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Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Entladungslampe mit einem
gasdicht verschlossenen röhrenförmigen Glas-Entladungsgefäß, das Endabschnitte umfasst und
das eine Edelgas enthaltende ionisierbare Füllung hat, welche Lampe weiterhin mit einem
zylindrisch gekrümmten Metallkörper versehen ist, mit dem ein Endabschnitt des
Entladungsgefäßes und ein Verschlussglied aus Glas verschmolzen sind und das einander
gegenüberliegende, voneinander abgewandte Oberflächen hat, welcher Metallkörper einen
sich in das Entladungsgefäß erstreckenden ersten röhrenförmigen Abschnitt sowie eine von
außerhalb des Entladungsgefäßes zugängliche Zone aufweist.
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Eine derartige Lampe ist aus EP 562 679 A1 bekannt. Das Entladungsgefäß
der bekannten Lampe hat einen Metallkörper in Form eines Rohres an beiden Enden.
Dessen Innen- und Außenflächen bilden einander gegenüber liegende, voneinander abgewandte
Oberflächen. Das Entladungsgefäß und das Verschlussglied sind beide mit einer dieser
Oberflächen des Metallrohrs verschmolzen, d. h. mit der Außenfläche. Das Verschlussglied
wird gebildet, indem eine an das Metallrohr geschmolzene Glasröhre dichtgeschmolzen
wird. Die Metallrohre haben eine mehrfache Aufgabe. Ihre ersten röhrenförmigen
Abschnitte wirken als Elektroden, zwischen denen eine Entladungsstrecke verläuft. Die
außerhalb des Entladungsgefäßes und in der Wandung des Entladungsgefäßes verlaufenden
Abschnitte wirken als Stromversorgung und Stromdurchfuhrleiter. Zwischen den
Abdichtungen des Entladungsgefäßes und des Verschlussgliedes haben die Rohre eine von außen
zugängliche Zone, an die eine Stromquelle angeschlossen werden kann. Die Lampe kann
verhältnismäßig einfach hergestellt werden, weil das Entladungsgefäß durch die Metallrohre
hindurch gereinigt und mit seiner Füllung versehen werden kann.
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Die Lampe kann beispielsweise in Form einer
Niederdruck-Quecksilberdampfentladungslampe oder Niederdruck-Xenonentladungslampe verwendet werden, um
Dekorbeleuchtung zu kreieren, beispielsweise Lichtbandbeleuchtung, oder bandförmige
Sicherheitsbeleuchtung, oder um ein Feld zu durchstrahlen, beispielsweise ein Feld zur
Anzeige alphanumerischer Information, oder auch als Signallampe. Die
Niederdruck-Ent
ladungslampe mit einer Füllung aus Edelgas kann beispielsweise als Signallampe
verwendet werden, beispielsweise als Lampe für eine Verkehrsampel oder als Lampe in oder an
Fahrzeugen.
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Ein Nachteil der bekannten Lampe ist, dass der nicht zum Lichtstrom der
Lampe beitragende Abschnitt vom Ende der Entladungsstrecke bis zum Ende des
Verschlussgliedes verhältnismäßig lang ist. Dieser Abschnitt wird im Weiteren als Dunkelraum
bezeichnet.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Lampe der eingangs
erwähnten Art zu verschaffen, deren Dunkelraum verhältnismäßig kurz ist und die trotzdem
einen einfachen Aufbau hat, der leicht herzustellen ist.
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 ist die Lampe der eingangs
erwähnten Art hierzu dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt des Entladungsgefäßes und
das Verschlussglied jeweils mit einer jeweiligen der einander gegenüber liegenden
Oberflächen des Metallkörpers verschmolzen sind. Die verschmolzenen Verbindungen des
Verschlussgliedes und des Endabschnittes des Entladungsgefäßes mit dem Metallkörper
können somit in Längsrichtung näher beieinander liegen, wodurch der Dunkelraum der Lampe
verkürzt wird.
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Der Metallkörper kann ein Metall umfassen, das einen
Ausdehnungskoeffizienten hat, der dem des Glases des Entladungsgefäßes entspricht, beispielsweise bei
Kalkglas eine CrNiFe-Legierung, beispielsweise Cr 6 Gew.-%, Ni 42 Gew.-%, Rest Fe. Bei
einem Hartglas-Lampengefäß, beispielsweise Borsilicatglas, kann ein Metallkörper aus
beispielsweise Ni/Fe oder NiCoFe verwendet werden, beispielsweise Ni 29 Gew.-%, Co
17 Gew.-%, Rest Fe.
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Das Entladungsgefäß kann einen solchen Aufbau an beispielsweise nur
einem Endabschnitt haben. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Lampe kann das
Entladungsgefäß an diesem Endabschnitt mit dem Metallkörper zusammengefügt und
anschließend mit dem Metallkörper verschmolzen werden. Vor dem Zusammenfügen kann
eine Glasröhre bereits mit dem Metallkörper zum Bilden eines Verschlussgliedes
verschmolzen worden sein.
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Nachdem das Entladungsgefäß mit seiner Füllung versehen worden ist, kann
es von der Umgebung abgeschlossen werden, indem die Glasröhre, die das Verschlussglied
bilden soll, beispielsweise durch Verschmelzen oder Quetschen mit einer Abdichtung
versehen wird.
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Das Entladungsgefäß kann am entgegengesetzten Endabschnitt
beispielsweise verschlossen werden, indem dieser Endabschnitt des Entladungsgefäßes
dichtgeschmolzen wird. Im Betriebszustand der Lampe kann ein Leiter dann an diesem Endabschnitt
und/oder um diesen Endabschnitt herum angeordnet sein, um eine kapazitive Kopplung mit
einer Speisequelle zu erhalten. Bei einer Ausführungsform kann jedoch ein Metallrohr auch
an diesem Endabschnitt vorhanden sein, beispielsweise ein Metallrohr, das beispielsweise
durch Quetschen und/oder Schweißen verschlossen ist. Auch kann der Metallkörper an
diesem Endabschnitt auch mit einer Glasröhre versehen sein. Das Entladungsgefäß ist an
diesem Endabschnitt dann dadurch verschlossen, dass diese Glasröhre verschmolzen ist, um
ein Verschlussglied zu bilden. Die Glasröhre kann beispielsweise in üblicher Weise zu
einer Kapillaren gezogen und anschließend verschlossen werden. Auch kann die Röhre durch
Quetschen verschlossen werden. Die Endabschnitte können beispielsweise den gleichen
Aufbau haben.
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Das werdende Entladungsgefäß kann von Verunreinigungen befreit werden,
beispielsweise durch Erhitzen, wobei es beispielsweise mit Gas, beispielsweise mit Luft,
gespült wird, während es noch an beiden Eden offen ist. Das Entladungsgefäß kann dann an
einem Endabschnitt verschlossen werden, gegebenenfalls nachdem es mit einem Inertgas
gespült worden ist, beispielsweise wenn es anfangs mit Luft gespült worden ist. Dann kann
das Entladungsgefäß an seinem anderen Endabschnitt verschlossen werden, nachdem es mit
seiner Füllung versehen worden ist.
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Die erfindungsgemäße Lampe kann eine ionisierbare Füllung aus einem oder
mehreren Edelgasen haben, der Quecksilber hinzugefügt sein kann. Eine Innenfläche des
Entladungsgefäßes kann mit einer Leuchtschicht versehen sein.
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Ein sehr kompakter Entwurf ist in einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lampe möglich, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Metallkörper einen
flanschförmigen Abschnitt außerhalb des Entladungsgefäßes quer zum ersten
röhrenförmigen Abschnitt hat. Ein sehr flaches Verschlussglied kann mit einer Glasröhre erhalten
werden, die mit dem genannten flanschförmigen Abschnitt verschmolzen ist, indem die an
ihrem freien Ende erweichte Glasröhre gegen eine Oberfläche gestoßen wird.
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Eine interessante Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der
flanschförmige Abschnitt des Metallkörpers einen Boden eines Kanals zwischen dem ersten
röhrenförmigen Abschnitt und einem außerhalb des Entladungsgefäßes liegenden zweiten
röhrenförmigen Abschnitt hat, wobei der Endabschnitt des Entladungsgefäßes und das
Verschlussglied in dem Kanal mit dem ersten röhrenförmigen Abschnitt bzw. außerhalb des
Kanals mit dem flanschförmigen Abschnitt verschmolzen sind. In dieser Ausführungsform
nimmt der Endabschnitt des Entladungsgefäßes mit seinem Metallkörper und
Verschlussglied radial verhältnismäßig wenig Raum ein. Der Kanal wird beispielsweise durch
Tiefziehen gebildet.
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Bei der Herstellung dieser Ausführungsform der Lampe wird der
Endabschnitt des mit dem Metallkörper zusammenzufügenden Lampengefäßes vorzugsweise erst
bis nahe seinem Erweichungspunkt erwärmt, woraufhin der erwärmte Endabschnitt in den
Kanal eingebracht wird. Dann wird der Endabschnitt des Entladungsgefäßes weiter
erwärmt, bis er sich nach innen wellt und über die Oberfläche des ersten röhrenförmigen
Abschnitts fließt. Der Metallkörper kann dabei gleichzeitig erwärmt werden, beispielsweise
durch Hochfrequenzinduktion.
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Es ist günstig, wenn ein Metallrohr sich vor dem Metallkörper erstreckt,
welches Rohr mit Elektronenemitter beschichtet ist und mit dem Metallkörper über
elektrisch leitende Mittel verbunden ist, wobei das Material der genannten Mittel in
Querschnitten quer zu dem Metallrohr eine Fläche hat, die relativ zu der des Materials des
Metallrohrs selbst in Querschnitten verhältnismäßig klein ist. Vorzugsweise beträgt die
genannte Fläche des Materials der elektrisch leitenden Mittel höchstens 25% von dem des
Materials des Metallrohrs. Mit Hilfe der verhältnismäßig kleinen Fläche der elektrisch
leitenden Mittel wird erreicht, dass das Metallrohr vom Metallkörper wärmeisoliert ist. Dies
hat einerseits den Vorteil, dass der Metallkörper im Betrieb eine verhältnismäßig niedrige
Temperatur hat, während andererseits die Austrittsarbeit der von dem Metallrohr gebildeten
Elektrode verhältnismäßig gering und somit die Lichtausbeute der Lampe verhältnismäßig
hoch ist.
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Das Metallrohr wird in dem Entladungsgefäß beispielsweise vor dem
Metallkörper positioniert. Ein möglichst kleiner Dunkelraum wird realisiert, wenn das
Metallrohr in dem Verschlussglied vor dem Metallkörper positioniert ist. Dies hat den
zusätzlichen Vorteil, davon dem Rohr abgeschlagenes Material nicht im Entladungsgefäß, sondern
im Verschlussglied frei wird, so dass die Lampe während ihrer Lebensdauer eine hohe
Lichtausbeute beibehält.
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Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Niederdruck-Entladungslampe sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lampe in Ansicht,
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Fig. 2 ein Detail der Lampe von Fig. 1 im Längsschnitt,
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Fig. 3 ein Detail einer zweiten Ausführungsform und
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Fig. 4 ein Detail einer dritten Ausführungsform.
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Die in Fig. 1 gezeigte Niederdruck-Entladungslampe umfasst ein gasdicht
verschlossenes röhrenförmiges Entladungsgefäß 1 aus Glas mit Endabschnitten 2, 2. Das
Entladungsgefäß 1 hat eine Edelgas umfassende ionisierbare Füllung. Ein Endabschnitt 2
des Entladungsgefäßes 1 und ein Verschlussglied 3 aus Glas sind mit einem zylinderförmig
gekrümmten Metallkörper 4 verschmolzen, der einander gegenüberliegende, voneinander
abgewandte Oberflächen 4A, 4B hat (siehe auch Fig. 2). Der Metallkörper 4 weist einen
ersten sich in das Entladungsgefäß erstreckenden röhrenförmigen Abschnitt 5A sowie eine
von außerhalb des Entladungsgefäßes zugängliche Zone 4C auf.
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Der Endabschnitt 2 des Entladungsgefäßes 1 und das Verschlussglied 3 sind
jeweils mit einer jeweiligen Oberfläche 4A, 4B des Metallkörpers 4 verschmolzen. Das
Entladungsgefäß hat am anderen Ende 2' einen gleichartigen Aufbau.
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Das abgebildete Entladungsgefäß 1 ist mäanderförmig gebogen. Die Lampe
kann beispielsweise zum Durchstrahlen eines Bildschirms verwendet werden. Das
Entladungsgefäß 1 in der abgebildeten Ausführungsform hat einen Außendurchmesser von
2,8 mm, eine Wanddicke von 0,6 mm und eine Länge von 1 m. Das Entladungsgefäß 1
kann beispielsweise aus Kalkglas hergestellt sein, dem CeO&sub2; als UV-Absorbierer
hinzugefügt ist. Das Verschlussglied 3 kann beispielsweise aus Kalkglas oder Bleiglas hergestellt
sein. Der Metallkörper 4 kann aus einem Metall hergestellt sein, das einen
Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der dem von dem damit verschmolzenen Glas entspricht,
beispielsweise einer CrNiFe-Legierung, beispielsweise mit 6 Gew.-% Cr, 42 Gew.-% Ni, Rest
Fe. Auch kann das Glas der Lampe Hartglas sein, beispielsweise Borsilicatglas, wobei in
diesem Fall ein Metallkörper aus beispielsweise 29% Ni, 17% Co, und der Rest Fe (wieder
Gewicht-%) oder ein Rohr aus Ni/Fe einen geeigneten Ausdehnungskoeffizienten haben
kann. Die von außen zugängliche Zone 4C des Metallkörpers 4 erleichtert eine elektrische
Verbindung zwischen der Lampe und einer Speisequelle.
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In der dargestellten Ausführungsform bildet der flanschförmige Abschnitt
5B des Metallkörpers 4 einen Boden eines Kanals 5 zwischen dem ersten röhrenförmigen
Abschnitt 5A und einem außerhalb des Entladungsgefäßes liegenden zweiten
röhrenförmigen Abschnitt 5C, wobei der Endabschnitt 2 des Entladungsgefäßes und das
Verschlussglied 3 in dem Kanal mit dem ersten röhrenförmigen Abschnitt 5A bzw. außerhalb des
Kanals mit dem flanschförmigen Abschnitt 5B verschmolzen sind. Das Material des
Metallkörpers 4 hat eine Dicke von 0,15 mm. Der erste röhrenförmige Abschnitt 5A hat einen
Außendurchmesser und eine Länge von 1 bzw. 3 mm. Der Außendurchmesser und die
Länge des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 5C betragen 3,5 bzw. 2 mm. Die an den
flanschförmigen Abschnitt 5B geschmolzene Glasröhre wurde nach dem Dichtschmelzen gegen
eine Fläche gestoßen, wodurch ein sehr flaches Verschlussglied gebildet wurde.
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In Fig. 3 haben Teile, die denen von Fig. 2 entsprechen, um 10 höhere
Bezugszeichen. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist das Verschlussglied 13 mit
dem zweiten röhrenförmigen Abschnitt 15C verschmolzen. In dem Verschlussglied 13 gibt
es ein Metallrohr 16, das mit Elektronenemitter beschichtet und mit elektrisch leitenden
Mitteln 17 an dem Metallkörper 14 befestigt ist. Das Material der elektrisch leitenden
Mittel 17 hat in Querschnitten quer zu dem Metallrohr 16 eine Fläche, die in Bezug auf das
Material des Metallrohrs 16 selbst in Querschnitten verhältnismäßig klein ist.
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Der Emitter kann beispielsweise aus Emittern gewählt werden, die aus der
Verwendung in Lampen, beispielsweise Niederdruck-Entladungslampen, bekannt sind oder
aus Mischungen davon. Sehr geeignet ist ein Emitter aus BaO, CaO und SrO, der
beispielsweise aus gleichen molaren Anteilen ihrer Karbonate erhalten wird. Auch kann
beispielsweise BaXSr1-xY&sub2;O&sub4; verwendet werden, wobei x beispielsweise gleich 0,75 ist.
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Die elektrisch leitenden Mittel 17 werden hier von einem Nickeldraht
gebildet mit einem Querschnitt, dessen Oberfläche weniger als 25% der Oberfläche des
Querschnitts des Rohres 16 beträgt.
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In Fig. 4 haben Teile, die denen von Fig. 2 entsprechen, um 20 höhere
Bezugszeichen. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Metallkörper 24 ein Rohr
25 mit einer flanschförmigen Aufweitung 25B. Das Verschlussglied 23 ist mit einem
inneren Abschnitt der flanschförmigen Aufweitung 25B verschmolzen. Der äußere Abschnitt
der flanschförmigen Aufweitung 25B bildet eine Zone 24C, die von außerhalb des
Entladungsgefäßes zugänglich ist und mit der eine Speisequelle verbunden werden kann.