DE8904853U1 - Fluorescent lamp - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
- H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
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Description
- 4 - (16 172)- 4 - (16 172)
Die Neuerung betrifft eine Leuchtstofflampe gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.The innovation relates to a fluorescent lamp according to the generic term of the main claim.
Nach der DE-PS 27 25 1112 und der US-PS 36 09 **36,sowie nach US-PS 20 01 501, GB-PS 518 2O'I und der DiS-PS 2& 35 57*J ist es bekannt, im Innenraum von Leuchtstofflampen zusätzlich ,gerade oder U-förmige Entladungsröhren anzuordnen und diese mit mehreren Entladungaelektroden auszustatten. Nach der DE-PS 27 25 412 ist es ferner bekannt, die Außenwand des Entladungsrohres über die Hälfte ihres Umfangss und ihrer ganzen Länge mit eine; Leuchtstof[schicht zu versehen. Die Lampen nach diesen Druckschriften sind klein, haben einen Gewindeansclilußsockel , und die Entladung rindet jeweils im inneren Entladungsrohr und im Lampenkolben statt. Di.e elektrische Entladung in den Etitladungsräumen erzeugt dabei zunächst eine UV-Strahlung, die in der LeuchtstofTschicht in sichtbares Licht umgewandelt wird. Die UV-Strahlung, die im itineren Entladungsrohr erzeugt wird, ist dabei allerdings nur im geringen Maße an der Erzeugung von si chtbarem Lieh b beteiligt, das im Endeffekt von der Oberflache des Lampenkolbens in die Umgebung ausgestrahlt wird. Aus diesem Grunde ist die Lichtausbeute oder der Wirkungsgrad derartiger Lampen relativ niedrig. Die elektrische Energie, die allein schon für die Entladung im inneren Entladungsrohr erforderlich ist, beträgt ca. 50 % der gesamten Energieaufnahme, und im EndeffektAccording to DE-PS 27 25 1 112 and US-PS 36 09 **36, as well as US-PS 20 01 501, GB-PS 518 201 and DiS -PS 26 35 57*J, it is known to arrange additional straight or U-shaped discharge tubes in the interior of fluorescent lamps and to equip these with several discharge electrodes. According to DE-PS 27 25 412, it is also known to provide the outer wall of the discharge tube with a phosphor layer over half its circumference and its entire length. The lamps according to these publications are small, have a threaded connection base, and the discharge takes place in the inner discharge tube and in the lamp bulb. The electrical discharge in the inner discharge chambers initially generates UV radiation, which is converted into visible light in the phosphor layer. The UV radiation generated in the inner discharge tube, however, only contributes to a small extent to the generation of visible light, which is ultimately emitted from the surface of the lamp bulb into the environment. For this reason, the light yield or efficiency of such lamps is relatively low. The electrical energy required for the discharge in the inner discharge tube alone amounts to approximately 50% of the total energy consumption, and in the end
sind diese 50 % mit nur ca* 10 % an der gesamten Lichtausbeute der Lampe beteiligt. Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Lampen bestellt in der nur schwer zu erhaltenennllomoge-.vität der Lichtverteilung auf der Oberfläche der Lampe. Ferner ist die Vielzahl der Entl ridungselekti'oden, die bei Lampen dieser Art erforderlich sind, ein weiterer wirtschaftlicher Nachteil. Außerdem ist für die Steuerung der Elektroden eine komplizierte und damit teure elektrisch': Schaltung erforderlich.These 50% only contribute about 10% to the total light output of the lamp. Another disadvantage of the previously known lamps is the difficulty of obtaining the right balance of light distribution on the surface of the lamp. The large number of discharge electrodes required for lamps of this type is another economic disadvantage. In addition, a complicated and therefore expensive electrical circuit is required to control the electrodes.
Zum Stand der Technik gehören auch Lampen, die in der Literatur Unter der Bezeichnung "Kompaktlampen" bekannt sind. Aus der Technisch-Wissenschaftlichen Abhandlung der OSRAM-Geselischaft, 1986, Band 12, Seiten 383 bis 393, ist es bekannt, daß diese "Kompaktlampen" mit eingebauten Vorscha Itgeräten und mit einem Gewindesockel ausgerüstet sind und deren Uetrieb sich mit höheren Frequenzen den Lampenstromes vollzieht, Die Vorteile der Kompaktlampen, im Vergleich zu den in den o.a. Schrift»»!', ausgeführten kleinen Lampen, sind die noch kleineren Abmessungen, der verbesserte Lampenwirkungsgrad und das verringerte Lichtfl i mmern » Trot.&zgr; der Vorteile dieser "Kompaktlampen" sind diese teiler und ihre Llchtausbeute ist immer noch relativ gering.The state of the art also includes lamps that are known in the literature as "compact lamps". From the OSRAM Company's Technical and Scientific Paper, 1986, Volume 12, pages 383 to 393, it is known that these "compact lamps" are equipped with built-in control devices and a threaded base and that they operate at higher frequencies of the lamp current. The advantages of compact lamps, compared to the small lamps described in the above-mentioned documents, are their even smaller dimensions, improved lamp efficiency and reduced light flickering. Despite the advantages of these "compact lamps", they are splitters and their light output is still relatively low.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugruiiue, den Wirkungsgrad derartiger Leuchtstofflampen Vf^iter zu verbessern und &egr;/warThe innovation is intended to improve the efficiency of such fluorescent lamps and to
tit · ft· a· -. tit · ft· a· -.
mit der Maßgabe, dabei die Herstellungskosten derartiger Lampen weiter reduzieren zu können.with the aim of further reducing the manufacturing costs of such lamps.
Aufgabe int mil. &eegr;&iacgr;&eegr;&tgr; I, eunlit.nl", &eegr; VVI ainpe der ei ng·-'up; &eegr; ii &Lgr; rl", iwli der Neuerung dur^h dip Im Kennte i nhen i|pfi Haupt.anspruclis &eegr; dk·"1 f'lhr I °n Merkmale Rel.öp!.. V'ii l.cilhafte Wo I t orb i I duuren und praktif'he Ann führungs formen ergeben sichTask int mil. &eegr;&iacgr;&eegr;&tgr; I, eunlit.nl", &eegr; VV I ainpe of the one ng·-'up;&eegr; ii &Lgr;rl", iwli of the innovation by^h dip In knowledge in nhen i|pfi main claims &eegr;dk·" 1 for I °n features Rel.öp!.. V'ii l.cilhafte Wo I t orb i I duuren and practical Ann ition forms arise
['"in Funk t i'Hispr &idigr; nz i &rgr; &Iacgr;&tgr; neuartigm Lampe liegen zwei r.iip i na nde r nonk rnch t er Inn I, i ?r 1° &eegr; J öl· I &igr;- i &pgr; &eegr; lic leider zuRruruln. Par» ernle F^'-l er.1?'.renkt, .^icb in bekannter Weise ^wi.snlien zwo Fn' ! adtniRP" I «=k !.roden im Fnt I adnngsrfi'im uikI das zwei tr» Feld erstreckt sifh vom Innenraum den Inneneleinentes i'enkrecbt gegen dap »rf»te .['"In function of the Hispr &idigr; nz in &rgr;&Iacgr;&tgr; new lamp there are two r.iip in the non-circular shape of the Inn I, i ?r 1° &eegr; Jöl· I &igr;- i &pgr;&eegr; lic unfortunately toRruruln. Par» ernle F^'-l er. 1 ?'.rect, .^icb in the known manner ^wi.snli two Fn' ! adtniRP" I «=k !.roden in the Fnt I adnngsrfi'im uikI the two d» field extends from the interior to the interior element perpendicular to the »rf»te.
Per wirtschaftliche Vm-leiJ. dr·- neuartigen Lenchstof&Ggr;-lanipe bestellt in der wesentJ..icIi größeren Lirhtausbeute pro F.inlieit der ungerührten elektrischen Rnergie im Vergleich zur Lichtausbeute bekannter Leuchtstofflampen. Der erreichbare Wirkungsgrad dvr erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe ist etwa doppelt so groß wie der Wirkungsgrad bekannter Leuchtstofflampen, die mit 50 Hz betrieben werden. Ferner ist gemäß der Erfindung der Wirkungsgrad der Lampe ca. 1,6 &khgr; größer als der Wirkungsgrad bekannter sog. "Kompaktlampen" die mit ca. 35 kHz betrieben werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der homogenen Lichtvei iieilung r die sich an der Oberfläche desThe economic advantage of the new type of fluorescent lamp is the significantly higher light output per unit of uncontaminated electrical energy compared to the light output of known fluorescent lamps. The achievable efficiency of the fluorescent lamp according to the invention is approximately twice as high as the efficiency of known fluorescent lamps that are operated at 50 Hz. Furthermore, according to the invention, the efficiency of the lamp is approximately 1.6 times higher than the efficiency of known so-called "compact lamps" that are operated at approximately 35 kHz. A further advantage is the homogeneous light distribution that occurs on the surface of the lamp.
Larnpenkolbens ergi bt, urid ferner sind rl ie für die beiden elektrischen Felder nol.wendi.Ren Vorschäl tgerä te leicht herstellbar und billiger als dl &rgr; Vorschaltgeräte bekannter I, niicl) t &pgr; I'1 ff I arnpen mil. verg.l ni.^libnt'er I, i ch l.ntisbeu te , al)Pnsn|]O|| flavon, daß d i &rgr; &rgr;,&ggr;·&rgr;&pgr;&igr;&pgr;&Igr;-"&Iacgr; Hp rate I 1 .ungakoR Leu r|r·»· erfi.nrlungspeinäPien Leunlihftnf'f l.ampe Im Verp 1 ei.oh zu denen bekann-1.91' Lampen wesentlich reduz i.ert &bgr;&idigr;&igr;&kgr;&idigr;.This results in a reduction in the cost of the lamp bulb, and furthermore the ballasts which are suitable for both electrical fields are easy to manufacture and cheaper than the ballasts of known manufacturers. In comparison to conventional ballasts , this means that the ballasts are easy to manufacture and cheaper than the ballasts of known manufacturers . &rgr;,&ggr;·&rgr;&pgr;&igr;&pgr;&Igr;-"&Iacgr; Hp rate I 1 .ungakoR Leu r|r·»· erfi.nrlungspeinäPien Leunlihftnf'f l.ampe In packaging 1 ei.oh to those known-1.91' lamps significantly reduced &bgr;&idigr;&igr;&kgr;&idigr;.
I.Vi. e n^ufirtige I,mich I;..^ tn f f'I.Rmpn wir'd nachfolgend anhand d^t/ze ichnet'i si-hen Parste llung von Aus f'ilhrurigsbeispi elen niiher erläutert.I.Vi. a further I,mich I;..^ tn f f'I.Rmpn is explained in more detail below using the following illustrated examples.
Ka zeigt schema tisch Ka shows schematically
Fig. 1 teilweise in Schnitt und Ansicht die erfindungsgemäße Leuchtstofflampe in Höhrenform;Fig. 1 partially in section and view of the tube-shaped fluorescent lamp according to the invention;
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die Lampe längs Linie TI-II in Fig. 1;Fig. 2 is an enlarged section through the lamp along line TI-II in Fig. 1;
Fig. 3 im Schnitt das eine Ende des Innenelementes der Leuchtstofflampe gemäß Fig. 1;Fig. 3 shows in section one end of the inner element of the fluorescent lamp according to Fig. 1;
Fig. 1JA teilweise in Schnitt und Ansicht die Leuchtstofflampe in Kolbenform;Fig. 1 JA partly in section and view the fluorescent lamp in bulb form;
Fig. i)B im Schnitt eine besodnere Ausführungsform des Innenelementes; Fig. i)B shows a special embodiment of the inner element in section;
I # ♦ ft 4·· «»«I # ♦ ft 4·· «»«
Fig. ? die graphisclie Darstellung der Potentialgradienten in Abhängigkei t von ^\ev Lampenstroindichte;Fig. ? the graphical representation of the potential gradients as a function of ^\ev lamp current density;
Fig. G die graphische Darstellung der Lmpnlsspannung an der KondensatorplatI' in Abhängigkeit von der Zeit undFig. G the graphical representation of the lamp voltage on the capacitor plate as a function of time and
Fig. 7 die graphische Darstellung der EiiMaciungsöpannüMg in Abhängigkeit von der Zeit.Fig. 7 shows the graphical representation of the power output as a function of time.
Die Leuchtstofflampe nach Fig. I, ?. und 3 besteht aus einem rohrförmigen Lampenkolben I und aus einem von diesem und vom Innenelement ? begrenzten Kntlaiiungsraum 3, wobei die Innenwand des Lainpenkolbens 1 mit einer Leuchtstoffschicht &Iacgr; bedeckt ist. Der Entladungsraum 3 ist mit Quecksilberdampf sowie mit einem Edelgas oder mit einem Edelgasgemisch gefüllt. An beiden inneren Enden des Lampenkolbena 1 sind im Entladungsraum 3 thermisch emittierende Entladungslektroden J und 8 angeordnet, zwischen denen die elektrische Entladung im Entladungsraum 3 erfolgt. Die Außenfläche des Innenelements 2 ist auf der ganzen Länge ebenfalls mit einer Leuchtstoffschicht 9 bedeckt oder mit einem UV-Strahlungsreflektor überzogen. Das Innenelement 2 ist konzentrisch zur Längsachse des Lampenkolbens 1 so angeordnet, daß dessen Ausmündung 10 an die inneren Enden des Kolbens 1 gasdicht angeschlossen und auf diese Weise zusammen mit dem Lampenkolben 1 in die Sockel 5, 6 eingebunden sind. Das Innenelement 2 besteht aus einemThe fluorescent lamp according to Fig. 1, ?. and 3 consists of a tubular lamp bulb 1 and a discharge space 3 delimited by this and the inner element ? , the inner wall of the lamp bulb 1 being covered with a phosphor layer ?. The discharge space 3 is filled with mercury vapor and with a noble gas or with a noble gas mixture. Thermally emitting discharge electrodes J and 8 are arranged in the discharge space 3 at both inner ends of the lamp bulb 1, between which the electrical discharge takes place in the discharge space 3. The outer surface of the inner element 2 is also covered over its entire length with a phosphor layer 9 or coated with a UV radiation reflector. The inner element 2 is arranged concentrically to the longitudinal axis of the lamp bulb 1 in such a way that its outlet 10 is connected to the inner ends of the bulb 1 in a gas-tight manner and in this way is integrated into the bases 5, 6 together with the lamp bulb 1. The inner element 2 consists of a
Glasrohr wie der Lampenkolben I, ns Nun aber auch at's Materialien gebildet sein, dip gleiche oder ähnliche Eigenschaften wie Glan haben bzw. dip die gleiche lr &ugr; &eegr; k 11 &ogr; &eegr; e r &Ggr;' M I e &eegr; .Glass tube like the lamp bulb I, n s Now also at's materials can be made, dip have the same or similar properties as Glan or dip the same l r &ugr;&eegr; k 11 &ogr;&eegr; er &Ggr;' MI e &eegr; .
Dieses Inneneleiti-Mit 2 hai. "ine mehr f'nHie &Igr;&rgr;'&Iacgr;&igr;&igr;&igr; i sch« und physikalische Ped"ui.iMi»> . r.r?!=n.~ !■•-grruz t &udigr;&pgr;.°, &iacgr; !!!lenelemeMt 2 d^ti Entladungsraum "1I 'iernrt, da(?> dieser, wie aus Fig. ?. prsich ti ich , i. in Ouersfhni tt Krpisringronn InL. 7,we i tens ist das innene I einen t 2 Träger· der zwei l.herniLPch emittierenden Elektr^d0!· 7 und B, Fig. 3 läßt erkennen , flnß die F, I ek tr'^de &Pgr; nach bekanntp'in g 1 ast.Thn i sch°n VerTahr"n an der Ausiii'indnng K) gasdicht liefest, i.gt und ini.! tels !,eitiuigen 17 und 1B an der Netzspannung durch Vorschal ; gerä'l ° angeschlossen ist. I1Ie Elektrode 7 (siehe Fig. I) am anderen Ende isl in gleicher Weise eingebunden. Drittens sind im innenriiUiii 11 des inneneleineiiteg 2, v;ie au" Fig. ~\ ersichtlich, ein? odT mehrere Metal lpl'i ti· en 12 angeordnet, die durch Leitungen 15 bzw. 16 mit einer Spannuiigsquelle verbunden sin'. Pie Spannungsquelle ist im längeren Sockel G angeordnet, aber im einzelnen nicht dargestellt. Die Metallplatte 12 (Flg. 3) kann aus einem Blech, einem Sieb ,einer Metallschicht od.dgl. gebildet sein und bildet eine Kondensatorplatte. Fig. I und Fig. 2 zeigen bpsw. ferner, daß diese Kondensatorplatte auch aus feinen Metallspänen oder aus "Aluniiniumwolle" 13 oder aus einem Gitter IU bestehen kann, mit denen der Innenraum des Innenelements 2 einfach ausgefüllt ist.This inner conductor with 2 hai. "ine more f'nHie &Igr;&rgr;'&Iacgr;&igr;&igr;&igr; i sch« and physical ped"ui.iMi»> . rr?!=n.~ !■•-grruz t &udigr;&pgr;.°, &iacgr; The discharge element 2 forms the discharge chamber " 1 " which, as can be seen from Fig. 1, is in cross-section through the body ring InL. 7. Furthermore, the inner I is a carrier of the two continuously emitting electrodes 0 ! 7 and B. Fig. 3 shows that the electrodes are gas-tight according to known methods at the discharge K, i.gt and are connected to the mains voltage by means of a series circuit via terminals 17 and 1B . The electrode 7 (see Fig. I) at the other end is connected in the same way. Thirdly, in the inner space 11 of the inner element 2, as can be seen in Fig. 1 , one or more metal plates 12 are arranged, which are connected to a voltage source by lines 15 or 16. The voltage source is arranged in the longer base G, but is not shown in detail. The metal plate 12 (Fig. 3) can be made of a sheet, a sieve, a metal layer or the like and forms a capacitor plate. Fig. 1 and Fig. 2 also show, for example, that this capacitor plate can also consist of fine metal chips or of "aluminum wool" 13 or of a grid 1U, with which the interior of the inner element 2 is simply filled.
ft · ♦ · % ft · · ftft · ♦ · % ft · · ft
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Diese Elemente sind deshalb Kondensatorplatben, weil sie sich beim Betrieb der Lampe im geladenen Zustand befinden. Das elektrisch leitende Plasma im Entladungsraum 3 bildet dabei den zweiten elektrischen Leiter eines elektrischen Kondensators. Zwischen den geladenen Leitern ist isolierender Stoff angeordnet, der von der Wand des Innenelementes 2 gebildet wird. In diesem elektrischen Kondensator oszilliert ein elektrisches Feld, das von der Spanmingsquelle ausgeht, die im Sockel 6 angeord"et ist. Gemäß Fig. 3 fließt durch die Leitungen 17 und 18 Strom der geheizten Elektrode 8 zu der· gleichzeitig Tuch zwischen den Elektroden 7 und 8 den Lampen- bzw. Entladungsstrom bildet.These elements are capacitor plates because they are in a charged state when the lamp is in operation. The electrically conductive plasma in the discharge space 3 forms the second electrical conductor of an electrical capacitor. An insulating material formed by the wall of the inner element 2 is arranged between the charged conductors. An electrical field oscillates in this electrical capacitor, which emanates from the voltage source arranged in the base 6. According to Fig. 3, current from the heated electrode 8 flows through the lines 17 and 18 to the cloth between the electrodes 7 and 8, which simultaneously forms the lamp or discharge current.
Die Leuchtstofflampe in Fig. 1 sieht äußerlich wie bekannte Leuchtstofflampen aus, wobei awch die Lampensockel in die bekannten Fassungen passen, d.h. an den bekannten Fassungen sind keinerlei Änderungen erforderlich. Die Länge der· Lampe gemäß Fig. I kann na nh Bedarf zwischen '150 mm I:j &pgr; 2370 mm und (\?r Durchmesser des Lamp" &eegr; kolbe ns 1 kann zwischen 30 bis 55 mm betragen. Der Abstand IJ zwischen uer Innenwand des Lampenkolben.^ 1 und der· Außenwand des Innenclements 2 kann bpsw. 5 bis 13 mm betragen.The fluorescent lamp in Fig. 1 looks like known fluorescent lamps, except that the lamp caps fit into the known sockets, ie no changes are required to the known sockets. The length of the lamp according to Fig. 1 can be between 150 mm and 2370 mm as required and the diameter of the lamp bulb 1 can be between 30 and 55 mm. The distance IJ between the inner wall of the lamp bulb 1 and the outer wall of the inner element 2 can be, for example, 5 to 13 mm.
Die Fig. 'IA und 'IR /,el Ken pIiip sog. Kompal· ti ampe, die mit im Sockel 6' eingebauten Vorschaltgei'äten ausgerüstet und mit einem Gewindesockel 19 versehen ist und somit in übliche filüh-Fig. 'IA and 'IR' show a so-called compact lamp, which is equipped with ballasts built into the base 6' and is provided with a threaded base 19 and thus can be fitted into conventional filament lamps.
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lämpeiifasäungen eingesetzt werden kann. Die Kondensatorplatte 20 erstreckt sich über die gesamte La'nge des Innenraufiies 11' des Innenelements 2' und ist vorteilhaft aus einem Metaligi^ber gebildet, das einfach bei der Herstellung des Inneneiernents 2' in das Glasrohr eingeschoben wird. Die elektrische Leitung; 22 verbindet das Gitter 20 mit der Svannungsquelle; die sich im Sockel 6' befindet.lamp casings. The capacitor plate 20 extends over the entire length of the inner chamber 11' of the inner element 2' and is advantageously made of a metal ligature which is simply pushed into the glass tube during the manufacture of the inner element 2'. The electrical line 22 connects the grid 20 to the voltage source ; which is located in the base 6'.
In Fig. HB ist eine andere Ausführugnsform des Innenelements 2' dargestellt. Am Iniienelement 2" ist hierbei lediglich eine thermisch emittierende Entladungselektrode 8" an der Ausmündung 10' vorgesehen, und am anderen Ende des Innenraumes 11'' ist eine kurze Kondensatorplatte 21 angeordnet, die durch die Leitung 2?' mit der im Sockel 61 befindlichen Spannungsquelle verbundeti ist. Der zweite Pol der Spannungsquelle steht über die Leitung 23' mit der Elektrode 0" in Verbindung; und der elektrische Kreis zwischen der Kondensatorplattp 21 und dem Plasma im Entladungsrauiri 3' ist durch die Wand des Innenelements 2" geschlossen. Die LMnge der Lampe gemMß Fig. &Iacgr; &Lgr; beträgt bspw. 150 mm bis 250 mm und der Außendurchmesser der Lampenkolbens 1' 30 mm bis 60 mm.Another embodiment of the inner element 2' is shown in Fig. 1B. In this case, only a thermally emitting discharge electrode 8" is provided on the inner element 2" at the outlet 10', and at the other end of the inner space 11'' a short capacitor plate 21 is arranged, which is connected by the line 23' to the voltage source located in the base 61. The second pole of the voltage source is connected to the electrode 0" via the line 23'; and the electrical circuit between the capacitor plate 21 and the plasma in the discharge space 3' is closed by the wall of the inner element 2". The length of the lamp according to Fig. 1B is, for example, 150 mm to 250 mm and the outside diameter of the lamp bulb 1' is 30 mm to 60 mm.
Der Innenraum 11·, 11" des Innenelements 2', 2" ist nicht gegen die Atmosphäre abgeschlossen,w as auch für den Innenraum 11 des Innenelements 2 der Lampe gemäß Fig. 1 gilt, Alle Leitungen der Lampe gema'ß Fig. I und &Iacgr;&Lgr; befinden sich im Innenraum 11, 11', 11" des Innenelements 2, 21, 2". The interior space 11·, 11" of the inner element 2', 2" is not sealed off from the atmosphere, which also applies to the interior space 11 of the inner element 2 of the lamp according to Fig. 1. All lines of the lamp according to Figs. I and Λ are located in the interior space 11, 11', 11" of the inner element 2, 2 1 , 2".
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Je nach gefordeter Lampenleistung und nach den gesamten geometrischen und elektrotechnischen Parametern der Lampen ist zu entscheiden, ob nur eine Kondensatorplatte 20 (Fig. 'Ia) oder zwei getrennte Kondensatorplatten 12 (Fig. 3) oder nur eine Konderisatorplatt° 21 (Fig. MB> vorzusehen sind,, Dies steht in Abhängigkeit von der Befcricbsfreq-jenz der Spannung, die an die Kondensatorplatten 12, )j, 1'I, 20 oder 21 angelegt ist, sowie auch davon, welchen Abstand &ugr; ds3 Innenelement 2 vt-?» Lampenkolben I hat. Wenn der Abstand D klein ist, dsnn muß die Frequenz eier elektrischen Spannung an den Kondensatorplatten höher sein als bei einem größeren Abstand D.Depending on the required lamp power and the overall geometric and electrotechnical parameters of the lamps, it must be decided whether only one capacitor plate 20 (Fig. 'la) or two separate capacitor plates 12 (Fig. 3) or only one capacitor plate 21 (Fig. MB) is to be provided. This depends on the frequency of the voltage applied to the capacitor plates 12, 1', 20 or 21, as well as on the distance φ between the inner element 2 and the lamp bulb 1. If the distance D is small, the frequency of an electrical voltage on the capacitor plates must be higher than with a larger distance D.
Die Lichtaosbeute der Leuchtstofflampe ist umgekehrt proportional zum Abstand D zwischen Innenelement 2 und Lampenkolben 1, d.h. bei Verringerung des Abstands D steigt die Lichtausbeute der Lampe und umgekehrt. Ein zweiter Parameter, der den Wirkungsgrad der Lampe verbessert, ist die Frequenz der Spannung, die an den Kondensatorplatten 12, 13, 11I, 20 und 21 anliegt. Ein dritter wichtiger Parameter zur Verbesserung des Wirkungsgrades der Lampe ist öie Impulsdauer eines sog. monopolaren elektrischen Impulses, der an die genannten Kondensatorplatten geführt wird. Wenn die Impulsdauer kürzer ist, d.h. wenn die Anstiegszeit des Impulses kürzer ist, dann ist der Wirkungsgrad der Leuchtstofflampe größer. Die Anstiegszeit dieses Impulses ist der wichtigste physikalische Parameter, Von dem dpi* Wirkungsgrad der Lampe abhängt.The luminous efficacy of the fluorescent lamp is inversely proportional to the distance D between the inner element 2 and the lamp bulb 1, i.e. if the distance D is reduced, the luminous efficacy of the lamp increases and vice versa. A second parameter which improves the efficiency of the lamp is the frequency of the voltage applied to the capacitor plates 12, 13, 11 , 20 and 21. A third important parameter for improving the efficiency of the lamp is the pulse duration of a so-called monopolar electrical pulse which is applied to the aforementioned capacitor plates. If the pulse duration is shorter, i.e. if the rise time of the pulse is shorter, then the efficiency of the fluorescent lamp is greater. The rise time of this pulse is the most important physical parameter on which the dpi* efficiency of the lamp depends.
• ·« · t · K* t% • ·« · t · K* t%
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Die Lampe gemäß Fig. 1 ist in bekannter Weise an die übliche Netzspannung von 50 Hz angeschlossen. Nach Zündung fließt der Lampenstrom zwischen den Elektroden 7 und 8, und gleichzeitig wirkt die Spannung der Kondensatorplatte 13 bzw. IM durch die Wn;v! des Innenelements 2 senkrecht auf den Lampenstrom. Diese senkrechte Spannung erhöht den elektrischen Widerstand des Plasmas, das sich im Entladungsraum 3 befindet. Der Widerstand des Plasm:. 3 steigt proportional mit dieser senkrecht'orientierten Spannung und zwar hauptsächlich dann, wenn die Stromdichte des Lampenstromes in Plasma größer ist. Dieses physikalische Phänomen steuert die Homogenität des elektrischen Stromes im gesamten Entladungsraum 3· Wenn bspw. die Stromdichte in einem lokal begrenzten kleinen Raum schneller steigt als in einem benachbarten Raum, dann steigt der elektrische Widerstand in dem Raum mit schnell steigender Stromdichte unter der Wirkung der senkrechten Spannung schnelle! , wodurch die Steigerung der Stromdichte in diesen begrenzten Haum gebremst wird. Im Endeffekt &igr; ird dadurch im gesamten Entladungsraum 3 eine homogene Stromdichte erzielt. Die Einheit der hier definierten Stromdichte ist in Milliampere pro Quadratmillimeter &dgr;&eegr;&Lgr;/&pgr;&igr;&pgr;&igr;2) gegeben. Ein« homogene Stromdichte im Ent ladungnraum 3 garantiert eine homogene Lichtverteilung des sichtbaren Lichtes an der Oberfläche des Lampenkolben.·? 1.The lamp according to Fig. 1 is connected in a known manner to the usual mains voltage of 50 Hz. After ignition, the lamp current flows between the electrodes 7 and 8, and at the same time the voltage of the capacitor plate 13 or IM acts perpendicularly on the lamp current through the Wn;v ! of the inner element 2. This vertical voltage increases the electrical resistance of the plasma located in the discharge space 3. The resistance of the plasma 3 increases proportionally with this vertically oriented voltage, mainly when the current density of the lamp current in the plasma is greater. This physical phenomenon controls the homogeneity of the electrical current in the entire discharge space 3. If, for example, the current density in a locally limited small space increases faster than in an adjacent space, then the electrical resistance in the space with rapidly increasing current density increases rapidly under the effect of the vertical voltage, which slows down the increase in current density in this limited space. The end result &igr; This results in a homogeneous current density in the entire discharge space 3. The unit of the current density defined here is milliamperes per square millimeter δηλ/παγια 2 ). A homogeneous current density in the discharge space 3 guarantees a homogeneous light distribution of the visible light on the surface of the lamp bulb.·? 1.
Oema'ft IMg. r> ist der Widerstand des Plasmas Im Rnt.ladungsraum 3 ferner vom Abstand I) abhängig. Wenn der Abstand IJ zwisolr-n der Km Iben i.nnonwand 1 und '\^\- Außerv/nnd &Iacgr;&rgr;&bgr; Tniipnn &igr; &oacgr;&pgr;&igr;&ogr; Ii I, &eegr; P kleiner' wird, steigt. d<=>r Widerstand dps Plnüiiias. for· Widerstand des Plasmas pr" /,ent i m^ter der· RnL iadurigslänge ist, Von den PnLrMi in Fig. r> loinlit ei-rn<:hr>ni).i &igr; . I) i &rgr; SparnnniR in !'m1(, |&eegr;·&pgr; 7,enl". i inel-er (V/hiii) dnr Lamppn.l än^e , auch PoLenL ia I prad i °!iL RenannL, in L auf d<=M· verl.ikalen Aflise in Fig. ri au Tg«3 führ-L und din ,r;i lomd i ohl-p fm A/mm) dpi &Igr;..-unpensLrr)rne3 auf d^r liorJ.7.r)iiLa.l.pn Aelise. AIIp DaLen in Fig, 5 sind ohjip sonkrechte r-pannung gemes'i'Mi worden. Jeclf Kur've in Fig. r) 7,pirI die Abhang i Klee i L des (V/&ggr;&mgr;&pgr;) von (&pgr;&igr;&Lgr;/&idiagr;&igr;&igr;&idiagr;&igr;&igr;?) bp\. unl.pfsch i "d L i''lietn Abstand P. Für dj.f Kurve 1 beträgt". (\^r Abstand \) - M Mim, für· Kurve P ist &rgr; = IO mm, für Kurve 3 ist P = 8 mm und für Kurve &Iacgr; ist dcir· Abstand U = 5 mm. Furthermore , the resistance of the plasma in the charge space 3 is dependent on the distance I. If the distance I between the walls 1 and 2 becomes smaller, the resistance dps P increases. for· resistance of the plasma pr" /,ent in^ter the· RnL iadurigslänge is, of the PnLrMi in Fig. r > loinlit ei-rn<:hr>ni).i &igr; . I) i &rgr; SparnnniR in ! 'm1(, |&eegr;·&pgr;7,enl". i inel-er (V/hiii) dnr Lamppn.l än^e , also Poland I prad i °!iL RenannL, in L on the<=M· vertical axis in Fig. r i au Tg« 3 führ-L and din , r ;i lomd i ohl-p fm A/mm) dpi &Igr;..-unpensLrr)rne3 on the^r liorJ.7.r)iiLa.l. p n Aelise. All the data in Fig. 5 have been measured without a right-angled voltage. For each curve in Fig . 7, the slope i L of the (V/γμπ) from (π/λίδα ? ) bp\. and the distance P for the curve 1 is (\^r distance \) - M Mim, for curve P is ρ = 10 mm, for curve 3 is P = 8 mm and for curve λ is the distance U = 5 mm.
Pen gröPiten Potential/'1 qdlpnttMi weist eine Lampe mit einem Abstand I) = "3 mm auf, wälirend eine l-amp0 mi' Abstand PrM mm den kl.ein°ren Potnn t i a I.gradj ent hat. Pie Pat<=n in Fig. 5 ändern sieh beträchtlich, wenn an die Kondensatorplathen i3 , 1&Iacgr; pu Isier-ende Spannung mit kurrer rmpu.lsdauer angelegt wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die senkrechte Spannung aus kurzandauernden Impulsen besteht und wenn die Frequenz, der Impulsehoch ist. Dafür sind alle bekannten Hochfrequenzgeneratoren für die Erzeugung der senkrechten Spannung verwendbar, wobei am besten geeignet sind, die Impulse erzeugen, deren Anstiegszeit im Bereich von Nanosekunden liegt (I=IO" sek.)The largest potential /' 1 qdlpnttMi is exhibited by a lamp with a distance I) = "3 mm, while a lamp with a distance PrM mm has the smaller potential tia I.gradj. The patterns in Fig. 5 change considerably when an insulating voltage with a short pulse duration is applied to the capacitor plates i3, 1μ. It is advantageous if the vertical voltage consists of short-duration pulses and if the frequency of the pulses is high. All known high-frequency generators can be used for generating the vertical voltage, whereby the most suitable are those which generate pulses whose rise time is in the range of nanoseconds (I = 10" sec.).
«ir; _«ir; _
Eb wurde im Sookel 6,6' ein kleiner llochfrequenzimpulsgenerator gemäß uzt' IjR-OS 37 06 305 angeordnet. Die Frequenz der nach d.i. en ein Verfahren erzeugten innnopo Laren Impulse ist in einem breiten Spektrum einstellbar. Die Polarität <\er 1 mpu.1 ."■» ist die gleiche wie die i\e\· 'l'rägerha Ibper i ode der Netzspannung.A small frequency pulse generator according to IjR -OS 37 06 305 was installed in the cell 6.6'. The frequency of the innopolar pulses generated by this method can be adjusted over a wide range. The polarity of the pulses is the same as the polarity of the mains voltage.
Fig. 6 zeigt nnheina t &iacgr; nnh dip Kurve pines Oszillographen, die in Jf" Inr halben Per I ode ()^\· Netzspannung von r>0 Hz einen monopolaren linpuls P aufweist. Auf der vertikalen Aehse ist die Iml'ulnspannuiijfc, (V) gegeben und an der horizontalen Anlise ist die Zp it in Mi 1 lisekunden (ms) angegeben. Dies" J npul.se P werden auf" die Kondensator-platten '3, '" in Fig. I oder 22, 2\ in F .ig. &Iacgr; gegeben . lrig. 7 zeigt schema tisch ehe weitere graphische Darst^ !. lunr der üszlllati rui der Lampeiispanriung im Entladungsraum 3 bzw. 3', die unter &Lgr;^&ngr; Wirkung dps impulses P zwischen &Lgr;^&ngr; Spannung V. und Vp simultan mi1" dem Impuls P osv" ' 1J iert . Fine tiöhere Frequenz der Impulse P als die Frequenz, die in (Mg. 6 dargestellt isl . erzeugt selbstverständlich eine höhere Oszillation <]e\~ Lanipenspannung im Entladugnaraum 3· Die oszillierende senkrechte Spannung P an den Kondensatorplatten erzeugt eine Cszil.l ation des Plasmas im Enbladungsraum 3* Diese Oszillation des Plasmas ist von der Frequenz des Entladungsstromes unabhängig, der zwischen den Elektroden 7 und 8 Fließt. Jeder bekannte Hochfrequenzgenerator, der an die genannten Kondensatorplatten angeschlossen wird, führt zu einer Oszillation des Plasmas im Entladungsraum 3 und verbessert damit wesentlich die Lichtausbeute derartiger Lampen.Fig. 6 shows a graph of an oscilloscope which has a monopolar pulse P in half a period of mains voltage of r >0 Hz. The pulse voltage (V) is given on the vertical axis and the time in milliseconds (ms) is given on the horizontal axis. These pulses P are applied to the capacitor plates ' 3 , '" in Fig. 1 or 22, 2\ in Fig. 6. Fig . 7 shows schematically some further graphic representations of the distribution of the lamp voltage in the discharge chamber 3 or 3' which are shown under &Lgr;^v. Effect of the pulses P between the voltage V and Vp simultaneously with the pulse P. A higher frequency of the pulses P than the frequency shown in Fig. 6 naturally produces a higher oscillation of the lamp voltage in the discharge space 3. The oscillating vertical voltage P on the capacitor plates produces an oscillation of the plasma in the discharge space 3. This oscillation of the plasma is independent of the frequency of the discharge current flowing between the electrodes 7 and 8. Any known high - frequency generator which is connected to the capacitor plates mentioned leads to an oscillation of the plasma in the discharge space 3 and thus significantly improves the light output of such lamps.
• a · *• a · *
- IG--IG-
Di.e beigefügte Tabelle zeigt die Lichtausbeute in Lumen pro Watt ( Im/W) für Lampen mit einem Abstand U von 5 nun und D -i 8 mm bei unterschiedlicher elektrischer Energie, die bei 50 Hv. durch die Elektroden 7 und B in den Enbiadungsranm " i.nge 1 M.tet wird und Onifi' der Energie, die l>Di ca . 35 kllz durnli Hie Kondeusatorp1atten 12, 13, '1I, ?", ?\ in eile i,Mii(>M geleitet wird. ".-pw. zri ?-;!■. Spnlte 2 der Tabelle , daß dip «rLek Irische Energie bei 50 Mz B'! % beträgt und die elektrische Energie bei. 35 kllz I? /-. Die Li cli I nusbeu te rler Lampe gemäß Fig. I mit einem Abstand von I) = 5 mm I eträgt danach 157 Im/W und bei. einem Abstand von D - 8 mm 128 Im/W. Die Dal en in den Spalten 3 und &Iacgr; enthalten den Wirkungsgrad r\e\' Lampe be-, anderen Energie verliä I tu i ssen .The attached table shows the luminous efficacy in lumens per watt (Im/W) for lamps with a spacing U of 5 mm and D of 8 mm at different electrical energies operated at 50 Hv. through the electrodes 7 and B into the discharge space " i.length 1 M. and onifi' of the energy that l> D i ca. 35 kllz is conducted through the capacitor plates 12, 13, ' 1 I, ?", ?\ in a time i,Mii(>M. ".-pw. zri ?-;!■. Column 2 of the table shows that the electrical energy at 50 Mz is B'! % and the electrical energy at. 35 kllz I? /-. The Li cli I nusbe ter of the lamp according to Fig. I with a distance of I) = 5 mm I then has 157 Im/W and with. a distance of D - 8 mm 128 Im/W. The figures in columns 3 and 4 contain the efficiency r \e\' Lamp be-, other energy relies I tu i ssen .
Das Beispiel im Spalte I verdeutlicht die Lichtausbeute einer Lampe ohne Hochfrequenzgenerator, wobei lediglich eine Spannung von 50 Mz an die Kondensatorplatte 13 bzw. im angelegt wurde. Die Lichtausbeute bei einer derartigen einfachen elektrischen Schaltung der Lamp«= in Fig. 1 beträgt 93 Lumen pro Watt. The example in column I illustrates the luminous efficacy of a lamp without a high frequency generator, whereby only a voltage of 50 Mz was applied to the capacitor plate 13 or im. The luminous efficacy with such a simple electrical circuit of the lamp in Fig. 1 is 93 lumens per watt.
Die Daten in der Tabelle machen deutlich, daß man an teueren Hochfrequenzgenerabören spart, weil die elektrische Energie der Hochfrequenz nur geringfügig an der gesamten elektrischen Energie beteiligt ist» Bei bspw. einer Lampenletftung von 30 W sind nur ungefähr 8 W der elektrischen Energie bei 35 kHs und ca. 22 W bei 50 Hz beteiligt. Eine solche Lampe strahlt mit Ca M.600 Lumen. The data in the table clearly show that expensive high frequency generators are saved because the electrical energy of the high frequency only accounts for a small proportion of the total electrical energy. For example, with a lamp output of 30 W, only about 8 W of the electrical energy is used at 35 kHz and about 22 W at 50 Hz. Such a lamp radiates with about 600 lumens.
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Hie Lichtausbeute rl er KompRkt lamp"? gpma"ß Fig. &Iacgr;&Lgr; ist ..ngefähr 1 ,0 &khgr; größer al &rgr; &Iacgr; i ^ L.l.clil nusb^uhp r|er bekannten Kom-The light output of the compact lamp as shown in Fig. 1 is approximately 1.0 times greater than that of the known compact lamps.
pakt lampe 'linger Act. 1"Ur &Iacgr;&Igr;.&rgr; Koinpnktianipn &pgr; a oh FIr. &Iacgr;&Lgr; int ein lk"'h&Ggr;&Iacgr;'&pgr;'|&rgr;-&idiagr;&Ggr;&Lgr;&Kgr;&Rgr;&eegr;&tgr;&pgr; l.nr , r|«-u· "ItI1= Fiir"pinn7. vmi &ggr;·^ . V. I<ll7. lint., &rgr; i &igr;&igr;^° I " 1'&pgr;&igr;· . &Mgr;&Ggr;"&Iacgr;&igr; gr'i(?«ern W i r tpflia ft I i chkei t i .1^ · r>i ör-7.iel°n, WiIiIi &Iacgr; i <= Knmpnk 1.1 runp1"1 &igr;&mgr;&pgr;&Igr;&igr; &Ggr; i f, . &Iacgr;&Lgr; mil "inein k1ein°n llccti &Ggr;&idiagr;'&Rgr;'|&idiagr;&igr;°&eegr;7,- I inpu I ngpnera i "I- gemäP· i''r.-ü." 'V? "&Ggr;> l"r· \'rl-'.r i ^!^ü wirrl. Pip ller.il.F· 1 iiing^k'1?'&Igr;'.&ggr;&mgr;&igr; Ht Kompnk 11 ampe in F i &kgr; . " f> i &igr;&kgr;&Igr; wpsent I i.("'li ni pclriger1 -i I f >! i ° r|«=r bpkannl..pii K"inpnk 11 qmpp , &Iacgr; I^ eine &ngr;&tgr;&egr; I &rgr; i r^hbare L.ichlmengp anfipl.rali.lt. ''&iacgr;&rgr; gesamte Wirtschaf t:'Rnn ' ype zeigt, r!al?i &Iacgr; i &rgr; V"rtri.]p · &igr;« f L^ijchtptn &Ggr; flampe gemäß der vor-liegenden Npiierung nj^hb nur Vu}· rlen ll°r.steller in felge der niedrigen Herste 1 lung^kop. I.en ihk.1 für d^n Verbraucher (l'iroh die Enerß.i ee i'ipparnng gUnstlg sind, sondern die gesamte Volkswirtschaft wird durch Material- und Energieeinsparung begünstigt.pakt lampe 'linger Act. 1"Ur &Iacgr;&Igr;.&rgr; Koinpnktianipn &pgr; a oh FIr. &Iacgr;&Lgr; int a lk"'h&Ggr;&Iacgr;'&pgr;'|&rgr;-&idiagr;&Ggr;&Lgr;&Kgr;&Rgr;&eegr;&tgr;&pgr; l.nr , r|«-u· "ItI 1 = Fi ir "pi n n7. vmi &ggr;·^ . V. I<ll7. lint., &rgr; i &igr;&igr;^° I "1'&pgr;&igr;· . &Mgr;&Ggr;"&Iacgr;&igr;gr'i(?«er n W ir tpflia ft I i chkei ti . 1 ^ · r>i ö r-7.iel°n, WiIiIi &Iacgr; i <= Knmpnk 1.1 runp 1 " 1 &igr;&mgr;&pgr;&Igr;&igr;&Ggr; if, . &Iacgr;&Lgr; mil "inein k1ein°n llccti &Ggr;&idiagr;'&Rgr;'|&idiagr;&igr;°&eegr;7,- I inpu I ngpnera i "I - gemäP· i''r.-ü."'V?"&Ggr;>l" r · \'r l -'.r i ^!^ü wirrl. Pip ller.il.F· 1 iiing^k' 1 ?'&Igr;'.&ggr;&mgr;&igr; Ht Kompnk 11 ampe in F i &kgr; . "f> i &igr;&kgr;&Igr; wpsent I i. ( "'li ni pclriger 1 -i I f >! i ° r|«=r bpkannl..pii K"inpnk 11 qmpp , &Iacgr; I^ a &ngr;&tgr;&egr; I &rgr; ir^hable L.ichlmengp anfipl.rali.lt. ''&iacgr;&rgr; entire economy:'Rnn ' ype shows, r!al?i &Iacgr; i &rgr;V"rtri.]p · &ig;« f L^ijchtptn &Ggr; flampe according to the present Npiierung nj^hb only Vu}· Not only are the energy costs cheaper for the consumer (the energy consumption is cheaper), but the entire economy benefits from savings in materials and energy.
Claims (1)
dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Außenwand dej Innenelemeiits (P, 2") in der Nähe der Ausiniitulung (10, 10') die Entladungsdektroden (7, 8) gasdicht angeordnet sind, die dumh Leitungen (17, 18, 23) mit Spannungsquellen und Vorschaltgeräten verbunden sind .2. Fluorescent lamp according to claim I,
characterized in that the discharge detectors (7, 8) are arranged in a gas-tight manner at both ends of the outer wall of the inner element (P, 2") in the vicinity of the outlet (10, 10'), which are connected to voltage sources and ballasts via lines (17, 18, 23).
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