bekannten Beleuchtungseinheit wird hochfrequent betrieben, d. h. mit einer Frequenz,
die höher ist als etwa 20 kHz, in diesem Fall mit einer Frequenz von etwa 3 MHz. Das
Entladungsgefäß der Lampe trägt eine für Strahlung durchlässige, elektrisch leitende
Schicht, nachstehend auch als leitende Schicht bezeichnet, aus fluordotiertem
Zinnoxid. Ein mit der leitenden Schicht elektrisch verbundener Metalldraht tritt durch das
zugeschmolzene freie Ende einer gläsernen röhrenförmigen Ausstülpung des
Entladungsgefäßes heraus und bildet damit zugleich das Durchführungselement.
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Im Betrieb der Beleuchtungseinheit ist die leitende Schicht über den
Metalldraht, das dadurch gebildete Durchführungselement und einen Kontakt an dem
Sockel mit einem Pol des Energieversorgungsnetzes verbunden. Störungen in dem
Energieversorgungsnetz und in der Umgebung der Lampe infolge des HF-Betriebs der
Lampe, werden dadurch beschränkt.
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Bei der Herstellung der bekannten Lampe kann die gläserne
Ausstülpung relativ leicht gasdicht um das Durchführungselement geschlossen werden,
insofern Reinigung und Füllung des Entladungsgefäßes über einen einzelnen Kanal
erfolgen. Wenn nämlich dazu die röhrenförmige Ausstülpung angebracht wird und diese
danach um das Durchführungselement herum zugeschmolzen wird, entstehen in dem
geschmolzenen Glas Verformungen durch den Druckunterschied zwischen der Innen-
und Außenseite des Entladungsgefäßes. Diese Verformungen des an das
Durchführungselement grenzenden Glases der Ausstülpung führen zu unzulässigen
mechanischen Spannungen, die an sich wieder Bruch verursachen können. Das Vorhandensein ·
einer einzelnen Kanals erschwert aber eine kompakte Konstruktion des
Entladungsgefäßes.
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Es ist nun aber u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Beleuchtungseinheit der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine relativ einfach
verwirklichbare Konstruktion hat und dennoch gedrängt sein kann.
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Nach der Erfindung weist die Beleuchtungseinheit der eingangs
beschriebenen Art dazu das Kennzeichen auf, dass das Durchführungselement ein
Metallköcher ist, der wenigstens einen Teil der röhrenförmigen Ausstülpung bildet. Bei
der Lampe nach der Erfindung kann Reinigung und Füllung des Entladungsgefäßes
über den metallenen Köcher erfolgen, nachdem dieser mit dem Entladungsgefäß
verschmolzen ist, Mechanische Spannungen in dem Glas sind damit vermieden.
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Der Köcher kann in dem umhüllenden Teil derart festgeschmolzen sein,
dass dieser mit der leitenden Schicht unmittelbar verbunden ist.
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In einer Abwandlung ist der Köcher über einen Innenleiter mit der
leitenden Schicht verbunden. Der Köcher ist dann beispielsweise mit dem eingestülpten
Teil verschmolzen. Die elektrische Verbindung zwischen dem Innenleiter und dem
Durchführungselement kann dadurch verwirklicht werden, dass der metallene Köcher
um den Innenleiter zusammengequetscht wird. In einer anderen Ausführung hat der
Innenleiter beispielsweise ein Federende, das klemmend in dem Köcher vorgesehen
ist, oder der Innenleiter ist beispielsweise in einem (Laser)Schweißverfahren mit dem
Köcher verschweißt. Das Entladungsgefäß kann nach dem reinigen und Füllen
gasdicht geschlossen sein, und zwar dadurch, dass der Metallköcher zusammengequetscht
oder verschweißt oder aber zusammengequetscht und verschweißt wird.
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In einer Ausführungsform ist der Metallköcher mit einer
Glasabdichtung versehen.
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In einer interessanten Abwandlung dieser Ausführungsform umgibt die
Glasabdichtung einen Raum, in dem ein Amalgam vorgesehen ist.
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Der Köcher kann aus einem Metall bestehen, dessen
Ausdehungskoeffizient dem des Entladungsgefäßes entspricht, beispielsweise im Fall von Kalkglas
eine CrNiFe-Legierung, beispielsweise Cr 6 Gew.-%, Ni 42 Gew.-%, rest Fe. Bei einem
Hartglaslampengefäß, beispielsweise aus Borsilikatglas, kann beispielsweise ein
Köcher aus Ni/Fe oder aus NiCoFe, beispielsweise Ni 29 Gew.-%, Co 17 Gew.-%, Rest Fe
benutzt werden.
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Der Innenleiter ist beispielsweise drahtförmig oder bandförmig und
kann beispielsweise federnd an der leitenden Schicht anliegen. Günstig ist es, wenn
die für Strahlung durchlässige, elektrisch leitende Schicht über ein mit dem
Umhüllungsteil verschmolzenes Kontaktelement an dem Innenleiter mit dem Metallköcher
verbunden ist. Auf diese Weise wird einerseits ein sehr zuverlässiger Kontakt mit der
leitenden Schicht erhalten, und wird, in dem Fall, wo es eine leuchtende Schicht gibt,
vermieden, dass diese beim Anbringen des Innenleiters beschädigt wird.
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Eine interessante Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, dass das
Kontaktelement einen großen Querschnitt hat gegenüber dem Innenleiter. Auch dies
ist ein Beitrag an einer guten Verbindung zwischen der leitenden Schicht und dem
Innenleiter. Das Kontaktelement kann mit dem Innenleiter integral sein. In einer
Ausführungsform ist das Kontaktelement ein einzelner Teil. In dieser Ausführungsform
kann der Innenleiter nötigenfalls an dem Kontaktelement befestigt werden, nachdem
die leitende Schicht angebracht worden ist, so dass der Innenleiter den Durchgang
etwaiger Werkzeuge zum Anbringen der leitenden Schicht zu dem Entladungsraum
nicht versperrt.
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In einer Ausführungsform der Beleuchtungseinheit nach der Erfindung
ist die Speisung ein einer an dem Entladungsgefäß befestigten Halterung
untergebracht. Die Halterung kann weiterhin einen Sockel tragen.
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Auf alternative Weise kann die Speisung in einem einzelnen Gehäuse
vorgesehen sein, wobei die elektrodenlose Lampe über ein Kabel mit der Speisung
verbunden ist. Die Erfindung lässt sich deswegen auch bei einer elektrodenlosen
Lampe zum Gebrauch in der Beleuchtungseinheit verwenden.
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Die Erfindung ist weiterhin anwendbar bei einem Entladungsgefäß zum
Gebrauch in einer Beleuchtungseinheit nach der Erfindung. Das Entladungsgefäß nach
der Erfindung kann entfernbar mit der Halterung gekuppelt sein. Gewünschtenfalls
kann dies dann durch ein anderes Entladungsgefäß ersetzt werden, beispielsweise ein
Entladungsgefäß mit einer Leuchtschicht, die bei einer anderen Farbtemperatur
aufleuchtet. Die Halterung kann beispielsweise ein klemmendes Kontaktelement
aufweisen, das mit dem Metallköcher zusammenarbeitet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Beleuchtungseinheit nach der
Erfindung im Längsschnitt,
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Fig. 1A eine Einzelheit aus Fig. 1.
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Eine Ausführungsform der Lampe nach der Erfindung ist in Fig. 1
dargestellt. Die in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungseinheit umfasst eine elektrodenlose
Niederdruckentladungslampe 10, die mit einem für Strahlung durchlässigen
Entladungsgefäß 20 mit einem birnenförmigen Umhüllungsteil 21 und mit einem
röhrenförmig eingestülpten Teil 24, der über einen sich erweiternden Flansch 24 an einer
kegelförmigen Zone 21A des umhüllenden Teils 21 befestigt ist. Die beiden Teile 21,
24 sind aus Kalkglas. Das Entladungsgefäß 20 umschließt auf gasdichte Weise einen
Entladungsraum 27 und enthält eine ionisierbare Füllung, in diesem Fall eine Füllung
aus Quecksilber und Argon. Die Füllung kann aber auch beispielsweise ein anderes
verdampfbares Metall, wie Natrium, enthalten oder das Entladungsgefäß 20 kann
beispielsweise ausschließlich mit einem oder mehreren Edelgasen gefüllt sein. Die
Lam
pe 20 kann weiterhin mit einer Spule 30 versehen sein zum Erzeugen eines HF-
Magnetfeldes um eine elektrische Entladung in dem Entladungsraum 27
beizubehalten. Die Spule 30 ist um einen hohlen Kern 31 aus einem weich magnetischen
Material herum angebracht, der in dem eingestülpten Teil 24 vorgesehen ist. In einer anderen
Ausführungsform ist die Spule um einen Kunststoffköcher vorgesehen.
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Die dem Entladungsraum 27 zugewandte Oberfläche des
Umhüllungsteils 21 ist mit einer leitenden Schicht 22 (gestrichelt dargestellt) versehen, in diesem
Fall mit einer Schicht aus fluordotiertem Zinnoxid. Ein anderes geeignetes Material
dazu ist zinndotiertes Indiumoxid. In dieser Ausführungsform trägt das
Entladungsgefäß 20 auf der leitenden Schicht 22 eine (nicht dargestellte) Leuchtschicht, damit in
dem Entladungsraum 27 erzeugte UV-Strahlung in sichtbare Strahlung umgewandelt
wird.
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Das Entladungsgefäß 20 hat eine röhrenförmige Ausstülpung, an der ein
Durchführungselement 42, das über einen Innenleiter 40 mit der für Strahlung
durchlässigen, elektrisch leitenden Schicht 22 verbunden ist, heraustritt. Der Innenleiter 40
ist hier ein Draht aus einer CrNiFe-Legierung, in diesem Fall aus 6 Gew.-% Cr, 42
Gew.-% Ni und 52 Gew.-% Fe. Ein mit dem Umhüllungsteil 21 verschmolzener Endteil
49 des Metalldrahts 40 bildet ein Kontaktelement für die leitende Schicht 22. Das
Durchführungselement 42 ist ein Metallköcher, in diesem Fall aus derselben
Legierung wie der Metalldraht 40. Der Metallköcher 42 bildet einen Teil der
röhrenförmigen Ausstülpung 46, 42, 47. Ein erstes, offenes Ende 44 des Metallköchers 42 ist über
eine Glasröhre 46, in diesem Fall aus Kalkglas, die an dem freien Ende 25 des
eingestülpten Teils 24 in dem Entladungsraum 27 mündet, mit dem Entladungsgefäß 20
verbunden. Der Metallköcher kann auch unmittelbar an dem Entladungsgefäß befestigt
sein, beispielsweise an dem sich erweiternden Flansch des eingestülpten Teils. Bei
einer anderen Ausführungsform ist der Metallköcher an der kegelförmigen Zone des
Umhüllungsteils des Entladungsgefäßes befestigt und die leitende Schicht erstreckt
sich über den Metallköcher. Ein Innenleiter ist dann überflüssig.
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In der dargestellten Ausführungsform ist der Metallköcher 42 an einem
zweiten Ende 45, das dem ersten Ende 44 gegenüberliegt, mit einer Dichtung 47
ver
sehen, die dadurch erhalten worden ist, dass eine an dem zweiten Ende 45 befestigte
weitere Kalkglasröhre an dem freien Ende zugeschmolzen worden ist. Die erste
Kalkglasröhre 46, der Metallköcher 42 und die Glasdichtung 47 bilden gemeinsam
eine röhrenförmige Ausstülpung 46, 42, 47, die sich konzentrisch zu dem
eingestülpten Teil 24, durch den Hohlraum 32 des Kerns 31 der Spule 30 erstreckt. Die
Glasdichtung 47 umgibt einen Raum, in den ein Amalgam 28 von Quecksilber mit einer
Legierung von Wismut und Indium aufgenommen ist.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Beleuchtungseinheit ist an dem
Entladungsgefäß 20 eine Halterung 50 befestigt, in der eine Speisung 60 für eine Lampe 10
vorgesehen ist. Die Speisung 60 ist an Kontakte 52A, 52B eines Sockels 51 an der
Halterung 50 angeschlossen. Die Spule 30 ist über elektrische Leiter 33A, 33B an
Ausgangsklemmen 61A, 61b der Speisung 60 angeschlossen. Ein Außenleiter 48
verbindet einen der Kontakte 52A mit dem Durchführungselement 42, so dass die für
Strahlung durchlässige, elektrisch leitende Schicht 22 im Betrieb mit einem Pol des
Energieversorgungsnetzes verbunden ist.
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Das Entladungsgefäß der Beleuchtungseinheit läßt sich wie folgt
herstellen. Ein Endteil des Drahtes, der den Innenleiter bildet, wird in dem
Umhüllungsteil des Entladungsgefäßes festgeschmolzen, wonach die Innenfläche des
Umhüllungsteils mit einer für Strahlung durchlässigen, elektrisch leitenden Schicht versehen
wird. Die leitende Schicht wird beispielsweise dadurch angebracht, dass eine Lösung
von Indiumchlorid und einer geringen Menge Zinnchlorid in Butylazetat auf der
Innenfläche des Entladungsgefäßes angebracht wird. Die Schicht bedeckt dabei nicht nur
die Innenfläche des Umhüllungsteils, sondern auch den Endteil des Drahtes, so dass
zwischen dem Draht und der leitenden Schicht eine elektrisch Verbindung geschaffen
wird. Der Draht, der den Innenleiter bildet, kann mit dem Federende in das
Kontaktelement eingeführt werden, wobei es festgeklemmt wird. Gleichzeitig kann der
eingestülpte Teil mit der röhrenförmigen Ausstülpung hergestellt werden, wobei die
Glasröhre und die weitere Glasröhre mit dem Metallköcher verschmolzen werden und die
auf diese Weise erhaltene röhrenförmige Ausstülpung mit dem eingestülpten Teil
verschmolzen wird. Der eingestülpte Teil des Entladungsgefäßes kann danach gegen den
Umhüllungsteil gelegt werden, wobei der Innenleiter durch die röhrenförmige
Aus
stülpung geführt wird. Danach kann der eingestülpte Teil mit dem Umhüllungsteil
verschmolzen werden und das Entladungsgefäß kann über die röhrenförmige
Ausstülpung gereinigt und mit einer Argonfüllung versehen werden. Die Dichtung am zweiten
Ende des Metallköchers kann danach aus der weiteren Glasröhre gebildet werden und
der Innenleiter kann beispielsweise dadurch mit dem Metallköcher verbunden werden,
dass dieser letztere örtlich zusammengequetscht wird, wobei innerhalb des Köchers
genügend Raum für Transport von Quecksilberdampf zwischen dem Amalgam und
dem Entladungsraum übrig bleibt.